Computer simulations of soft particles in flow

Understanding the dynamics of blood cells is a crucial element to discover biological mechanisms, to develop new efficient drugs, design sophisticated microfluidic devices, for diagnostics. In this work, we focus on the dynamics of red blood cells in microvascular flow. Microvascular blood flow resistance has a strong impact on cardiovascular function and tissue perfusion. The flow resistance in microcirculation is governed by flow behavior of blood through a complex network of vessels, where the distribution of red blood cells across vessel cross-sections may be significantly distorted at vessel bifurcations and junctions. We investigate the development of blood flow and its resistance starting from a dispersed configuration of red blood cells in simulations for different hematocrits, flow rates, vessel diameters, and aggregation interactions between red blood cells. Initially dispersed red blood cells migrate toward the vessel center leading to the formation of a cell-free layer near the wall and to a decrease of the flow resistance. The development of cell-free layer appears to be nearly universal when scaled with a characteristic shear rate of the flow, which allows an estimation of the length of a vessel required for full flow development, $l_c \approx 25D$, with vessel diameter $D$. Thus, the potential effect of red blood cell dispersion at vessel bifurcations and junctions on the flow resistance may be significant in vessels which are shorter or comparable to the length $l_c$. The presence of aggregation interactions between red blood cells lead in general to a reduction of blood flow resistance. The development of the cell-free layer thickness looks similar for both cases with and without aggregation interactions. Although, attractive interactions result in a larger cell-free layer plateau values. However, because the aggregation forces are short-ranged at high enough shear rates ($\bar{\dot{\gamma}} \gtrsim 50~\text{s}^{-1}$) aggregation of red blood cells does not bring a significant change to the blood flow properties. Also, we develop a simple theoretical model which is able to describe the converged cell-free-layer thickness with respect to flow rate assuming steady-state flow. The model is based on the balance between a lift force on red blood cells due to cell-wall hydrodynamic interactions and shear-induced effective pressure due to cell-cell interactions in flow. We expect that these results can also be used to better understand the flow behavior of other suspensions of deformable particles such as vesicles, capsules, and cells. Finally, we investigate segregation phenomena in blood as a two-component suspension under Poiseuille flow, consisting of red blood cells and target cells. The spatial distribution of particles in blood flow is very important. For example, in case of nanoparticle drug delivery, the particles need to come closer to microvessel walls, in order to adhere and bring the drug to a target position within the microvasculature. Here we consider that segregation can be described as a competition between shear-induced diffusion and the lift force that pushes every soft particle in a flow away from the wall. In order to investigate the segregation, on one hand, we have 2D DPD simulations of red blood cells and target cell of different sizes, on the other hand the Fokker-Planck equation for steady state. For the equation we measure force profile, particle distribution and diffusion constant across the channel. We compare simulation results with those from the Fokker-Planck equation and find a very good correspondence between the two approaches. Moreover, we investigate the diffusion behavior of target particles for different hematocrit values and shear rates. Our simulation results indicate that diffusion constant increases with increasing hematocrit and depends linearly on shear rate. The third part of the study describes development of a simulation model of complex vascular geometries. The development of the model is important to reproduce vascular systems of small pieces of tissues which might be gotten from MRI or microscope images. The simulation model of the complex vascular systems might be divided into three parts: modeling the geometry, developing in- and outflow boundary conditions, and simulation domain decomposition for an efficient computation. We have found that for the in- and outflow boundary conditions it is better to use the SDPD fluid than DPD one because of the density fluctuations along the channel of the latter. During the flow in a straight channel, it is difficult to control the density of the DPD fluid. However, the SDPD fluid has not that shortcoming even in more complex channels with many branches and in- and outflows because the force acting on particles is calculated also depending on the local density of the fluid.

Influence of Splenectomy on the Biodistribution of Technetium-99m Dimercaptosuccinic Acid (99mTc-DMSA) in Rats

This study aimed to evaluate if the splenectomy alters the biodistribution of 99mTc-DMSA and renal function in Wistar rats. The animals were separated in the groups: splenectomy (n = 6) and control (n = 6). After splenectomy (15 days), the administration of 0.1ml of 99mTc-DMSA IV (0.48 MBq) was carried out. Thirty minutes later, kidney, heart, lung, thyroid, stomach, bladder and femur and samples of blood were isolated. The organs were weighed, counted and the percentage of radioactivity -g (%ATI-g) determined. Serum urea and creatinine, hematocrit, leukocytes and platelets were measured. Statistics by t test (p<0.05) was done. There was a significant reduction in %ATI-g in kidney and blood (p<0.05) of splenectomized animals, a significant increase (p<0.05) of urea (88.8 ± 18.6 mg-dL) and creatinine (0.56 ± 0.08 mg-dL), compared to the controls (51.5±1.6, 0.37±0.02mg-dL, respectively), as well as increase in platelets and leucocytes, and hematocrit reduction. The analysis of the results indicates that in rats, splenectomy seems to alter the renal function and the uptake of 99mTc-DMSA

Multicenter prospective validation of the Baveno IV and Baveno II/III criteria in cirrhosis patients with variceal bleeding

International audience

Desenvolvimento e estudo em microcanais de fluidos inovadores análogos ao sangue baseados em vesículas unilamelares gigantes

O escoamento sanguíneo é um dos temas de grande interesse para a comunidade científica. Assim, a busca de fluidos que sejam análogos ao sangue bem como o estudo do seu escoamento em microcanais, tal como acontece com o sangue nos capilares, continua a ser alvo de investigação. Numa primeira fase deste trabalho, procedeu-se ao desenvolvimento de um modelo inovador para produzir glóbulos vermelhos artificiais, constituído por Vesículas Unilamelares Gigantes, vulgarmente designadas Giant Unilamellar Vesicles (GUVs), com três concentrações diferentes. Pretende-se que estas vesículas tenham um comportamento reológico idêntico ao escoamento dos glóbulos vermelhos (GVs) em microcanais, permitindo assim proceder a vários estudos hemodinâmicos. No desenvolvimento destas vesículas, foi verificado que as mais adequadas são constituídas por uma mistura natural de lípidos e lecitina de soja. Foi realizado um estudo relativamente à sua concentração, onde se verificou que, com o aumento da quantidade da lecitina de soja nas soluções, a concentração de GUVs tende a aumentar. Foi também realizado um estudo relativo aos diâmetros dos GUVs para verificar se estes se aproximavam em termos de tamanho dos GVs, onde foi verificado que a maioria dos GUVs possuem diâmetros com dimensões entre os 5 e 7 μm, tal como os GVs. Foi ainda verificado que a solução com a menor concentração de lecitina de soja possui uma maior quantidade de GUVs com diâmetros entre os 5 e 7 μm. Na segunda fase, foi estudado experimentalmente o escoamento das três soluções de GUVs em microcanais hiperbólicos, com três caudais diferentes, com o objetivo de visualizar a Camada Livre de Células (CLC), determinar a deformação e estudar as velocidades destes. Foi verificado que existe a formação de CLC em todas as concentrações e que aumenta com o aumento do caudal. Relativamente à deformação, esta é bastante mais evidente na contração do microcanal onde a taxa deformação é máxima. Para o caso da velocidade, foi observado um aumento bastante significativo e linear da velocidade na região da contração do microcanal hiperbólico e uma velocidade baixa e aproximadamente constante a montante e jusante da contração. vi Por fim, foi também realizado o estudo reológico dos GUVs, de forma a investigar se estes têm uma viscosidade próxima do sangue. Foi verificado que os GUVs apresentam uma viscosidade inferior à do sangue total e que existe um ligeiro aumento da viscosidade dos GUVs com o aumento da sua concentração. Por último, também foi efetuada uma comparação da viscosidade da solução de GUVs com uma solução de 5% de Hematócrito (Hct) em soro fisiológico, onde foi verificado que ambas as viscosidades são muito próximas.

Variações anátomo-fisiológicas face à aclimatação sazonal - estudo em vacas leiteiras com diferente potencial leiteiro

O presente estudo teve como objetivo a caracterização de variações anátomo-fisiológicas que decorrem do processo de aclimatação sazonal em bovinos leiteiros com alto (Altas) e baixo (Baixas) potencial leiteiro, com vista a selecionar animais que conciliem bons desempenhos produtivos e índices de adaptabilidade que possibilitem a mudança de homeostase face às condições climáticas presentes no clima mediterrânico. O estudo foi realizado numa herdade comercial, situada no Alentejo, utilizando 13 vacas multíparas (6 Baixas e 7 Altas), durante três períodos: P1 (animais aclimatados ao verão; presença de stresse térmico); P2 (animais aclimatados ao verão; termoneutralidade); P3 (animais aclimatados ao inverno; termoneutralidade). Em stresse térmico (P1), verificaram-se maiores esforços termolíticos e maiores armazenamentos de calor no grupo das Altas. Observou-se também que a produção de leite das Altas foi afetada pelo stresse térmico, evidênciando uma redução 24-48h após os valores de temperatura retal mais elevados. Nesta situação, as Baixas apresentaram uma variação na produção oposta à das Altas. Em P1, os valores de proteína e de gordura no leite foram significativamente mais baixos que em P3, em ambos os grupos. A ureia no leite foi significativamente mais elevada nas Altas durante o P1, revelando potencial como biomarcador de stresse térmico. Do P1 para o P3 obser-vou-se uma redução gradual do hematócrito, da hemoglobina e da triiodotironina (T3). As Altas apresentaram uma maior redução de triiodotironina (T3) que as Baixas, como consequência de uma maior intensidade de aclimatação. Nos pelos não se registaram diferenças entre os períodos, o que contrasta com alguma bibliografia. Porém, a ausência da insolação direta poderá ter sido um fator determinante; ABSTRACT: The main objective of the present study was the characterization of anatomical and physiological variations that occur in the seasonal acclimatization process of dairy cows with high (Altas) and low (Baixas) milk yield potential. In this way it should be possible to do a selection of animals with good productive traits and also with adaptability indexes that allow a change in homeostasis to cope with the climatic conditions of the mediterranean climate. Meteorological, clinical, productive, physiological and anatomical data were collected. The study was conducted in an Alentejo's dairy farm, using 13 multiparous cows (6 with low milk yield and 7 with high milk yield), during three periods: P1 (animals acclimated to summer, in heat stress); P2 (animals acclimated to summer, thermoneutrality); P3 (animals acclimated to winter; thermoneutrality). In thermal stress (P1), the high milk yield group (Altas) shown greater thermolytic efforts and also higher heat storage. The milk yield in this group was also affected by heat stress, showing a decrease in production when the rectal temperature increased, with a delay of 24-42 hours. In this situation the Baixas group showed an opposite milk production variation. In P1, the protein and fat milk content was lower than in P3, in both groups. Milk urea levels were significantly higher during P1 in the Altas group, revealing potential as an heat stress biomarker. Hematocrit, hemoglobin and triiodothyronine (T3) values gradualy decreased from P1 to P3. T3 values were lower in Altas than in Baixas group, as a consequence of a more intense acclimatization. The hair analysis didn’t show the standard seasonal acclimatization process, indicating the absence of direct solar radiation as a determinant factor.

Valores hematológicos y bioquímicos, y su asociación con el estado nutricional, en escolares urbanos. Cuenca

Objetivo: Determinar los valores hematológicos y bioquímicos y su asociación con el estado nutricional, en escolares urbanos de Cuenca. Materiales y métodos: Estudio transversal analítico, muestra aleatorizada por conglomerados, de 585 escolares entre 5 y 12 años de las escuelas urbanas de Cuenca, periodo 2012-2013. Se determinó el estado nutricional usando curvas de crecimiento para niños yadolescentes (z-score), índice de masa corporal por edad y sexo, según las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud; con los valores de los análisis hematológicos y bioquímicos practicados, se relacionaron los resultados de laboratorio con el estado nutricional. Resultados: La media de edad en la población fue de 8.87±1.9 años; promedio en valores hematológicos: glóbulos rojos 4.82±0.31 x 106/ml; glóbulos blancos 7.15±1.86 x 103/ ml; hemoglobina 13.66±1.34 g/dL; hematocrito 40.59±3.92%; volumen corpuscular medio (VCM) 83.64±4.03fl; hemoglobina corpuscular media (HCM) 38.31±1.27pg. Promedio de valores bioquímicos: proteína total 6.92±1.04g/ dL, albúmina sérica 4.37±0.7g/dL, hierro sérico 87.40±35.31μg/dL. El 19.3% presentó malnutrición (desnutrición 1.2%, sobrepeso 12.8% y obesidad 5.3%), existiendo asociación estadísticamente significativa (p<0.05) con glóbulos rojos. Existieron diferencias estadísticamente significativas, entre niños y niñas, en valores de hierro, VCM y HCM; y respecto de malnutrición, en hierro sérico, glóbulos rojos, glóbulos blancos, hematocrito y VCM. Conclusiones: Se encontró asociación entre el estado nutricional y los valores hematológicos y bioquímicos. Se determinó prevalencia alta de sobrepeso y obesidad en población escolar urbana de Cuenca, similar a la reportada en otros estudios.

Hematological analysis of Micropogonias Furnieri, Desmarest, 1823, Scianidae, from two estuaries of Baixada Santista, São paulo Brazil

Alterações hematológicas em peixes são consideradas uma importante ferramenta para avaliar processos patológicos decorrentes da exposição a poluentes ambientais. Micropogonias furnieri (Desmarest, 1823) (corvina) é comumente encontrada em regiões estuarinas e eventualmente está exposta a inúmeros contaminantes. No presente estudo foi avaliado o quadro hematológico de indivíduos de M. furnieri coletados na Baixada Santista: o Sistema Estuarino de Santos, considerado poluído, e o estuário do Rio Itanhaém (controle). Foram avaliados o número de Eritrócitos (Er), o Hematócrito (Ht), a taxa de Hemoglobina (Hb), o Volume Corpuscular Médio (VCM) e a Concentração de Hemoglobina Corpuscular Média (CHCM). Nos peixes coletados no Sistema Estuarino de Santos, os níveis de Ht foram significativamente menores, enquanto os níveis de CHCM e Hb foram significativamente mais altos, indicando que os prováveis efeitos estejam atribuídos aos diferentes níveis de contaminação encontrados nos estuários.

Hematology and productive performance of nile tilapia (Oreochromis niloticus) naturally infected with Flavobacterium columnare

Columnaris disease is one of the main causes of mortality in tilapia rearing and is responsible for large economic losses worldwide. Hematology is a tool that makes it possible to study organisms' physiological responses to pathogens. It may assist in making diagnoses and prognoses on diseases in fish populations. The hematological variables of nile tilapia were studied in specimens with a clinical diagnosis of columnaris disease and in specimens that were disease-free. The total erythrocyte count, hemoglobin rate, hematocrit percentage, mean corpuscular hemoglobin (MCH), mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC), mean corpuscular volume (MCV), organic defense blood cell percentages (leukocytes and thrombocytes) and hepatosomatic and splenosomatic index were determined. The results showed that there were changes in the erythrocytic series and in organic defense blood cells, in the fish infected with the bacterium, with reductions in erythrocytic variables and significant increases in the numbers of circulating lymphocytes and neutrophils.

Transporte de juvenis de curimbatá Prochilodus lineatus em diferentes densidades

Transportation of curimbata Prochilodus lineatus juveniles in different densities. Tins study evaluated the effects of curimbata Prochilodus lineatus transportation in three densities (100, 150 and 250 g L-1) on survival, metabolic, ionic and hematological (red series) variables Curimbata juveniles were transported in plastic bag during six hours, and sampled before packing, immediately after die arrival, 24 and 96 hours after transportation During recovery, higher mortality was seen in fish transported in die highest density Water variables, such as conductivity and total ammonia, presented increased values as density increased (p < 005). whereas the opposite occurred with dissolved oxygen Glucose level observed in the arrival was high, significantly reducing after 96 hours Among ionic variables, chloride decreased in higher fish densities and according to sampling times Red series hematological variables, such as hematocrit, red blood cell and hemoglobin, Increased in arrival, but diminished 96 hours after transportation There were no significant differences in the interaction between density and time of sampling for mentioned variables 250 g L-1 density induced the highest mortality rate and the worst variables values measured 96 hours of recovery after the stressing event was enough to return to initial values for hematological variables, but was not sufficient to return to initial values for metabolic and ionic variables.

Sodium chloride added to transport water and physiological responses of Matrinxã Brycon amazonicus (Teleost: Characidae)

A adição de sal à água tem sido utilizada para a mitigação de estresse e aumento da taxa de sobrevivência em peixes. O presente estudo avaliou o efeito do cloreto de sódio (0,0; 1,0; 3,0 e 6.0 g/l) nas concentrações de cortisol plasmático, glicemia, triglicerídios, proteínas total plasmática, hematócrito, hemoglobina, número de eritrócitos, glicogênio e lipídio hepáticos, e lipídio muscular em matrinxã Brycon amazonicum adultos após quatro horas de transporte e durante período de recuperação de 96 h. Amostras foram coletadas antes e depois do transporte, bem como 24 e 96 h após a chegada. O nível de cortisol plasmático estava mais elevado logo após o transporte quando comparado à condição inicial (pré-transporte), exceto para os peixes transportados com sal nas concentrações 3,0 e 6,0 g/l. Comportamento semelhante foi observado para a glicemia, porém os peixes dos tratamentos 0,0, 1,0 e 3,0 g/l necessitaram de período superior a 24 h para recuperar a condição inicial. Foram registrados níveis mais baixos de glicogênio hepático em peixes do tratamento controle (0,0 g/l). Os parâmetros hemoglobina, número de eritrócitos, proteína plasmática total e lipídio hepático não apresentaram alterações durante o período experimental. Os valores de hematócrito diminuíram logo após o transporte em todos os tratamentos, retornando aos níveis iniciais após 24 h. Todos os tratamentos apresentaram redução nos níveis de lipídio muscular e triglicerídios durante o período de recuperação. Os resultados sugerem que a adição de 6,0 g/l de sal na água de transporte reduz as alterações fisiológicas de estresse e que é necessário período de 96 h após o transporte para a recuperação da condição inicial de matrinxãs transportados sem a adição de sal.

Biological indicators of stress in pacu (Piaractus mesopotamicus) after capture

Os efeitos da captura (perseguição, contenção em puçá e exposição aérea) no perfil sanguíneo do cortisol, glicose, cloreto, sódio, potássio, cálcio e na osmolaridade, hematócrito, hemoglobina, número de células vermelhas (CV) e volume corpuscular médio (VCM) foram investigados no pacu (Piaractus mesopotamicus). Um total de 132 peixes (49,7 ± 11,7 g) foi submetido à captura com 3 ou 5 minutos de exposição aérea. Nove peixes de cada tratamento foram amostrados 5, 15, 30, 60 minutos e 24 horas depois e outros nove peixes foram amostrados antes da captura e considerados controle. A captura resultou em aumento do cortisol e glicose no sangue 30 e 5 minutos depois da captura, respectivamente, independente do tempo de exposição aérea. Ambos os indicadores recuperaram os valores controle em 24 horas. Nos dois grupos de peixes, o cloreto plasmático diminuiu 60 minutos após captura e não recuperou os valores controle, enquanto o sódio sérico aumentou entre 15 e 30 minutos recuperando a condição controle em 24 horas. Não houve alteração significativa nos valores de potássio, cálcio, osmolaridade ou no hematócrito, hemoglobina, CV e VCM como consequência da captura. Os estressores sequenciais aplicados no pacu durante a captura ativaram o eixo cérebro-pituitária-interrenal (respostas do cortisol e glicose), mas a ativação do eixo cérebro-sistema simpático-células cromafins foi aparentemente moderada (respostas iônicas e hematológicas).

Hematological alterations in Astyanax altiparanae (Characidade) caused by Lernaea cyprinacea (Copepoda: Lernaeidae).

This study describes the hematological alterations in Astyanax altiparanae associated with infestation with Lernaea cyprinacea. The study was carried out in a lagoon of the Mogi- Guaçu River, in the municipality of Pirassununga, in the state of São Paulo, Brazil. Of 46 fish examined, 45.6% had their integument infested by L. cyprinacea, with a mean intensity of 4.9 parasites per fish and a mean abundance of 2.2, giving a total of 139 recovered crustaceans. The abundance of L. cyprinacea correlated positively with the length and weight of the hosts, and the intensity of infestation was higher in female hosts. Macroscopic observation of lesions associated with the parasite showed a severe inflammatory reaction around the site of attachment of L. cyprinacea, associated with a lower relative condition factor and blood parameters. The hematocrit, number of red blood cells and thrombocytes were higher in non-parasitized than in parasitized fish. However, the hemoglobin concentration, hematimetric indices and the number of white blood cells were not influenced by infestation.

HEMATOLOGICAL ASSESSMENT IN FOUR BRAZILIAN TELEOST FISH WITH PARASITIC INFECTIONS, COLLECTED IN FEEFISHING FROM FRANCA, São Paulo, BRAZIL

The effects of parasitic infections in condition factor, hematocrit, hemoglobin, mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC), and leucocytes and thrombocytes distribution in Piaractus mesopotamicus, Leporinus macrocephalus, hybrid tambacu (P. mesopotamicus x Colossoma macropomum and Brycon amazonicus collected in feefishing from Franca, São Paulo, Brazil were evaluated. Parasitized tambacu and L. macrocephalus had higher (p<0.05) condition factor than unparasitized fish. However, the contrary occurred in P. mesopotamicus and B. amazonicus. Changes in the hematocrit, hemoglobin and MCHC were not related to parasitism. Parasitic infections did not cause effect on leucocytes and thrombocytes percentage (p>0.05) of tambacu. In P. mesopotamicus parasitized by Monogenea Anacanthorus penilabiatus and dinoflagellate Piscinoodinium pillulare, increase in monocytes and decrease in thrombocytes percentage (p<0.05) were found. However, the same parasitic association in L. macrocephalus caused a decrease in lymphocytes percentage accompanied by increase in neutrophils percentage (p<0.05). In B. amazonicus, infection by Ichthyophthirius multifiliis, P. pillulare and monogeneans caused increase in neutrophils percentage.

First record of Trypanosoma sp. (Protozoa: Kinetoplastida) in tuvira (Gymnotus aff. inaequilabiatus) in the Pantanal wetland, Mato Grosso do Sul State, Brazil

O objetivo do presente estudo foi reportar a infecção por Trypanosoma sp. em tuviras (Gymnotus aff. inaequilabiatus) oriundas do Pantanal Sul-mato-grossense, Brasil. Dez peixes provenientes do rio Paraguai, Pantanal Sul-mato-grossense, foram avaliados quanto à presença de hemoflagelados. Tripomastigotas de Trypanosoma sp. foram observados nas extensões sanguíneas de três peixes (30% de prevalência), e algumas formas encontravam-se em divisão. Por meio do exame a fresco e da centrifugação do sangue em capilar de hematócrito como métodos para diagnóstico, a taxa de prevalência foi de 80%. Esse é o primeiro relato de Trypanosoma sp. em tuviras no Brasil.

Tempo de migração dos macrófagos em matrinxã, Brycon amazonicus, por meio da técnica de inoculação de leveduras Saccharomyces cerevisiae

Na aquicultura são utilizados análises da ativação e incremento da migração de macrófagos, com intuito de verificar a capacidade imunológica inespecífica dos peixes frente a um desafio. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi determinar o tempo de migração de monócitos/macrófagos para a cavidade peritoneal em matrinxã, Brycon amazonicus, por meio da técnica de inoculação de leveduras Saccharomyces cerevisiae, e verificar as possíveis alterações dos parâmetros hematológicos após o estímulo. Foram utilizados 30 matrinxãs com peso médio de 101,55 ± 24,50 g e comprimento médio de 19,75 ± 1,72 cm. Os tempos de inoculação utilizados foram 2, 4, 8 e 12 horas, sendo utilizados 6 animais por tempo. Após os períodos de incubação (2, 4, 8 e 12 horas), os exemplares foram anestesiados e alíquotas de sangue foram coletadas por punção do vaso caudal, para a análise: número total de células, contagem diferencial e total dos leucócitos e contagem total de trombócitos, hematócrito, taxa de hemoglobina e índices hematimétricos (VCM, HCM e CHCM). Os resultados mostram que a capacidade fagocítica do macrófago não apresentou diferenças significativas entre os tempos experimentais. Com relação ao índice fagocítico, o tempo de 2 horas representa o tempo em que os macrófagos fagocitaram maior número de leveduras com diferenças significativas em relação aos outros tempos experimentais, indicando que este tempo (2 horas) de incubação foi suficiente para a migração e ativação máxima dos macrófagos da cavidade peritoneal, da espécie estudada. Os valores do número de eritrócitos apresentaram diferenças entre os tempos de incubação. Entretanto, os valores dos outros parâmetros hematológicos não apresentaram diferenças significativas.