Mechanisms of cell senescence: p21 and DNA damage response in aging and longevity

Theory of aging postulates that aging is a remodeling process where the body of survivors progressively adapts to internal and external damaging agents they are exposed to during several decades. Thus , stress response and adaptation mechanisms play a fundamental role in the aging process where the capability of adaptating effects, certainly, also is related the lifespan of each individual. A key gene linking aging to stress response is indeed p21, an induction of cyclin-dependent kinase inhibitor which triggers cell growth arrest associated with senescence and damage response and notably is involved in the up-regulation of multiple genes that have been associated with senescence or implicated in age-related . This PhD thesis project that has been performed in collaboration with the Roninson Lab at Ordway Research Institute in Albany, NY had two main aims: -the testing the hypothesis that p21 polymorphisms are involved in longevity -Evaluating age-associated differences in gene expression and transcriptional response to p21 and DNA damage In the first project, trough PCR-sequencing and Sequenom strategies, we we found out that there are about 30 polymorphic variants in the p21 gene. In addition, we found an haplotpype located in -5kb region of the p21 promoter whose frequency is ~ 2 fold higher in centenarians than in the general population (Large-scale analysis of haplotype frequencies is currently in progress). Functional studies I carried out on the promoter highilighted that the ―centenarian‖ haplotype doesn’t affect the basal p21 promoter activity or its response to p53. However, there are many other possible physiological conditions in which the centenarian allele of the p21 promoter may potentially show a different response (IL6, IFN,progesterone, vitamin E, Vitamin D etc). In the second part, project #2, trough Microarrays we seeked to evaluate the differences in gene expression between centenarians, elderly, young in dermal fibroblast cultures and their response to p21 and DNA damage. Microarray analysis of gene expression in dermal fibroblast cultures of individuals of different ages yielded a tentative "centenarian signature". A subset of genes that were up- or downregulated in centenarians showed the same response to ectopic expression of p21, yielding a putative "p21-centenarian" signature. Trough RQ-PCR (as well Microarrays studies whose analysis is in progress) we tested the DNA damage response of the p21-centenarian signature genes showing a correlation stress/aging in additional sets of young and old samples treated with p21-inducing drug doxorubicin thus finding for a subset of of them , a response to stress age-related.

Untersuchungen zur Visuomotorik des Menschen

Motorische Bewegungen werden über die visuelle Rückmeldung auf ihre Genauigkeit kontrolliert und ggf. korrigiert. Über einen technischen Eingriff, wie beispielsweise einer Prismenbrille, kann man eine Differenz zwischen optisch wahrgenommener und haptisch erlebter Umwelt erzeugen, um die Fähigkeiten des visuomotorischen Systems zu testen. In dieser Arbeit wurde eine computergestützte Methode entwickelt, eine solche visuomotorische Differenz zu simulieren. Die Versuchspersonen führen eine ballistische Bewegung mit Arm und Hand aus in der Absicht, ein vorgegebenes Ziel zu treffen. Die Trefferpunkte werden durch einen Computer mit Hilfe eines Digitalisierungstablettes aufgenommen. Die visuelle Umwelt, welche den Versuchspersonen präsentiert wird, ist auf einem Monitor dargestellt. Das Monitorabbild – ein Kreuz auf weißem Hintergrund – betrachten die Testpersonen über einen Spiegel. Dieser ist in einem entsprechenden Winkel zwischen Monitor und Digitalisierungstablett angebracht, so dass das Zielbild auf dem Digitalisierungstablett projiziert wird. Die Testpersonen nehmen das Zielkreuz auf dem Digitalisierungstablett liegend wahr. Führt die Versuchsperson eine Zielbewegung aus, können die aufgenommenen Koordinaten als Punkte auf dem Monitor dargestellt werden und die Testperson erhält über diese Punktanzeige ein visuelles Feedback ihrer Bewegung. Der Arbeitsbereich des Digitalisierungstabletts kann über den Computer eingerichtet und so motorische Verschiebungen simuliert werden. Die verschiedenartigen Möglichkeiten dieses Aufbaus wurden zum Teil in Vorversuchen getestet um Fragestellungen, Methodik und technische Einrichtungen aufeinander abzustimmen. Den Hauptversuchen galt besonderes Interesse an der zeitlichen Verzögerung des visuellen Feedbacks sowie dem intermanuellen Transfer. Hierbei ergaben sich folgende Ergebnisse: ● Die Versuchspersonen adaptieren an eine räumlich verschobene Umwelt. Der Adaptationsverlauf lässt sich mit einer Exponentialfunktion mathematisch berechnen und darstellen. ● Dieser Verlauf ist unabhängig von der Art des visuellen Feedbacks. Die Beobachtung der Handbewegung während der Adaptation zeigt die gleiche Zielabfolge wie eine einfache Punktprojektion, die den Trefferort der Bewegung darstellt. ● Der exponentielle Verlauf der Adaptationsbewegung ist unabhängig von den getesteten zeitlichen Verzögerungen des visuellen Feedbacks. ● Die Ergebnisse des Folgeeffektes zeigen, dass bei zunehmender zeitlicher Verzögerung des visuellen Feedbacks während der Adaptationsphase, die Größe des Folgeeffektwertes geringer wird, d.h. die anhaltende Anpassungsleistung an eine visuomotorische Differenz sinkt. ● Die Folgeeffekte weisen individuelle Eigenheiten auf. Die Testpersonen adaptieren verschieden stark an eine simulierte Verschiebung. Ein Vergleich mit den visuomotorischen Herausforderungen im Vorleben der Versuchspersonen ließ vermuten, dass das visuomotorische System des Menschen trainierbar ist und sich - je nach Trainingszustand – unterschiedlich an wahrgenommene Differenzen anpasst. ● Der intermanuelle Transfer konnte unter verschiedenen Bedingungen nachgewiesen werden. ● Ein deutlich stärkerer Folgeeffekt kann beobachtet werden, wenn die wahrgenommene visuomotorische Differenz zwischen Ziel und Trefferpunkt in eine Gehirnhälfte projiziert wird und der Folgeeffekt mit der Hand erfolgt, welche von dieser Hirnhemisphäre gesteuert wird. Der intermanuelle Transfer wird demnach begünstigt, wenn die visuelle Projektion der Fehlerbeobachtung in die Gehirnhälfte erfolgt, die während der Adaptationsphase motorisch passiv ist.

The physical city and the urban structure: detecting amenity zones and applying urban morphology to New York

The city is a collection of built structures and infrastructure embedded in socio-cultural processes: any investigation into a city’s transformations involves considerations on the degree to which its composite elements respond to socio-economical changes. The main purpose of this research is to investigate how transformations in the functional requirements of New York’s society have spurred, since the 1970s, changes in both the city’s urban structure and physical form. The present work examines the rise of Amenity Zones in New York, and investigates the transformations that have occurred in New York’s built environment since the 1970s. By applying qualitative measures and analyzing the relationship between urban amenities and the creative class, the present work has investigated changes in the urban structure and detected a hierarchical series of amenity zones classes, namely, Super Amenity Zones (SAZs), Nodal Amenity Zones (NAZs) and Peripheral Amenity Zones (PAZs). This series allows for a more comprehensive reading of the urban structure in a complex city like New York, bringing advancements to the amenity zone’s methodology. In order to examine the manner in which the other component of the city, the physical form, has changed or adapted to the new socio-economic condition, the present research has applied Conzenian analysis to a select study area, Atlantic Avenue. The results of this analysis reveal that, contrary to the urban structure, which changes rapidly, the physical form of New York is hard to modify completely, due to the resilience of the town plan and its elements, and to preservation laws; the city rather adapts to socio-economical changes through process of adaptive reuses or conversion. Concluding, this research has examined the dialectic between the ever-changing needs of society and the complexity of the built environment and urban structure, showing the different degrees to which the urban landscape modifies, reacts and sometimes adapts to the population’s functional requirements.

Entwicklung der zeitaufgelösten Photoemissions-Elektronenmikroskopie für die Untersuchung der Magnetisierungsdynamik von mikrostrukturierten magnetischen Schichten

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die zeitaufgelöste Photoemissions Elektronenmikroskopie (TR-PEEM) für die in-situ Untersuchung ultraschneller dynamischer Prozesse in dünnen mikrostrukturierten magnetischen Schichten während eines rasch verändernden externen Magnetfelds entwickelt. Das Experiment basiert auf der Nutzung des XMCD-Kontrasts (X-ray magnetic circular dichroism) mit Hilfe des zirkularpolarisierten Lichts von Synchrotronstrahlungsquellen (Elektronenspeicherringen BESSY II (Berlin) und ESRF (Grenoble)) für die dynamische Darstellung der magnetischen Domänen während ultraschneller Magnetisierungsvorgänge. Die hier entwickelte Methode wurde als erfolgreiche Kombination aus einer hohen Orts- und Zeitauflösung (weniger als 55 nm bzw. 15 ps) realisiert. Mit der hier beschriebenen Methode konnte nachgewiesen werden, dass die Magnetisierungsdynamik in großen Permalloy-Mikrostrukturen (40 µm x 80 µm und 20 µm x 80 µm, 40 nm dick) durch inkohärente Drehung der Magnetisierung und mit der Bildung von zeitlich abhängigen Übergangsdomänen einher geht, die den Ummagnetisierungsvorgang blockieren. Es wurden neue markante Differenzen zwischen der magnetischen Response einer vorgegebenen Dünnfilm-Mikrostruktur auf ein gepulstes externes Magnetfeld im Vergleich zu dem quasi-statischen Fall gefunden. Dies betrifft die Erscheinung von transienten raumzeitlichen Domänenmustern und besonderen Detailstrukturen in diesen Mustern, welche im quasi-statischen Fall nicht auftreten. Es wurden Beispiele solcher Domänenmuster in Permalloy-Mikrostrukturen verschiedener Formen und Größen untersucht und diskutiert. Insbesondere wurde die schnelle Verbreiterung von Domänenwänden infolge des präzessionalen Magnetisierungsvorgangs, die Ausbildung von transienten Domänenwänden und transienten Vortizes sowie die Erscheinung einer gestreiften Domänenphase aufgrund der inkohärenten Drehung der Magnetisierung diskutiert. Ferner wurde die Methode für die Untersuchung von stehenden Spinwellen auf ultradünnen (16 µm x 32 µm groß und 10 nm dick) Permalloy-Mikrostrukturen herangezogen. In einer zum periodischen Anregungsfeld senkrecht orientierten rechteckigen Mikrostruktur wurde ein induziertes magnetisches Moment gefunden. Dieses Phänomen wurde als „selbstfangende“ Spinwellenmode interpretiert. Es wurde gezeigt, dass sich eine erzwungene Normalmode durch Verschiebung einer 180°-Néelwand stabilisiert. Wird das System knapp unterhalb seiner Resonanzfrequenz angeregt, passt sich die Magnetisierungsverteilung derart an, dass ein möglichst großer Teil der durch das Anregungsfeld eingebrachten Energie im System verbleibt. Über einem bestimmten Grenzwert verursacht die Spinwellenmode nahe der Resonanzfrequenz eine effektive Kraft senkrecht zur 180°-Néel-Wand. Diese entsteht im Zentrum der Mikrostruktur und wird durch die streufeldinduzierte Kraft kompensiert. Als zusätzliche Möglichkeit wurden die Streufelder von magnetischen Mikrostrukturen während der dynamischen Prozesse quantitativ bestimmt und das genaue zeitliche Profil des Streufelds untersucht. Es wurde gezeigt, dass das zeitaufgelöste Photoemissions Elektronenmikroskop als ultraschnelles oberflächensensitives Magnetometer eingesetzt werden kann.

Trascriptome analysis and functional genomics of Neisseria meningitidis in human blood

Neisseria meningitidis (Nm) is the major cause of septicemia and meningococcal meningitis. During the course of infection, it must adapt to different host environments as a crucial factor for survival. Despite the severity of meningococcal sepsis, little is known about how Nm adapts to permit survival and growth in human blood. A previous time-course transcriptome analysis, using an ex vivo model of human whole blood infection, showed that Nm alters the expression of nearly 30% of ORFs of the genome: major dynamic changes were observed in the expression of transcriptional regulators, transport and binding proteins, energy metabolism, and surface-exposed virulence factors. Starting from these data, mutagenesis studies of a subset of up-regulated genes were performed and the mutants were tested for the ability to survive in human whole blood; Nm mutant strains lacking the genes encoding NMB1483, NalP, Mip, NspA, Fur, TbpB, and LctP were sensitive to killing by human blood. Then, the analysis was extended to the whole Nm transcriptome in human blood, using a customized 60-mer oligonucleotide tiling microarray. The application of specifically developed software combined with this new tiling array allowed the identification of different types of regulated transcripts: small intergenic RNAs, antisense RNAs, 5’ and 3’ untranslated regions and operons. The expression of these RNA molecules was confirmed by 5’-3’RACE protocol and specific RT-PCR. Here we describe the complete transcriptome of Nm during incubation in human blood; we were able to identify new proteins important for survival in human blood and also to identify additional roles of previously known virulence factors in aiding survival in blood. In addition the tiling array analysis demonstrated that Nm expresses a set of new transcripts, not previously identified, and suggests the presence of a circuit of regulatory RNA elements used by Nm to adapt to proliferate in human blood.

La représentation du pathétique masculin dans le roman sentimental européen: une réflexion sur l'imaginaire littéraire

Ce travail est une analyse de la représentation du pathétique masculin dans le roman dit sentimental dans la deuxième moitié du dix-huitième siècle en Europe, ou plutôt dans les littératures anglaise, française, allemande et italienne. La thèse soutenue est celle de la dérivation du pathétique romanesque de l’âge des Lumières des pratiques de prédication religieuse du siècle précédent et donc de la valeur normative du roman sentimental à ses débuts : celui-ci aurait relayé le rôle des manuels de conduite des siècles précédents et se serait posé comme un répertoire d’exempla comportementaux adaptés aux différentes situations de la vie. Nous avons suivi les évolutions historiques du genre à travers l’analyse thématique du motif des larmes masculines. Pour ce faire, nous avons examiné la complexe proxémique de représentation de l’émotion et la diégèse qui en résulte, qui peut être nuancée, selon une terminologie récente, en pathétique attendrissant, sentimental et spectaculaire. Cela a entraîne la prise en compte de diverses formes artistiques, de la peinture au théâtre. La méthodologie utilisé conjugue l’histoire des idées et l’étude des formes de l’imaginaire, le pathétique appartenant au domaine de la philosophie autant qu’à celui de la représentation artistique : le concept glisse au dix-huitième siècle du champ rhétorique et stylistique à une dimension esthétique et anthropologique. Le travail a donc été divisé en trois grandes parties qui analysent les trois dimensions anthropologiques fondamentales : l’imaginaire religieux et l’héritage des anciens, c’est–à-dire le rapport que l’époque établit avec la tradition culturelle qui la précède ; l’imaginaire amoureux, qui se concentre sur les rapports entre les deux sexes et sur la « féminisation » du héros romanesque sentimental ; l’imaginaire familial, qui aborde les conséquences de ce changement dans la représentation de la masculinité au sein de la représentation de la famille et des rapports intergénérationnels.

Innovative Man Machine Interfaces In Aeronautics

The research activity focused on the study, design and evaluation of innovative human-machine interfaces based on virtual three-dimensional environments. It is based on the brain electrical activities recorded in real time through the electrical impulses emitted by the brain waves of the user. The achieved target is to identify and sort in real time the different brain states and adapt the interface and/or stimuli to the corresponding emotional state of the user. The setup of an experimental facility based on an innovative experimental methodology for “man in the loop" simulation was established. It allowed involving during pilot training in virtually simulated flights, both pilot and flight examiner, in order to compare the subjective evaluations of this latter to the objective measurements of the brain activity of the pilot. This was done recording all the relevant information versus a time-line. Different combinations of emotional intensities obtained, led to an evaluation of the current situational awareness of the user. These results have a great implication in the current training methodology of the pilots, and its use could be extended as a tool that can improve the evaluation of a pilot/crew performance in interacting with the aircraft when performing tasks and procedures, especially in critical situations. This research also resulted in the design of an interface that adapts the control of the machine to the situation awareness of the user. The new concept worked on, aimed at improving the efficiency between a user and the interface, and gaining capacity by reducing the user’s workload and hence improving the system overall safety. This innovative research combining emotions measured through electroencephalography resulted in a human-machine interface that would have three aeronautical related applications: • An evaluation tool during the pilot training; • An input for cockpit environment; • An adaptation tool of the cockpit automation.

Die Rolle von gamma2-Adaptin im endo-lysosomalen Proteintransport von Säuger-Zellen

Ziel der Arbeit war es, die physiologische Funktion von 2-Adaptin zu charakterisieren. 2 Adaptin wurde 1998 erstmals von Takatsu et al. und Lewin et al. als mögliches Mitglied der Clathrin-Adapter-Proteinfamilie beschrieben. Seine genaue physiologische Funktion ist aber bis heute noch unklar. Bisherige Ergebnisse deuten darauf hin, das 2-Adaptin unabhängig von den AP-Komplexen wirkt. rnIn der HBV-Morphogenese ist eine spezielle Funktion von 2-Adaptin bekannt, da es dort nach seiner Ubiquitinierung durch Nedd4 als Adapter zwischen dem HBV L- und Core-Protein fungiert und Änderungen in der 2 Konzentration die HBV-Freisetzung blockieren.rn2-Adaptin besitzt neben den für die Clathrin-Adapter Proteine typischen Clathrin-bindenden Eigenschaften auch die Fähigkeit, Ubiquitin über sein UIM zu binden. Darüberhinaus wird 2-Adaptin durch seine Interaktion mit der Ubiquitin-Ligase Nedd4 selbst ubiquitiniert. Damit besitzt 2-Adaptin typische Eigenschaften eines Ubiquitin-Adapters. 2-Adaptin ist an MVBs lokalisiert und Abweichungen in der 2 Konzentration verändern die MVB-Morphologie. Zudem führt die Überexpression von 2-Adaptin zur Blockade der Freisetzung retroviraler VLPs und die 2 Depletion blockiert den lysosomalen Abbau von EGF, einem Substrat des endo-lysosomalen Proteintransports. Dies alles deutet auf eine mögliche Funktion von 2-Adaptin in diesem Transportsystem hin, welche in dieser Arbeit näher untersucht wurde.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Depletion von 2-Adaptin den Abbau von endogenen (z.B. EGF, ubiquitinierte Proteine) und exogenen (z.B. das retrovirale MLV.gag-Polyprotein) Substraten des endo-lysosomalen Weges inhibiert, während sie bei 2 Überexpression verstärkt abgebaut werden. Alle bisher identifizierten „Substrate“ von 2 Adaptin, also Proteine, die durch überschüssiges 2-Adaptin abgebaut werden, besitzen eine Verbindung zum endo-lysosomalen System und / oder zur Ubiquitin-Maschinerie der Zelle. Weitere Hinweise auf eine Rolle von 2 Adaptin im MVB-Weg lieferte die Identifikation von Vps28 und Chmp2A als spezifische Interaktionspartner von 2-Adaptin. Über Vps28 erhält -Adaptin direkten Zugang zum ESCRT-I- und über Chmp2A zum ESCRT-III-Komplex. rnZudem konnte neben dem UIM eine PH-Domäne in 2-Adaptin als wichtige funktionelle Domäne identifiziert werden. Sie stellt das Modul für die Interaktion mit Rab7 dar, welche erstmals gezeigt werden konnte. Auch die Interaktion mit Rab7 deutet auf eine Rolle von 2 Adaptin im endo-lysosomalen Transportsystem hin, da Rab7 an späten Endosomen lokalisiert ist und u.a. die Fusion der MVBs mit den Lysosomen vermittelt. Da die Auswirkungen der Rab7-Überexpression und Depletion auf MLV.gag denen der 2 Überexpression bzw. Depletion entsprechen, liegt die Vermutung nahe, dass 2-Adaptin an einem ähnlich späten Schritt im endo-lysosomalen Transportsystem wirkt wie Rab7. Jedoch blockiert überschüssiges 2 Adaptin die ESCRT-abhängige VLP-Ausschleusung an der Plasmamembran und fungiert daher möglicherweise als negativer Regulator der ESCRT-Kaskade. Da die Überexpression von -Adaptin aber gleichzeitig zum vermehrten lysosomalen Abbau führt, ist eine Funktion von 2-Adaptin bei der MVB-Lysosomen-Fusion wenig wahrscheinlich. Einer solchen Funktion widerspricht auch, dass die intrazelluläre Konzentration von Rab7 und Vps28 durch überschüssiges 2-Adaptin reduziert werden. rnAls dritte funktionell wichtige Domäne in 2-Adaptin konnte ein LIR-Motiv identifiziert werden, über welches -Adaptin mit dem Autophagie-Markerprotein LC3 interagieren kann. Die Interaktion mit LC3, und damit die Verbindung zur Autophagie-Machinerie, liefert eine mögliche Erklärung für den vermehrten Abbau bei 2-Überexpression und den Abbau von Proteinen auf der MVB-Oberfläche. Dabei induziert 2-Adaptin nicht die Autophagie per se, sondern scheint als Autophagie-Adapter zu wirken, der seine Substrate, z.B. MVBs, selektiv dem Abbau durch Autophagie zuführt. rnrnEine mögliche Rolle von 2-Adaptin im zum Lysosom hin gerichteten zellulären Transport konnte bestätigt werden, wobei 2-Adaptin dabei verschiedene Funktionen übernimmt: rn als Ubiquitin-Adapter im endo-lysosomalen System, rn als negativer Regulator der ESCRT-Kaskadern und / oder als Autophagie-Adapter.rn

Reduced muscle mass and bone size in pediatric patients with inflammatory bowel disease

BACKGROUND: Decreased bone mineral density has been reported in children with inflammatory bowel disease (IBD). We used peripheral quantitative computed tomography (pQCT) to assess bone mineralization, geometry, and muscle cross-sectional area (CSA) in pediatric IBD. METHODS: In a cross-sectional study, pQCT of the forearm was applied in 143 IBD patients (mean age 13.9 +/- 3.5 years); 29% were newly diagnosed, 98 had Crohn's disease, and 45 had ulcerative colitis. Auxological data, cumulative glucocorticoid dose, disease activity indices, laboratory markers for inflammation, and bone metabolism were related to the results of pQCT. RESULTS: Patients were compromised in height (-0.82 +/- 1.1 SD), weight (-0.77 +/- 1.0 SD), muscle mass (-1.12 +/- 1.0 SD), and total bone cross-sectional area (-0.79 +/- 1.0 SD) compared to age- and sex-matched healthy controls (z-scores). In newly diagnosed patients, the ratio of bone mineral mass per muscle CSA was higher than in those with longer disease duration (1.00 versus 0.30, P = 0.007). Serum albumin level and disease activity correlated with muscle mass, accounting for 41.0% of variability in muscle mass (P < 0.01). The trabecular bone mineral density z-score was on average at the lower normal level (-0.40 +/- 1.3 SD, P < 0.05). CONCLUSIONS: Reduced bone geometry was explained only in part by reduced height. Bone disease in children with IBD seems to be secondary to muscle wasting, which is already present at diagnosis. With longer disease duration, bone adapts to the lower muscle CSA. Serum albumin concentration is a good marker for muscle wasting and abnormal bone development.

Geometry-Aware Multiscale Image Registration via OBBTree-Based Polyaffine Log-Demons

Non-linear image registration is an important tool in many areas of image analysis. For instance, in morphometric studies of a population of brains, free-form deformations between images are analyzed to describe the structural anatomical variability. Such a simple deformation model is justified by the absence of an easy expressible prior about the shape changes. Applying the same algorithms used in brain imaging to orthopedic images might not be optimal due to the difference in the underlying prior on the inter-subject deformations. In particular, using an un-informed deformation prior often leads to local minima far from the expected solution. To improve robustness and promote anatomically meaningful deformations, we propose a locally affine and geometry-aware registration algorithm that automatically adapts to the data. We build upon the log-domain demons algorithm and introduce a new type of OBBTree-based regularization in the registration with a natural multiscale structure. The regularization model is composed of a hierarchy of locally affine transformations via their logarithms. Experiments on mandibles show improved accuracy and robustness when used to initialize the demons, and even similar performance by direct comparison to the demons, with a significantly lower degree of freedom. This closes the gap between polyaffine and non-rigid registration and opens new ways to statistically analyze the registration results.

Does Aldosterone participate in placental angiogenesis via PLGF?

Introduction Angiogenic signals are a vital signal of placental integrity. Aldosterone has recently been shown to enhance placental growth factor (PlGF) expression in the peripheral vasculature [1] and to promote trophoblast growth [2]. The plgf gene possesses a functional mineralocorticoid receptor responsive element in the promoter region. Objectives Thus, we hypothesized that aldosterone adapts placental angiogenesis to trophoblast growth by secreting PlGF. Methods The human choriocarcinoma cell line BeWo and first and third trimester human primary trophoblasts cells were subjected to several syncytialization signals. Upon visual confirmation, the cultured cells were subjected to either control conditions, the known stimulator forskolin, and increasing amounts of aldosterone (10−9 to 10−6 M) with and without the competitive aldosterone receptor blocker spironolactone. After 6 and 24 h of incubation, RNA and protein were extracted. PlGF transcripts were quantified by Taqman PCR normalized to several housekeeping genes. Protein expression was quantified by ELISA. Results PlGF mRNA expression increased 3-fold with forskolin in BeWo cells. In this cell line, aldosterone could slightly stimulate PlGF production. In non-syncytialized primary human first trimester trophoblasts, aldosterone did not exert a specific effect. In contrast, the term primary human trophoblasts did respond with a 2.5-fold increase after incubation with aldosterone (10−7 M) in the presence of forskolin to allow forming a syncytial layer. PlGF protein was already slightly upregulated following 6 h of incubation with aldosterone. Conclusion We concluded that aldosterone does regulate PlGF expression in specified conditions during pregnancy. Inappropriately low aldosterone levels such as in preeclampsia might such not only compromise plasma volume and trophoblast growth but also placental vascularization and systemic PlGF availability. These observations merit further investigation.

Relative impact of respiratory muscle activity on tidal flow and end expiratory volume in healthy neonates

INTRODUCTION: It has been suggested that infants dynamically regulate their tidal flow and end-expiratory volume level. The interaction between muscle activity, flow and lung volume in spontaneously sleeping neonates is poorly studied, since it requires the assessment of transcutaneous electromyography of respiratory muscles (rEMG) in matched comparison to lung function measurements. METHODS: After determining feasibility and repeatability of rEMG in 20 spontaneously sleeping healthy neonates, we measured the relative impact of intercostal and diaphragmatic EMG activity in direct comparison to the resulting tidal flow and FRC. RESULTS: We found good feasibility, repeatability and correlation of timing indices between rEMG activity and flow. The rEMG amplitude was significantly dependent on the resistive load of the face mask. Diaphragm and intercostal muscle activity commenced prior to the onset of flow and remained active during the expiratory cycle. The relative contribution of intercostal and diaphragmatic activity to flow was variable and changed dynamically. CONCLUSION: Using matched rEMG, air flow and lung volume measurements, we have found good feasibility and repeatability of intercostal and diaphragm rEMG measurements and provide the first quantitative measures of the temporal relationship between muscle activity and flow in spontaneously sleeping healthy neonates. Lung mechanical function is dynamically regulated and adapts on a breath to breath basis. So, non-invasive rEMG measurements alone or in combination with lung function might provide a more comprehensive picture of pulmonary mechanics in future studies. The data describing the timing of EMG and flow may be important for future studies of EMG triggered mechanical ventilation.

Design of high fidelity building energy monitoring system

Building energy meter network, based on per-appliance monitoring system, willbe an important part of the Advanced Metering Infrastructure. Two key issues exist for designing such networks. One is the network structure to be used. The other is the implementation of the network structure on a large amount of small low power devices, and the maintenance of high quality communication when the devices have electric connection with high voltage AC line. The recent advancement of low-power wireless communication makes itself the right candidate for house and building energy network. Among all kinds of wireless solutions, the low speed but highly reliable 802.15.4 radio has been chosen in this design. While many network-layer solutions have been provided on top of 802.15.4, an IPv6 based method is used in this design. 6LOWPAN is the particular protocol which adapts IP on low power personal network radio. In order to extend the network into building area without, a specific network layer routing mechanism-RPL, is included in this design. The fundamental unit of the building energy monitoring system is a smart wall plug. It is consisted of an electricity energy meter, a RF communication module and a low power CPU. The real challenge for designing such a device is its network firmware. In this design, IPv6 is implemented through Contiki operation system. Customize hardware driver and meter application program have been developed on top of the Contiki OS. Some experiments have been done, in order to prove the network ability of this system.

Dynamic Synchronization: A Synchronization Model through Behavioral Reflection

In conventional software applications, synchronization code is typically interspersed with functional code, thereby impacting understandability and maintainability of the code base. At the same time, the synchronization defined statically in the code is not capable of adapting to different runtime situations. We propose a new approach to concurrency control which strictly separates the functional code from the synchronization requirements to be used and which adapts objects to be synchronized dynamically to their environment. First-class synchronization specifications express safety requirements, and a dynamic synchronization system dynamically adapts objects to different runtime situations. We present an overview of a prototype of our approach together with several classical concurrency problems, and we discuss open issues for further research.

Bitmap Movement Detection: HDR for Dynamic Scenes

Exposure Fusion and other HDR techniques generate well-exposed images from a bracketed image sequence while reproducing a large dynamic range that far exceeds the dynamic range of a single exposure. Common to all these techniques is the problem that the smallest movements in the captured images generate artefacts (ghosting) that dramatically affect the quality of the final images. This limits the use of HDR and Exposure Fusion techniques because common scenes of interest are usually dynamic. We present a method that adapts Exposure Fusion, as well as standard HDR techniques, to allow for dynamic scene without introducing artefacts. Our method detects clusters of moving pixels within a bracketed exposure sequence with simple binary operations. We show that the proposed technique is able to deal with a large amount of movement in the scene and different movement configurations. The result is a ghost-free and highly detailed exposure fused image at a low computational cost.