Type 1 ryanodine receptor interactions

Excitation-contraction coupling is an essential part of skeletal muscle contraction. It encompasses the sensing of depolarisation of the plasma membrane coupled with the release of Ca2+ from intracellular stores. The channel responsible for this release is called the Ryanodine receptor (RyR), and forms a hub of interacting proteins which work in concert to regulate the release of Ca2+ through this channel. The aim of this work was to characterise possible novel interactions with a proline-rich region of the RyR1, to characterise a monoclonal antibody (mAb VF1c) raised against a junctional sarcoplasmic reticulum protein postulated to interact with RyR1, and to characterise the protein recognised by this antibody in models of skeletal muscle disease such as Duchenne Muscular dystrophy (DMD) and sarcopenia. These experiments were performed using cell culture, protein purification via immunoprecipitation, affinity purification, low pressure chromatography and western blotting techniques. It was found that the RyR1 complex isolated from rat skeletal muscle co-purifies with the Growth factor receptor bound protein 2 (GRB2), very possibly via an interaction between the proline rich region of RyR1 and one of the SH3 domains located on the GRB2 protein. It was also found that Pleiotrophin and Phospholipase Cγ1, suggested interactors of the proline rich region of RyR1, did not co-purify with the RyR1 complex. Characterisation of mAb VF1c determined that this monoclonal antibody interacts with junctophilin 1, and binds to this protein between the region of 369-460, as determined by western blotting of JPH1 fragments expressed in yeast. It was also found that JPH1 and JPH2 are differentially regulated in different muscles of rabbit, where the highest amount of both proteins was found in the extensor digitorum longus (EDL) muscle. JPH1 and 2 levels were also examined in three rodent models of disease: the mdx mouse (a model of DMD), chronic intermittent hypoxia (CIH)-treated rat, and aged and adult mice, a model of sarcopenia. In the EDL and soleus muscle of CIH treated rats, no difference in either JPH1 or JPH2 abundance was detected in either muscle. An examination of JPH1 and 2 expression in mdx and wild type controls diaphragm, vastus lateralis, soleus and gastrocnemius muscle found no major differences in JPH1 abundance, while JPH2 was decreased in mdx gastrocnemius compared to wild type. In a mouse model of sarcopenia, JPH1 abundance was found to be increased in aged soleus but not in aged quadriceps, while in exercised quadriceps, JPH2 abundance was decreased compared to unexercised controls. Taken together, these results have implications for the regulation of RyR1 and JPH1 and 2 in skeletal muscle in both physiological and pathological states, and provide a newly characterised antibody to expand the field of JPH1 research.

New Observations of Balmer Continuum Flux in Solar Flares:Instrument Description and First Results

Increase in the Balmer continuum radiation during solar flares was predicted by various authors, but has never been firmly confirmed observationally using ground-based slit spectrographs. Here we describe a new post-focal instrument, the image selector, with which the Balmer continuum flux can be measured from the whole flare area, in analogy to successful detections of flaring dMe stars. The system was developed and put into operation at the horizontal solar telescope HSFA2 of the Ondřejov Observatory. We measure the total flux by a fast spectrometer from a limited but well-defined region on the solar disk. Using a system of diaphragms, the disturbing contribution of a bright solar disk can be eliminated as much as possible. Light curves of the measured flux in the spectral range 350 – 440 nm are processed, together with the Hα images of the flaring area delimited by the appropriate diaphragm. The spectral flux data are flat-fielded, calibrated, and processed to be compared with model predictions. Our analysis of the data proves that the described device is sufficiently sensitive to detect variations in the Balmer continuum during solar flares. Assuming that the Balmer-continuum kernels have at least a similar size as those visible in Hα, we find the flux increase in the Balmer continuum to reach 230 – 550 % of the quiet continuum during the observed X-class flare. We also found temporal changes in the Balmer continuum flux starting well before the onset of the flare in Hα.

Precast Prestressed Concrete Panel Subdecks in Skewed Bridges, Interim Report, 1990

Precast prestressed concrete panels have been used in bridge deck construction in Iowa and many other states. To investigate the performance of these panels at abutment or pier diaphragm locations for bridges with various skew angles, a research program involving both analytical and experimental aspects, is being conducted. This interim report presents the status of the research with respect to four tasks. Task 1 which involves a literature review and two surveys is essentially complete. Task 2 which involved field investigations of three Iowa bridges containing precast panel subdecks has been completed. Based on the findings of these investigations, future inspections are recommended to evaluate potential panel deterioration due to possible corrosion of the prestressed strands. Task 3 is the experimental program which has been established to monitor the behavior of five configurations of full scale composite deck slabs. Three dimensional test and instrumentation frameworks have been constructed to load and monitor the slab specimens. The first slab configuration representing an interior panel condition is being tested and preliminary results are presented for one of these tests in this interim report. Task 4 involves the analytical investigation of the experimental specimens. Finite element methods are being applied to analytically predict the behavior of the test specimens. The first test configuration of the interior panel condition has been analyzed for the same loads used in the laboratory, and the results are presented herein. Very good correlation between the analytical and experimental results has occurred.

An Unusual Complication of Transthoracic Lung Biopsy

Objectives: We report a case of a frail older adult affected by Chilaiditi syndrome complicating transthoracic lung biopsy, which has never been presented before in the literature. Materials and methods: After illustration of our case, we review the available literature about Chilaiditi syndrome. Results: Chilaiditi syndrome is a rare disease characterised by the interposition of colonic segments between the liver and diaphragm associated with mild to severe clinical symptoms. Conclusion: Although it is uncommon, Chilaiditi syndrome is a clinical condition that should be recognized early and differentiated from other diseases since it may significantly impair a patient’s prognosis.

THERMAL VACUUM TEST CORRELATION OF A ZERO PROPELLANT LOAD CASE THERMAL CAPACITANCE PROPELLANT GAUGING ANALYTICAL MODEL

This thesis describes the development and correlation of a thermal model that forms the foundation of a thermal capacitance spacecraft propellant load estimator. Specific details of creating the thermal model for the diaphragm propellant tank used on NASA’s Magnetospheric Multiscale spacecraft using ANSYS and the correlation process implemented are presented. The thermal model was correlated to within +/- 3 Celsius of the thermal vacuum test data, and was determined sufficient to make future propellant predictions on MMS. The model was also found to be relatively sensitive to uncertainties in applied heat flux and mass knowledge of the tank. More work is needed to improve temperature predictions in the upper hemisphere of the propellant tank where predictions were found to be 2-2.5 Celsius lower than the test data. A road map for applying the model to predict propellant loads on the actual MMS spacecraft in 2017-2018 is also presented.

Otimização da caracterização de fibras musculares estriadas em cão (Canis familiaris) por histoquímica e imunohistoquímica com potencial aplicação ao diagnóstico

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

Le mode de ventilation neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) est faisable, bien toléré, et permet la synchronie entre le patient et le ventilateur pendant la ventilation non invasive aux soins intensifs pédiatriques : étude physiologique croisée

Introduction: La ventilation non invasive (VNI) est un outil utilisé en soins intensifs pédiatriques (SIP) pour soutenir la détresse respiratoire aigüe. Un échec survient dans près de 25% des cas et une mauvaise synchronisation patient-ventilateur est un des facteurs impliqués. Le mode de ventilation NAVA (neurally adjusted ventilatory assist) est asservi à la demande ventilatoire du patient. L’objectif de cette étude est d’évaluer la faisabilité et la tolérance des enfants à la VNI NAVA et l’impact de son usage sur la synchronie et la demande respiratoire. Méthode: Étude prospective, physiologique, croisée incluant 13 patients nécessitant une VNI dans les SIP de l’hôpital Ste-Justine entre octobre 2011 et mai 2013. Les patients ont été ventilés successivement en VNI conventionnelle (30 minutes), en VNI NAVA (60 minutes) et en VNI conventionnelle (30 minutes). L’activité électrique du diaphragme (AEdi) et la pression des voies aériennes supérieures ont été enregistrées pour évaluer la synchronie. Résultats: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez tous les enfants. Un adolescent a demandé l’arrêt précoce de l’étude en raison d’anxiété reliée au masque sans fuite. Les délais inspiratoires et expiratoires étaient significativement plus courts en VNI NAVA comparativement aux périodes de VNI conventionnelle (p< 0.05). Les efforts inefficaces étaient moindres en VNI NAVA (résultats présentés en médiane et interquartiles) : 0% (0 - 0) en VNI NAVA vs 12% (4 - 20) en VNI conventionnelle initiale et 6% (2 - 22) en VNI conventionnelle finale (p< 0.01). Globalement, le temps passé en asynchronie a été réduit à 8% (6 - 10) en VNI NAVA, versus 27% (19 - 56) et 32% (21 - 38) en périodes de VNI conventionnelle initiale et finale, respectivement (p= 0.05). Aucune différence en termes de demande respiratoire n’a été observée. Conclusion: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez les enfants avec détresse respiratoire aigüe et permet une meilleure synchronisation patient-ventilateur. De plus larges études sont nécessaires pour évaluer l’impact clinique de ces résultats.

L'activité tonique diaphragmatique chez les enfants avec et sans support respiratoire

Introduction : Les nourrissons, vu la grande compliance de leur cage thoracique, doivent maintenir activement leur volume pulmonaire de fin d’expiration (VPFE). Ceci se fait par interruption précoce de l’expiration, et par le freinage expiratoire au niveau laryngé et par la persistance de la contraction des muscles inspiratoires. Chez les nourrissons ventilés mécaniquement, notre équipe a montré que le diaphragme est activé jusqu’à la fin de l’expiration (activité tonique). Il n’est pas clair si cette activité tonique diaphragmatique compense pour l’absence de freinage laryngé liée à l’intubation endotrachéale. Objectif : Notre objectif est de déterminer si l’activité tonique diaphragmatique persiste après l’extubation chez les nourrissons et si elle peut être observée chez les enfants plus âgés. Méthode : Ceci est une étude observationnelle longitudinale prospective de patients âgés de 1 semaine à 18 ans admis aux soins intensifs pédiatriques (SIP), ventilés mécaniquement pour >24 heures et avec consentement parental. L’activité électrique du diaphragme (AEdi) a été enregistrée à l’aide d’une sonde nasogastrique spécifique à 4 moments durant le séjour aux SIP : en phase aigüe, pré et post-extubation et au congé. L’AEdi a été analysée de façon semi-automatique. L’AEdi tonique a été définie comme l’AEdi durant le dernier quartile de l’expiration. Résultats : 55 patients avec un âge médian de 10 mois (écart interquartile: 1-48) ont été étudiés. Chez les nourrissons (<1an, n=28), l’AEdi tonique en pourcentage de l’activité inspiratoire était de 48% (30-56) en phase aigüe, 38% (25-44) pré-extubation, 28% (17-42) post-extubation et 33% (22-43) au congé des SIP (p<0.05, ANOVA, avec différence significative entre enregistrements 1 et 3-4). Aucun changement significatif n’a été observé pré et post-extubation. L’AEdi tonique chez les patients plus âgés (>1an, n=27) était négligeable en phases de respiration normale (0.6mcv). Par contre, une AEdi tonique significative (>1mcv et >10%) a été observée à au moins un moment durant le séjour de 10 (37%) patients. La bronchiolite est le seul facteur indépendant associé à l’activité tonique diaphragmatique. Conclusion : Chez les nourrissons, l’AEdi tonique persiste après l’extubation et elle peut être réactivée dans certaines situations pathologiques chez les enfants plus âgés. Elle semble être un indicateur de l’effort du patient pour maintenir son VPFE. D’autres études devraient être menées afin de déterminer si la surveillance de l’AEdi tonique pourrait faciliter la détection de situations de ventilation inappropriée.

Le mode de ventilation neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) est faisable, bien toléré, et permet la synchronie entre le patient et le ventilateur pendant la ventilation non invasive aux soins intensifs pédiatriques : étude physiologique croisée

Introduction: La ventilation non invasive (VNI) est un outil utilisé en soins intensifs pédiatriques (SIP) pour soutenir la détresse respiratoire aigüe. Un échec survient dans près de 25% des cas et une mauvaise synchronisation patient-ventilateur est un des facteurs impliqués. Le mode de ventilation NAVA (neurally adjusted ventilatory assist) est asservi à la demande ventilatoire du patient. L’objectif de cette étude est d’évaluer la faisabilité et la tolérance des enfants à la VNI NAVA et l’impact de son usage sur la synchronie et la demande respiratoire. Méthode: Étude prospective, physiologique, croisée incluant 13 patients nécessitant une VNI dans les SIP de l’hôpital Ste-Justine entre octobre 2011 et mai 2013. Les patients ont été ventilés successivement en VNI conventionnelle (30 minutes), en VNI NAVA (60 minutes) et en VNI conventionnelle (30 minutes). L’activité électrique du diaphragme (AEdi) et la pression des voies aériennes supérieures ont été enregistrées pour évaluer la synchronie. Résultats: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez tous les enfants. Un adolescent a demandé l’arrêt précoce de l’étude en raison d’anxiété reliée au masque sans fuite. Les délais inspiratoires et expiratoires étaient significativement plus courts en VNI NAVA comparativement aux périodes de VNI conventionnelle (p< 0.05). Les efforts inefficaces étaient moindres en VNI NAVA (résultats présentés en médiane et interquartiles) : 0% (0 - 0) en VNI NAVA vs 12% (4 - 20) en VNI conventionnelle initiale et 6% (2 - 22) en VNI conventionnelle finale (p< 0.01). Globalement, le temps passé en asynchronie a été réduit à 8% (6 - 10) en VNI NAVA, versus 27% (19 - 56) et 32% (21 - 38) en périodes de VNI conventionnelle initiale et finale, respectivement (p= 0.05). Aucune différence en termes de demande respiratoire n’a été observée. Conclusion: La VNI NAVA est faisable et bien tolérée chez les enfants avec détresse respiratoire aigüe et permet une meilleure synchronisation patient-ventilateur. De plus larges études sont nécessaires pour évaluer l’impact clinique de ces résultats.

L'activité tonique diaphragmatique chez les enfants avec et sans support respiratoire

Introduction : Les nourrissons, vu la grande compliance de leur cage thoracique, doivent maintenir activement leur volume pulmonaire de fin d’expiration (VPFE). Ceci se fait par interruption précoce de l’expiration, et par le freinage expiratoire au niveau laryngé et par la persistance de la contraction des muscles inspiratoires. Chez les nourrissons ventilés mécaniquement, notre équipe a montré que le diaphragme est activé jusqu’à la fin de l’expiration (activité tonique). Il n’est pas clair si cette activité tonique diaphragmatique compense pour l’absence de freinage laryngé liée à l’intubation endotrachéale. Objectif : Notre objectif est de déterminer si l’activité tonique diaphragmatique persiste après l’extubation chez les nourrissons et si elle peut être observée chez les enfants plus âgés. Méthode : Ceci est une étude observationnelle longitudinale prospective de patients âgés de 1 semaine à 18 ans admis aux soins intensifs pédiatriques (SIP), ventilés mécaniquement pour >24 heures et avec consentement parental. L’activité électrique du diaphragme (AEdi) a été enregistrée à l’aide d’une sonde nasogastrique spécifique à 4 moments durant le séjour aux SIP : en phase aigüe, pré et post-extubation et au congé. L’AEdi a été analysée de façon semi-automatique. L’AEdi tonique a été définie comme l’AEdi durant le dernier quartile de l’expiration. Résultats : 55 patients avec un âge médian de 10 mois (écart interquartile: 1-48) ont été étudiés. Chez les nourrissons (<1an, n=28), l’AEdi tonique en pourcentage de l’activité inspiratoire était de 48% (30-56) en phase aigüe, 38% (25-44) pré-extubation, 28% (17-42) post-extubation et 33% (22-43) au congé des SIP (p<0.05, ANOVA, avec différence significative entre enregistrements 1 et 3-4). Aucun changement significatif n’a été observé pré et post-extubation. L’AEdi tonique chez les patients plus âgés (>1an, n=27) était négligeable en phases de respiration normale (0.6mcv). Par contre, une AEdi tonique significative (>1mcv et >10%) a été observée à au moins un moment durant le séjour de 10 (37%) patients. La bronchiolite est le seul facteur indépendant associé à l’activité tonique diaphragmatique. Conclusion : Chez les nourrissons, l’AEdi tonique persiste après l’extubation et elle peut être réactivée dans certaines situations pathologiques chez les enfants plus âgés. Elle semble être un indicateur de l’effort du patient pour maintenir son VPFE. D’autres études devraient être menées afin de déterminer si la surveillance de l’AEdi tonique pourrait faciliter la détection de situations de ventilation inappropriée.

Unraveling Sarcocystis miescheriana and Sarcocystis suihominis infections in wild boar

Sarcocystis species are worldwide spread cyst-forming protozoa that can infect wild boar but little is known about the prevalence of these parasites. In this study we assessed the prevalence of Sarcocystis spp. infections in wild boars from northeastern Portugal, for which novel PCR testing assays targeting Sarcocystis genus, S. miescheriana and S. suihominis were implemented, and risk factors potentially associated with these infections were evaluated. Samples from muscle tissue, namely diaphragm (n = 102), oesophagus (n = 96) and heart (n = 101), were collected from a total of 103 wild boar hunted between October 2011 and February 2012. Diaphragm muscle was used for the PCR detection of Sarcocystis nucleic acids since a higher proportion of samples showed the presence of cysts during histological examination. PCR assay targeting Sarcocystis genus yielded a 73.8% infection rate, which indicate a high level of exposure to these protozoan parasites among wild boars. These samples showed to be positive with the S. miescheriana-specific PCR assay and no sample was positive with the S. suihominis-specific assay, suggesting that a single species infecting wild boar is circulating in Portugal. These results were confirmed by the partial sequencing of the 18S rRNA gene amplified from selected samples from different geographic regions. Adults, young adults and female wild boars were found to be more likely infected. Hunters have an important role in the life cycle of S. miescheriana since potentially infected viscera and carcasses can be left behind promoting the protozoan dissemination to the scavenging final hosts. If hunting dogs bite and ingest infected meat they can perpetuate the life cycle of Sarcocystis spp. spreading oocysts or sporocysts in the environment.

Early life exposure to chronic intermittent hypoxia primes increased susceptibility to hypoxia-induced weakness in rat sternohyoid muscle during adulthood

Intermittent hypoxia is a feature of apnea of prematurity (AOP), chronic lung disease, and sleep apnea. Despite the clinical relevance, the long-term effects of hypoxic exposure in early life on respiratory control are not well defined. We recently reported that exposure to chronic intermittent hypoxia (CIH) during postnatal development (pCIH) causes upper airway muscle weakness in both sexes, which persists for several weeks. We sought to examine if there are persistent sex-dependent effects of pCIH on respiratory muscle function into adulthood and/or increased susceptibility to re-exposure to CIH in adulthood in animals previously exposed to CIH during postnatal development. We hypothesized that pCIH would cause long-lasting muscle impairment and increased susceptibility to subsequent hypoxia. Within 24 h of delivery, pups and their respective dams were exposed to CIH: 90 s of hypoxia reaching 5% O2 at nadir; once every 5 min, 8 h per day for 3 weeks. Sham groups were exposed to normoxia in parallel. Three groups were studied: sham; pCIH; and pCIH combined with adult CIH (p+aCIH), where a subset of the pCIH-exposed pups were re-exposed to the same CIH paradigm beginning at 13 weeks. Following gas exposures, sternohyoid and diaphragm muscle isometric contractile and endurance properties were examined ex vivo. There was no apparent lasting effect of pCIH on respiratory muscle function in adults. However, in both males and females, re-exposure to CIH in adulthood in pCIH-exposed animals caused sternohyoid (but not diaphragm) weakness. Exposure to this paradigm of CIH in adulthood alone had no effect on muscle function. Persistent susceptibility in pCIH-exposed airway dilator muscle to subsequent hypoxic insult may have implications for the control of airway patency in adult humans exposed to intermittent hypoxic stress during early life.

Maternal creatine supplementation during pregnancy prevents acute and long-term deficits in skeletal muscle after birth asphyxia: a study of structure and function of hind limb muscle in the spiny mouse

BACKGROUND: Maternal antenatal creatine supplementation protects the brain, kidney, and diaphragm against the effects of birth asphyxia in the spiny mouse. In this study, we examined creatine's potential to prevent damage to axial skeletal muscles.

METHODS: Pregnant spiny mice were fed a control or creatine-supplemented diet from mid-pregnancy, and 1 d before term (39 d), fetuses were delivered by c-section with or without 7.5 min of birth asphyxia. At 24 h or 33 ± 2 d after birth, gastrocnemius muscles were obtained for ex-vivo study of twitch-tension, muscle fatigue, and structural and histochemical analysis.

RESULTS: Birth asphyxia significantly reduced cross-sectional area of all muscle fiber types (P < 0.05), and increased fatigue caused by repeated tetanic contractions at 24 h of age (P < 0.05). There were fewer (P < 0.05) Type I and IIa fibers and more (P < 0.05) Type IIb fibers in male gastrocnemius at 33 d of age. Muscle oxidative capacity was reduced (P < 0.05) in males at 24 h and 33 d and in females at 24 h only. Maternal creatine treatment prevented all asphyxia-induced changes in the gastrocnemius, improved motor performance.

CONCLUSION: This study demonstrates that creatine loading before birth protects the muscle from asphyxia-induced damage at birth.