Opioids and the skin--where do we stand?

The common ectodermal origin of the skin and nervous systems can be expected to predict likely interactions in the adult. Over the last couple of decades much progress has been made to elucidate the nature of these interactions, which provide multidirectional controls between the centrally located brain and the peripherally located skin and immune system. The opioid system is an excellent example of such an interaction and there is growing evidence that opioid receptors (OR) and their endogenous opioid agonists are functional in different skin structures, including peripheral nerve fibres, keratinocytes, melanocytes, hair follicles and immune cells. Greater knowledge of these skin-associated opioid interactions will be important for the treatment of chronic and acute pain and pruritus. Topical treatment of the skin with opioid ligands is particularly attractive as they are active with few side effects, especially if they cannot cross the blood-brain barrier. Moreover, cutaneous activation of the opioid system (e.g. by peripheral nerves, cutaneous and immune cells, especially in inflamed and damaged skin) can influence cell differentiation and apoptosis, and thus may be important for the repair of damaged skin. While many of the pieces of this intriguing puzzle remain to be found, we attempt in this review to weave a thread around available data to discuss how the peripheral opioid system may impact on different key players in skin physiology and pathology.

Modelització de la contribució del formigó traccionat entre fissures en estructures reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica (FRP).

El present treball s’emmarca dins el camp de les estructures de formigó, i mésconcretament, a les que es troben reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica, és a dir FRP “Fiber Reinforced Polymer”

Histopathological examination of nerve samples from pure neural leprosy patients: obtaining maximum information to improve diagnostic efficiency

Nerve biopsy examination is an important auxiliary procedure for diagnosing pure neural leprosy (PNL). When acid-fast bacilli (AFB) are not detected in the nerve sample, the value of other nonspecific histological alterations should be considered along with pertinent clinical, electroneuromyographical and laboratory data (the detection of Mycobacterium leprae DNA with polymerase chain reaction and the detection of serum anti-phenolic glycolipid 1 antibodies) to support a possible or probable PNL diagnosis. Three hundred forty nerve samples [144 from PNL patients and 196 from patients with non-leprosy peripheral neuropathies (NLN)] were examined. Both AFB-negative and AFB-positive PNL samples had more frequent histopathological alterations (epithelioid granulomas, mononuclear infiltrates, fibrosis, perineurial and subperineurial oedema and decreased numbers of myelinated fibres) than the NLN group. Multivariate analysis revealed that independently, mononuclear infiltrate and perineurial fibrosis were more common in the PNL group and were able to correctly classify AFB-negative PNL samples. These results indicate that even in the absence of AFB, these histopathological nerve alterations may justify a PNL diagnosis when observed in conjunction with pertinent clinical, epidemiological and laboratory data.

Cutaneous lesions sensory impairment recovery and nerve regeneration in leprosy patients

It is important to understand the mechanisms that enable peripheral neurons to regenerate after nerve injury in order to identify methods of improving this regeneration. Therefore, we studied nerve regeneration and sensory impairment recovery in the cutaneous lesions of leprosy patients (LPs) before and after treatment with multidrug therapy (MDT). The skin lesion sensory test results were compared to the histopathological and immunohistochemical protein gene product (PGP) 9.5 and the p75 nerve growth factor receptors (NGFr) findings. The cutaneous neural occupation ratio (CNOR) was evaluated for both neural markers. Thermal and pain sensations were the most frequently affected functions at the first visit and the most frequently recovered functions after MDT. The presence of a high cutaneous nerve damage index did not prevent the recovery of any type of sensory function. The CNOR was calculated for each biopsy, according to the presence of PGP and NGFr-immunostained fibres and it was not significantly different before or after the MDT. We observed a variable influence of MDT in the recovery from sensory impairment in the cutaneous lesions of LPs. Nociception and cold thermosensation were the most recovered sensations. The recovery of sensation in the skin lesions appeared to be associated with subsiding inflammation rather than with the regenerative activity of nerve fibres.

Mycobacterial laminin-binding histone-like protein mediates collagen-dependent cytoadherence

When grown in the presence of exogenous collagen I, Mycobacterium bovis BCG was shown to form clumps. Scanning electron microscopy examination of these clumps revealed the presence of collagen fibres cross-linking the bacilli. Since collagen is a major constituent of the eukaryotic extracellular matrices, we assayed BCG cytoadherence in the presence of exogenous collagen I. Collagen increased the interaction of the bacilli with A549 type II pneumocytes or U937 macrophages, suggesting that BCG is able to recruit collagen to facilitate its attachment to host cells. Using an affinity chromatography approach, we have isolated a BCG collagen-binding protein corresponding to the previously described mycobacterial laminin-binding histone-like protein (LBP/Hlp), a highly conserved protein associated with the mycobacterial cell wall. Moreover, Mycobacterium leprae LBP/Hlp, a well-characterized adhesin, was also able to bind collagen I. Finally, using recombinant fragments of M. leprae LBP/Hlp, we mapped the collagen-binding activity within the C-terminal domain of the adhesin. Since this protein was already shown to be involved in the recognition of laminin and heparan sulphate-containing proteoglycans, the present observations reinforce the adhesive activities of LBP/Hlp, which can be therefore considered as a multifaceted mycobacterial adhesin, playing an important role in both leprosy and tuberculosis pathogenesis.

Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

Phenotypic and molecular characterization of Bruck syndrome (Osteogenesis imperfecta with contractures of the large joints) caused by a recessive mutation in PLOD2

Le Syndrome de Bruck (Bruck Syndrome; BS) est une maladie autosomique récessive assemblant la combinaison inhabituelle de fragilité osseuse semblable à celle de l'Ostéogenèse Imparfaite (0I) avec des contractures congénitales tendineuses et cutanées des grandes articulations («ptérygia»). Les cas décrits jusqu'à ce jour mettent en évidence une grande hétérogénéité du tableau clinique, liée en partie au manque d'un diagnostic biochimique ou moléculaire. Nous savons que dans le BS les gènes codant pour le collagène 1 ne sont pas mutés, mais savons néanmoins, grâce à l'étude du collagène extrait de biopsies osseuses, qu'il y a un déficit d'hydroxylation des résidus de lysine dans les télopeptides du collagène 1 qui servent à la formation des liens intermoléculaires (crosslinks) et donc à la stabilisation des fibres de collagène. Un locus génétique du BS à été mappé sur 17q12, mais le gène responsable sur ce locus reste inconnu; plus récemment, deux mutations dans le gène de la lysyl hydroxylase 2 (PLOD2, position chromosomique 3q23-q24) ont été identifiées, démontrant l'hétérogénéité génétique du ES. La proportion de ES liée à 17p22 (BS type 1) et celle liée à une mutation dans PLOD2 (BS type 2) est encore incertaine et nous manquons de données sur la corrélation phenotype-génotype. Nous avons étudié le cas d'un garçon avec des contractures et des ptérygia dès la naissance, combinées à une ostéopénie sévère de type OI menant à des fractures multiples. Ses urines contenaient une quantité élevée d'hydroxyproline, indiquant un remaniement important du tissu osseux, mais peu de produits de dégradation des crosslinks du collagène, indiquant donc une réduction de la proportion de crosslinks dans le collagène in vivo. Nous avons pu démontrer chez lui la présence d'une nouvelle mutation homozygote dans le gène PLOD2 menant à une substitution Arg598His; les deux parents du sujet étaient hétérozygotes pour la mutation et celle-ci était absente dans notre population témoin. La mutation est adjacente aux deux mutations rapportées précédemment (Gly601Val et Thr608Ile), ce qui suggère la présence d'un ''hotspot'' mutationnel mais aussi d'une région de grande importance fonctionnelle sur PLOD2 : cette observation est importante pour la création d'inhibiteurs de PLOD2, recherchés en ce moment pour le traitement de la fibrose. La combinaison de ptérygia et de fragilité osseuse, comme illustrée par notre patient est apparemment contradictoire et donc difficilement explicable mais indique que l'hydroxylation des résidus lysyl des télopeptides est importante non seulement pour la stabilité osseuse mais aussi dans la morphogénèse et la formation des articulations dans la période prénatale. Finalement, la mesure des produits de dégradation du collagène dans l'urine et l'analyse de mutation de PLOD2 permet le diagnostic du syndrome de Bruck et permet de le différencier de l'Osteogénèse Imparfaite. -- Bruck syndrome (BS) is a recessively-inherited phenotypic disorder featuring the unusual combination of skeletal changes resembling osteogenesis imperfecta (0I) with congenital contractures of the large joints. Clinical heterogeneity is apparent in cases reported thus far. While the genes coding for collagen 1 chains are unaffected in BS, there is biochemical evidence for a defect in the hydroxylation of lysine residues in collagen 1 telopeptides. One BS locus has been mapped at 17p12, but more recently, two mutations in the lysyl hydroxylase 2 gene (PLOD2, 3q23-q24) have been identified in BS, showing genetic heterogeneity. The proportion of BS cases linked to 17p22 (BS type 1) or caused by mutations in PLOD2 (BS type 2) is still uncertain, and phenotypic correlations are lacking. We report on a boy who had congenital contractures with pterygia at birth and severe 0I-like osteopenia and multiple frac-tures. His urine contained high amounts of hydroxyproline but low amounts of collagen crosslinks degradation products; and he was shown to be homozygous for a novel mutation leading to an Arg598His substitution in PLOD2. The mutation is adjacent to the two mutations previously reported (Gly601Val and Thr608Ile), suggesting a functionally important hotspot in PLOD2. The combination of pterygia with bone fragility, as illustrated by this case, is difficult to explain; it suggests that telopeptide lysyl hydroxylation must be involved in prenatal joint formation and morphogenesis. Collagen degradation products in urine and mutation analysis ofPLOD2 maybe used to diagnose BS and differentiate it from M.

Síntesi i caracterització de micro- i nanoestructures de compostos fotoactius de perilendiimida

En el present treball de recerca s’ha portat a terme la síntesi i caracterització de fibres a escala micro- i nanomètrica mitjançant l’auto-assemblatge dels compostos 1 i 2. Aquests compostos estan formats per una unitat de perilendiimida (PI) i una unitat d’estilbè i, en base a estudis previs desenvolupats al nostre grup de recerca, haurien de comportar-se com a sistemes acceptor-donador d’electrons fotoinduïts. Per tant, les corresponents estructures obtingudes podrien presentar activitat fotovoltaica. En primer lloc, s’ha abordat la síntesi dels compostos 1 i 2, seguint la metodologia posada a punt prèviament al nostre grup de recerca. A continuació, s’han estudiat les propietats òptiques de 1 i 2 en dissolució, la qual cosa ha permès establir que: (a) tal i com es pretenia, tots dos compostos presenten transferència electrònica fotoinduïda entre la unitat electró-acceptora de PI i la unitat electró-donadora de trans-estilbè; (b) la diferent morfologia de la cadena alquílica lateral del grup de PI a 1 i 2 afecta la seva capacitat d’auto-assemblatge mitjançant interaccions intermoleculars de tipus π-π. A continuació, s’han assajat diferents metodologies per a la fabricació de micro- i nanoestructures auto-assemblades de 1 i 2. Els millors resultats s’han obtingut mitjançant l’ús de motlles d’òxid d’alúmina i per al compost 2 degut al menor impediment estèric de la seva cadena alquílica lateral. La caracterització de les estructures resultants en aquest cas mitjançant tècniques microscòpiques i espectroscòpiques han permès demostrar la formació de nanotubs de 200 nm de diàmetre, d’uns 15 μm de longitud i en què les unitats de PI s’ordenen amb els seus sistemes aromàtics de forma co-facial o gairebé co-facial. La possible activitat fotovoltaica d’aquestes estructures s’estudiarà posteriorment.

Estudi de flotació de tintes tòner emprant un model estacionari

El procés de flotació es basa en la interacció entre les partícules de tinta despreses de les fibres durant el procés de desintegració i les bombolles d’aire, amb l’ajuda de tensioactius. Aquesta interacció condueix a la formació d’agregats tinta-bombolla, que són eliminats en forma d’escuma. Per tal que el procés de flotació sigui eficient cal que les propietats superficials de la tinta i la bombolla siguin les adequades així com que l’agregat tinta-bombolla sigui prou estable com per arribar a la superfície de la cel·la de flotació on serà eliminat. En aquest treball es pretén avaluar l’eficàcia de la col·lisió tinta-bombolla mitjançant un sistema de visió artificial. Els fenòmens que tenen lloc dins la cel·la de flotació són molt complexos i difícils d’estudiar. Per aquest motiu s’ha cregut oportú construir un model estacionari de flotació que permet simular les condicions de flotació però que simplifica l’obtenció d’imatges, a través d’un sistema de visió artificial. Una vegada s’hagi posat en funcionament el sistema estacionari, s’estudiaran els processos d’unió tinta-bombolla amb diferents tensioactius (aniònic, catiònic i no-iònic) i amb diferents concentracions de tensioactiu

Risk assessment of recurrence in sporadic retinoblastoma using a molecular-based algorithm

Le rétinoblastome (Rb) est une tumeur provenant des cellules rétiniennes progénitrices des photorécepteurs. C'est la tumeur pédiatrique maligne la plus fréquente avec une incidence par naissance évaluée entre 1/15Ό00 et 1/20Ό00. Les enfants atteints de Rb sont diagnostiqué dans leur grande majorité avant l'âge de 4 ans, soit le temps nécessaire à la différentiation et à la maturation des photorécepteurs et donc à la disparition de la cellule d'origine du Rb. La survie du patient, la sauvegarde oculaire et le pronostic visuel restent excellents pour autant que le traitement ne soit pas différé. Dans sa variante non héréditaire (60%) le Rb est toujours unilatéral et sporadique. Le Rb héréditaire de transmission dominante autosomique (40%), se décline sous toutes les formes, familiale (10%) ou sporadique (30%), que l'atteinte soit unilatérale ou bilatérale. La majorité des mutations causales sont uniques et distribuées de façon aléatoire sur la totalité du gène RB1 sans région prédisposante. La détection de ces mutations est couteuse et chronophage, tout en présentant un taux de détection relativement bas; surtout dans les cas de Rb sporadiques unilatéraux. Dans le but d'identifier les patients présentant un risque réel de développer un Rb, et de réduire le nombre d'examens sous narcose requis pour le dépistage de la maladie chez les sujets à risque, nous avons développé une stratégie sensible, rapide, efficace et peu couteuse basée sur une analyse de l'haplotype intragénique. Cet algorithme prend en compte a) la perte d'hétérozygotie intratumorale du gène RB1, b) l'origine paternelle préférentielle des nouvelles mutations germinales et c) un risque a priori dérivé des données empiriques de Vogel. Pendant la période allant de janvier 1994 à décembre 2006, nous avons comparé l'apparition de nouveau Rb parmi la fratrie et la descendance de patient atteints au nombre de nouveaux cas attendus calculé par notre algorithme. 134 familles ont été étudiées. L'analyse moléculaire a été effectuée chez 570 personnes dont 99 patients âgés de moins de 4 ans et donc à risque de développer un Rb. Parmi cette cohorte, nous avons observé l'apparition d'un cas de Rb, alors que les risques cumulés a posteriori calculé par notre algorithme prédisait l'apparition de 1.77 nouveau cas. Dans cette étude, nous avons pu valider notre algorithme prédisant la récurrence de Rb chez les parents de 1er degré de patients atteints. Cet outil devrait grandement faciliter le conseil génétique ainsi que le suivi des patients à risque de développer un Rb, surtout dans les cas ou le séquençage direct du gène RB1 n'est pas disponible ou est resté non informatif. - Purpose: Most RBI mutations are unique and distributed throughout the RBI gene. Their detection can be time-consuming and the yield especially low in cases of conservatively-treated sporadic unilateral retinoblas-toma (Rb) patients. In order to identify patients with true risk of developing Rb, and to reduce the number of unnecessary examinations under anesthesia in all other cases, we developed a universal sensitive, efficient and cost-effective strategy based on intragenic haplotype analysis. Methods: This algorithm allows the calculation of the a posteriori risk of developing Rb and takes into account (a) RBI loss of heterozygosity in tumors, (b) preferential paternal origin of new germline mutations, (c) a priori risk derived from empirical data by Vogel, and (d) disease penetrance of 90% in most cases. We report the occurrence of Rb in first degree relatives of patients with sporadic Rb who visited the Jules Gonin Eye Hospital, Lausanne, Switzerland, from January 1994 to December 2006 compared to expected new cases of Rb using our algorithm. Results: A total of 134 families with sporadic Rb were enrolled; testing was performed in 570 individuals and 99 patients younger than 4 years old were identified. We observed one new case of Rb. Using our algorithm, the cumulated total a posteriori risk of recurrence was 1.77. Conclusions: This is the first time that linkage analysis has been validated to monitor the risk of recurrence in sporadic Rb. This should be a useful tool in genetic counseling, especially when direct RBI screening for mutations leaves a negative result or is unavailable.