Plasma von Willebrand factor as a predictor of survival in pulmonary arterial hypertension associated with congenital heart disease

Biomarkers have been identified for pulmonary arterial hypertension, but are less well defined for specific etiologies such as congenital heart disease-associated pulmonary arterial hypertension (CHDPAH). We measured plasma levels of eight microvascular dysfunction markers in CHDPAH, and tested for associations with survival. A cohort of 46 inoperable CHDPAH patients (age 15.0 to 60.2 years, median 33.5 years, female:male 29:17) was prospectively followed for 0.7 to 4.0 years (median 3.6 years). Plasma levels of von Willebrand factor antigen (VWF:Ag), tissue plasminogen activator (t-PA) and its inhibitor (PAI-1), P-selectin, reactive C-protein, tumor necrosis factor alpha, and interleukin-6 and -10 were measured at baseline, and at 30, 90, and 180 days in all subjects. Levels of six of the eight proteins were significantly increased in patients versus controls (13 to 106% increase, P < 0.003). Interleukin-10 level was 2.06 times normal (P = 0.0003; Th2 cytokine response). Increased levels of four proteins (t-PA, PAI-1, P-selectin, and interleukin-6) correlated with disease severity indices (P < 0.05). Seven patients died during follow-up. An average VWF:Ag (mean of four determinations) above the level corresponding to the 95th percentile of controls (139 U/dL) was independently associated with a high risk of death (hazard ratio = 6.56, 95%CI = 1.46 to 29.4, P = 0.014). Thus, in CHDPAH, microvascular dysfunction appears to involve Th2 inflammatory response. Of the biomarkers studied, plasma vWF:Ag was independently associated with survival.

Plasmatic ADAMTS-13 metalloprotease and von Willebrand factor in children with cyanotic congenital heart disease

Changes in plasma von Willebrand factor concentration (VWF:Ag) and ADAMTS-13 activity (the metalloprotease that cleaves VWF physiologically) have been reported in several cardiovascular disorders with prognostic implications. We therefore determined the level of these proteins in the plasma of children with cyanotic congenital heart disease (CCHD) undergoing surgical treatment. Forty-eight children were enrolled (age 0.83 to 7.58 years). Measurements were performed at baseline and 48 h after surgery. ELISA, collagen-binding assays and Western blotting were used to estimate antigenic and biological activities, and proteolysis of VWF multimers. Preoperatively, VWF:Ag and ADAMTS-13 activity were decreased (65 and 71% of normal levels considered as 113 (105-129) U/dL and 91 ± 24% respectively, P < 0.003) and correlated (r = 0.39, P = 0.0064). High molecular weight VWF multimers were not related, suggesting an interaction of VWF with cell membranes, followed by proteolytic cleavage. A low preoperative ADAMTS-13 activity, a longer activated partial thromboplastin time and the need for cardiopulmonary bypass correlated with postoperative bleeding (P < 0.05). Postoperatively, ADAMTS-13 activity increased but less extensively than VWF:Ag (respectively, 2.23 and 2.83 times baseline, P < 0.0001), resulting in an increased VWF:Ag/ADAMTS-13 activity ratio (1.20 to 1.54, respectively, pre- and postoperative median values, P = 0.0029). ADAMTS-13 consumption was further confirmed by decreased ADAMTS-13 antigenic concentration (0.91 ± 0.30 to 0.70 ± 0.25 µg/mL, P < 0.0001) and persistent proteolysis of VWF multimers. We conclude that, in pediatric CCHD, changes in circulating ADAMTS-13 suggest enzyme consumption, associated with abnormal structure and function of VWF.

VEGF receptor expression decreases during lung development in congenital diaphragmatic hernia induced by nitrofen

Changes in vascular endothelial growth factor (VEGF) in pulmonary vessels have been described in congenital diaphragmatic hernia (CDH) and may contribute to the development of pulmonary hypoplasia and hypertension; however, how the expression of VEGF receptors changes during fetal lung development in CDH is not understood. The aim of this study was to compare morphological evolution with expression of VEGF receptors, VEGFR1 (Flt-1) and VEGFR2 (Flk-1), in pseudoglandular, canalicular, and saccular stages of lung development in normal rat fetuses and in fetuses with CDH. Pregnant rats were divided into four groups (n=20 fetuses each) of four different gestational days (GD) 18.5, 19.5, 20.5, 21.5: external control (EC), exposed to olive oil (OO), exposed to 100 mg nitrofen, by gavage, without CDH (N-), and exposed to nitrofen with CDH (CDH) on GD 9.5 (term=22 days). The morphological variables studied were: body weight (BW), total lung weight (TLW), left lung weight, TLW/BW ratio, total lung volume, and left lung volume. The histometric variables studied were: left lung parenchymal area density and left lung parenchymal volume. VEGFR1 and VEGFR2 expression were determined by Western blotting. The data were analyzed using analysis of variance with the Tukey-Kramer post hoc test. CDH frequency was 37% (80/216). All the morphological and histometric variables were reduced in the N- and CDH groups compared with the controls, and reductions were more pronounced in the CDH group (P<0.05) and more evident on GD 20.5 and GD 21.5. Similar results were observed for VEGFR1 and VEGFR2 expression. We conclude that N- and CDH fetuses showed primary pulmonary hypoplasia, with a decrease in VEGFR1 and VEGFR2 expression.

Early neonatal echocardiographic findings in an experimental rabbit model of congenital diaphragmatic hernia

This study aimed to demonstrate that congenital diaphragmatic hernia (CDH) results in vascular abnormalities that are directly associated with the severity of pulmonary hypoplasia and hypertension. These events increase right ventricle (RV) afterload and may adversely affect disease management and patient survival. Our objective was to investigate cardiac function, specifically right ventricular changes, immediately after birth and relate them to myocardial histological findings in a CDH model. Pregnant New Zealand rabbits underwent the surgical procedure at 25 days of gestation (n=14). CDH was created in one fetus per horn (n=16), and the other fetuses were used as controls (n=20). At term (30 days), fetuses were removed, immediately dried and weighed before undergoing four-parameter echocardiography. The lungs and the heart were removed, weighed, and histologically analyzed. CDH animals had smaller total lung weight (P<0.005), left lung weight (P<0.005), and lung-to-body ratio (P<0.005). Echocardiography revealed a smaller left-to-right ventricle ratio (LV/RV, P<0.005) and larger diastolic right ventricle size (DRVS, P<0.007). Histologic analysis revealed a larger number of myocytes undergoing mitotic division (186 vs 132, P<0.05) in CDH hearts. Immediate RV dilation of CDH hearts is related to myocyte mitosis increase. This information may aid the design of future strategies to address pulmonary hypertension in CDH.

Histidine-tryptophan-ketoglutarate solution decreases mortality and morbidity in high-risk patients with severe pulmonary arterial hypertension associated with complex congenital heart disease: an 11-year experience from a single institution

Cardioplegic reperfusion during a long term ischemic period interrupts cardiac surgery and also increases cellular edema due to repeated solution administration. We reviewed the clinical experiences on myocardial protection of a single perfusion with histidine-tryptophan-ketoglutarate (HTK) for high-risk patients with severe pulmonary arterial hypertension associated with complex congenital heart disease. This retrospective study included 101 high-risk patients undergoing arterial switch operation between March 2001 and July 2012. We divided the cohort into two groups: HTK group, myocardial protection was carried out with one single perfusion with HTK solution; and St group, myocardial protection with conventional St. Thomas' crystalloid cardioplegic solution. The duration of cardiopulmonary bypass did not differ between the two groups. The mortality, morbidity, ICU stay, post-operative hospitalization time, and number of transfusions in HTK group were lower than those in St group (P<0.05). Univariate and multivariate analysis showed that HTK is a statistically significant independent predictor of decreased early mortality and morbidity (P<0.05). In conclusion, HTK solution seems to be an effective and safe alternative to St. Thomas' solution for cardioplegic reperfusion in high-risk patients with complex congenital heart disease.

The prevalence of congenital amusia

L’amusie congénitale est un trouble neurogénétique qui se caractérise par une inhabileté à acquérir des habiletés musicales de base, telles que la perception musicale et la reconnaissance musicale normales, malgré une audition, un développement du langage et une intelligence normaux (Ayotte, Peretz & Hyde, 2002). Récemment, une éude d’aggrégation familiale a démontré que 39% des membres de familles d’individus amusiques démontrent le trouble, comparativement à 3% des membres de familles d’individus normaux (Peretz et al., 2007). Cette conclusion est intéressante puisqu’elle démontre une prévalence de l’amusie congénitale dans la population normale. Kalmus et Fry (1980) ont évalué cette prévalence à 4%, en utilisant le Distorted Tunes Test (DTT). Par contre, ce test présente certaines lacunes méthodologiques et statistiques, telles un effet plafond important, ainsi que l’usage de mélodies folkloriques, désavantageant les amusiques puisque ceux-ci ne peuvent pas assimiler ces mélodies correctement. L’étude présente visait à réévaluer la prévalence de l’amusie congénitale en utilisant un test en ligne récemment validé par Peretz et ses collègues (2008). Mille cent participants, d’un échantillon homogène, ont complété le test en ligne. Les résultats démontrent une prévalence globale de 11.6%, ainsi que quatre profiles de performance distincts: pitch deafness (1.5%), pitch memory amusia (3.2%), pitch perception amusia (3.3%), et beat deafness (3.3%). La variabilité des résultats obtenus avec le test en ligne démontre l’existence de quatre types d’amusies avec chacune une prévalence individuelle, indiquant une hétérogénéité dans l’expression de l’amusie congénitale qui devra être explorée ultérieurement.

Beta2-agonists use during pregnancy and the risk of congenital malformations

Selon les lignes directrices de traitement de l'asthme pendant la grossesse, les beta2-agonistes inhalés à courte durée d’action (SABA) sont les médicaments de choix pour tous les types d’asthme [intermittent, persistant, léger, modéré et sévère] comme médicaments de secours rapide et dans la gestion des exacerbations aiguës. D’autre part, les beta2-agonistes inhalés à longue durée d’action (LABA) sont utilisés pour les patients atteints d'asthme persistant, modéré à sévère, qui ne sont pas entièrement contrôlés par des corticostéroïdes inhalés seuls. Malgré que plusieurs études aient examinées l’association entre les LABA, les SABA et les malformations congénitales chez les nouveau-nés, les risques réels restent controversés en raison de résultats contradictoires et des difficultés inhérentes à la réalisation d'études épidémiologiques chez les femmes enceintes. L'objectif de cette étude était d'évaluer l'association entre l'exposition maternelle aux SABA et LABA pendant le premier trimestre de grossesse et le risque de malformations congénitales chez les nouveau-nés de femmes asthmatiques. Une cohorte de grossesses de femmes asthmatiques ayant accouchées entre le 1er janvier 1990 et le 31 décembre 2002 a été formée en croisant trois banques de données administratives de la province de Québec (Canada). Les issues principales de cette étude étaient les malformations congénitales majeures de touts types. Comme issues secondaires, nous avons considéré des malformations congénitales spécifiques. L'exposition principale était la prise de SABA et/ou de LABA au cours du premier trimestre de grossesse. L'exposition secondaire étudiée était le nombre moyen de doses de SABA par semaine au cours du premier trimestre. L'association entre les malformations congénitales et la prise de SABA et de LABA a été évaluée en utilisant des modèles d’équations généralisées (GEE) en ajustant pour plusieurs variables confondantes reliées à la grossesse, l’asthme de la mère et la santé de la mère et du foetus. Dans la cohorte formée de 13 117 grossesses de femmes asthmatiques, nous avons identifié 1 242 enfants avec une malformation congénitale (9,5%), dont 762 avaient une malformation majeure (5,8%). Cinquante-cinq pour cent des femmes ont utilisé des SABA et 1,3% ont utilisé des LABA pendant le premier trimestre. Les rapports de cotes ajustées (IC à 95%) pour une malformation congénitale associée à l'utilisation des SABA et des LABA étaient de 1,0 (0,9-1,2) et 1,3 (0,9-2,1), respectivement. Les résultats correspondants étaient de 0,9 (0,8-1,1) et 1,3 (0,8-2,4) pour les malformations majeures. Concernant le nombre moyen de doses de SABA par semaine, les rapports de cotes ajustées (IC à 95%) pour une malformation congénitale était de 1.1 (1.0-1.3), 1.1 (0.9-1.3), et 0.9 (0.7-1.1) pour les doses >0-3, >3-10, and >10 respectivement. Les résultats correspondants étaient de 1.0 (0.8-1.2), 0.8 (0.7-1.1), et 0.7 (0.5-1.0) pour les malformations majeures. D'autre part, des rapports de cotes (IC à 95%) statistiquement significatifs ont été observés pour les malformations cardiaques (2.4 (1.1-5.1)), les malformations d'organes génitaux (6.8 (2.6-18.1)), et d'autres malformations congénitales (3.4 (1.4 à 8.5)), en association avec les LABA pris pendant le premier trimestre. Notre étude procure des données rassurantes pour l’utilisation des SABA pendant la grossesse, ce qui est en accord avec les lignes directrices de traitement de l’asthme. Toutefois, d'autres études sont nécessaires avant de pouvoir se prononcer sur l’innocuité des LABA pendant la grossesse.

Molecular determinants of congenital hypothyroidism due to thyroid dysgenesis

L’hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) est la condition endocrinienne néonatale la plus fréquemment rencontrée, avec une incidence d’un cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT comprend toutes les anomalies du développement de la thyroïde. Parmi ces anomalies, le diagnostic le plus fréquent est l’ectopie thyroïdienne (~ 50% des cas). L’HCDT est fréquemment associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdisme) pouvant conduire à un retard mental sévère si non traitée. Le programme de dépistage néonatal assure un diagnostic et un traitement précoce par hormones thyroïdiennes. Cependant, même avec un traitement précoce (en moyenne à 9 jours de vie), un retard de développement est toujours observé, surtout dans les cas les plus sévères (c.-à-d., perte de 10 points de QI). Bien que des cas familiaux soient rapportés (2% des cas), l’HCTD est essentiellement considérée comme une entité sporadique. De plus, plus de 92% des jumeaux monozygotiques sont discordants pour les dysgénésies thyroïdiennes et une prédominance féminine est rapportée (spécialement dans le cas d’ectopies thyroïdiennes), ces deux observations étant clairement incompatible avec un mode de transmission héréditaire mendélien. Il est donc cohérent de constater que des mutations germinales dans les facteurs de transcription thyroïdiens connus (NKX2.1, PAX8, FOXE1, and NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des cas sporadiques testés et furent, de plus, exclues lors d’analyse d’association dans certaines familles multiplex. Collectivement, ces données suggèrent que des mécanismes non mendéliens sont à l’origine de la majorité des cas de dysgénésie thyroïdienne. Parmi ces mécanismes, nous devons considérer des modifications épigénétiques, des mutations somatiques précoces (au stade du bourgeon thyroïdien lors des premiers stades de l’embryogenèse) ou des défauts développementaux stochastiques (c.-à-d., accumulation aléatoire de mutations germinales ou somatiques). Voilà pourquoi nous proposons un modèle «2 hits » combinant des mutations (épi)génétiques germinales et somatiques; ce modèle étant compatible avec le manque de transmission familial observé dans la majorité des cas d’HCDT. Dans cette thèse, nous avons déterminé si des variations somatiques (épi)génétiques sont associées à l’HCTD via une approche génomique et une approche gène candidat. Notre approche génomique a révélé que les thyroïdes ectopiques ont un profil d’expression différent des thyroïdes eutopiques (contrôles) et que ce profil d’expression est enrichi en gènes de la voie de signalisation Wnt. La voie des Wnt est cruciale pour la migration cellulaire et pour le développement de plusieurs organes dérivés de l’endoderme (p.ex. le pancréas). De plus, le rôle de la voie des Wnt dans la morphogénèse thyroïdienne est supporté par de récentes études sur le poisson-zèbre qui montrent des anomalies du développement thyroïdien lors de la perturbation de la voie des Wnt durant différentes étapes de l’organogénèse. Par conséquent, l’implication de la voie des Wnt dans l’étiologie de la dysgénésie thyroïdienne est biologiquement plausible. Une trouvaille inattendue de notre approche génomique fut de constater que la calcitonine était exprimée autant dans les thyroïdes ectopiques que dans les thyroïdes eutopiques (contrôles). Cette trouvaille remet en doute un dogme de l’embryologie de la thyroïde voulant que les cellules sécrétant la calcitonine (cellules C) proviennent exclusivement d’une structure extrathyroïdienne (les corps ultimobranchiaux) fusionnant seulement avec la thyroïde en fin de développement, lorsque la thyroïde a atteint son emplacement anatomique définitif. Notre approche gène candidat ne démontra aucune différence épigénétique (c.-à-d. de profil de méthylation) entre thyroïdes ectopiques et eutopiques, mais elle révéla la présence d’une région différentiellement méthylée (RDM) entre thyroïdes et leucocytes dans le promoteur de FOXE1. Le rôle crucial de FOXE1 dans la migration thyroïdienne lors du développement est connu et démontré dans le modèle murin. Nous avons démontré in vivo et in vitro que le statut de méthylation de cette RDM est corrélé avec l’expression de FOXE1 dans les tissus non tumoraux (c.-à-d., thyroïdes et leucocytes). Fort de ces résultats et sachant que les RDMs sont de potentiels points chauds de variations (épi)génétiques, nous avons lancé une étude cas-contrôles afin de déterminer si des variants génétiques rares localisés dans cette RDM sont associés à la dysgénésie thyroïdienne. Tous ces résultats générés lors de mes études doctorales ont dévoilé de nouveaux mécanismes pouvant expliquer la pathogenèse de la dysgénésie thyroïdienne, condition dont l’étiologie reste toujours une énigme. Ces résultats ouvrent aussi plusieurs champs de recherche prometteurs et vont aider à mieux comprendre tant les causes des dysgénésies thyroïdiennes que le développement embryonnaire normal de la thyroïde chez l’homme.

The association method for diagnosis and treatment of congenital aphasia

This paper is a review of congenital aphasia and the introduction of the McGinnis Association Method for diagnosis and rehabilitation.

Differences in the activity of the muscles in the forearm of individuals with a congenital absence of the hand

The spectral content of the myoelectric signals from the muscles of the remnant forearms of three persons with congenital absences (CA) of their forearms was compared with signals from their intact contra-lateral limbs, similar muscles in three persons with acquired losses (AL) and seven persons without absences [no loss (NL)]. The observed bandwidth for the CA subjects was broader with peak energy between 200 and 300 Hz. While the signals from the contra-lateral limbs and the AL and NL subjects was in the 100-150 Hz range: The mean skew of the signals from the AL subjects was 46.3 +/- 6.7 and those with NL of 45.4 +/- 8.7, while the signals from those with CAs had a skew of 11.0 +/- 11. The structure of the muscles of one CA subject was observed ultrasonically. The muscle showed greater disruption than normally developed muscles. It is speculated that the myographic signal reflects the structure of the muscle. which has developed in a more disorganized manner as a result of the muscle not being stretched by other muscles across the missing distal joint, even in the muscles that are used regularly to control arm prostheses.

Intestinal injury and endotoxemia in children undergoing surgery for congenital heart disease

RATIONALE: Children with congenital heart disease are at risk of gut barrier dysfunction and translocation of gut bacterial antigens into the bloodstream. This may contribute to inflammatory activation and organ dysfunction postoperatively. OBJECTIVES: To investigate the role of intestinal injury and endotoxemia in the pathogenesis of organ dysfunction after surgery for congenital heart disease. METHODS: We analyzed blood levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin (endotoxin activity assay) alongside global transcriptomic profiling and assays of monocyte endotoxin receptor expression in children undergoing surgery for congenital heart disease. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin were greater in children with duct-dependent cardiac lesions. Endotoxemia was associated with severity of vital organ dysfunction and intensive care stay. We identified activation of pathogen-sensing, antigen-processing, and immune-suppressing pathways at the genomic level postoperatively and down-regulation of pathogen-sensing receptors on circulating immune cells. CONCLUSIONS: Children undergoing surgery for congenital heart disease are at increased risk of intestinal mucosal injury and endotoxemia. Endotoxin activity correlates with a number of outcome variables in this population, and may be used to guide the use of gut-protective strategies.

Consensus Statement: Chromosomal Microarray Is a First-Tier Clinical Diagnostic Test for Individuals with Developmental Disabilities or Congenital Anomalies

Chromosomal microarray (CMA) is increasingly utilized for genetic testing of individuals with unexplained developmental delay/intellectual disability (DD/ID), autism spectrum disorders (ASD), or multiple congenital anomalies (MCA). Performing CMA and G-banded karyotyping on every patient substantially increases the total cost of genetic testing. The International Standard Cytogenomic Array (ISCA) Consortium held two international workshops and conducted a literature review of 33 studies, including 21,698 patients tested by CMA. We provide an evidence-based summary of clinical cytogenetic testing comparing CMA to G-banded karyotyping with respect to technical advantages and limitations, diagnostic yield for various types of chromosomal aberrations, and issues that affect test interpretation. CMA offers a much higher diagnostic yield (15%-20%) for genetic testing of individuals with unexplained DD/ID, ASD, or MCA than a G-banded karyotype (similar to 3%, excluding Down syndrome and other recognizable chromosomal syndromes), primarily because of its higher sensitivity for submicroscopic deletions and duplications. Truly balanced rearrangements and low-level mosaicism are generally not detectable by arrays, but these are relatively infrequent causes of abnormal phenotypes in this population (<1%). Available evidence strongly supports the use of CMA in place of G-banded karyotyping as the first-tier cytogenetic diagnostic test for patients with DD/ID, ASD, or MCA. G-banded karyotype analysis should be reserved for patients with obvious chromosomal syndromes (e.g., Down syndrome), a family history of chromosomal rearrangement, or a history of multiple miscarriages.