Systemic and regional hemodynamic effects of enalaprilat infusion in experimental normotensive sepsis

Angiotensin-converting enzyme inhibitors have been shown to improve splanchnic perfusion in distinct shock states. We hypothesized that enalaprilat potentiates the benefits of early fluid resuscitation in severe experimental sepsis, particularly in the splanchnic region. Anesthetized and mechanically ventilated mongrel dogs received an intravenous infusion of live Escherichia coli over a period of 30 min. Thereafter, two interventions were performed: fluid infusion (normal saline, 32 mL/kg over 30 min) and enalaprilat infusion (0.02 mg kg-1 min-1 for 60 min) in randomized groups. The following groups were studied: controls (fluid infusion, N = 4), E1 (enalaprilat infusion followed by fluid infusion, N = 5) and E2 (fluid infusion followed by enalaprilat infusion, N = 5). All animals were observed for a 120 min after bacterial infusion. Mean arterial pressure, cardiac output (CO), portal vein blood flow (PVBF), systemic and regional oxygen-derived variables, and lactate levels were measured. Rapid and progressive reductions in CO and PVBF were induced by the infusion of live bacteria, while minor changes were observed in mean arterial pressure. Systemic and regional territories showed a significant increase in oxygen extraction and lactate levels. Widening venous-arterial and portal-arterial pCO2 gradients were also detected. Fluid replacement promoted transient benefits in CO and PVBF. Enalaprilat after fluid resuscitation did not affect systemic or regional hemodynamic variables. We conclude that in this model of normotensive sepsis inhibition of angiotensin-converting enzyme did not interfere with the course of systemic or regional hemodynamic and oxygen-derived variables.

Effect of saline infusion for the maintenance of blood volume on pulmonary gas exchange during temporary abdominal aortic occlusion

We analyzed the effects of saline infusion for the maintenance of blood volume on pulmonary gas exchange in ischemia-reperfusion syndrome during temporary abdominal aortic occlusion in dogs. We studied 20 adult mongrel dogs weighing 12 to 23 kg divided into two groups: ischemia-reperfusion group (IRG, N = 10) and IRG submitted to saline infusion for the maintenance of mean pulmonary arterial wedge pressure between 10 and 20 mmHg (IRG-SS, N = 10). All animals were anesthetized and maintained on spontaneous ventilation. After obtaining baseline measurements, occlusion of the supraceliac aorta was performed by the inflation of a Fogarty catheter. After 60 min of ischemia, the balloon was deflated and the animals were observed for another 60 min of reperfusion. The measurements were made at 10 and 45 min of ischemia, and 5, 30, and 60 min of reperfusion. Pulmonary gas exchange was impaired in the IRG-SS group as demonstrated by the increase of the alveolar-arterial oxygen difference (21 ± 14 in IRG-SS vs 11 ± 8 in IRG after 60 min of reperfusion, P = 0.004 in IRG-SS in relation to baseline values) and the decrease of oxygen partial pressure in arterial blood (58 ± 15 in IRG-SS vs 76 ± 15 in IRG after 60 min of reperfusion, P = 0.001 in IRG-SS in relation to baseline values), which was correlated with the highest degree of pulmonary edema in morphometric analysis (0.16 ± 0.06 in IRG-SS vs 0.09 ± 0.04 in IRG, P = 0.03 between groups). There was also a smaller ventilatory compensation of metabolic acidosis after the reperfusion. We conclude that infusion of normal saline worsened the gas exchange induced by pulmonary reperfusion injury in this experimental model.

Matching salt intake to physiological need in rats using foraging protocols

Several studies of the quantitative relationship between sodium need and sodium intake in rats are reviewed. Using acute diuretic treatment 24 h beforehand, intake matches need fairly accurately when intake is spread out in time by using a hypotonic solution of NaCl. In contrast, using a hypertonic solution, intake is typically double the need. Using the same diuretic treatment, although the natriuresis occurs within ~1 h, the appetite appears only slowly over 24 h. Increased plasma levels of aldosterone parallel the increased intake; however, treatment with metyrapone blocks the rise in aldosterone but has no effect on appetite. Satiation of sodium appetite was studied in rats using sodium loss induced by chronic diuretic treatment and daily salt consumption sessions. When a simulated foraging cost was imposed on NaCl access in the form of a progressive ratio lever press task, rats showed satiation for NaCl (break point) after consuming an amount close to their estimated deficit. The chronic diuretic regimen produced hypovolemia and large increases in plasma aldosterone concentration and renin activity. These parameters were reversed to or toward non-depleted control values at the time of behavioral satiation in the progressive ratio protocol. Satiation mechanisms for sodium appetite thus do appear to exist. However, they do not operate quantitatively when concentrated salt is available at no effort, but instead allow overconsumption. There are reasons to believe that such a bias toward overconsumption may have been beneficial over evolutionary time, but such biasing for salt and other commodities is maladaptive in a resource-rich environment.

GABA in the central amygdaloid nucleus modulates the electrolyte excretion and hormonal responses to blood volume expansion in rats

We investigated the involvement of GABAergic mechanisms of the central amygdaloid nucleus (CeA) in unanesthetized rats subjected to acute isotonic or hypertonic blood volume expansion (BVE). Male Wistar rats bearing cannulas unilaterally implanted in the CeA were treated with vehicle, muscimol (0.2 nmol/0.2 µL) or bicuculline (1.6 nmol/0.2 µL) in the CeA, followed by isotonic or hypertonic BVE (0.15 or 0.3 M NaCl, 2 mL/100 g body weight over 1 min). The vehicle-treated group showed an increase in sodium excretion, urinary volume, plasma oxytocin (OT), and atrial natriuretic peptide (ANP) levels compared to control rats. Muscimol reduced the effects of BVE on sodium excretion (isotonic: 2.4 ± 0.3 vs vehicle: 4.8 ± 0.2 and hypertonic: 4.0 ± 0.7 vs vehicle: 8.7 ± 0.6 µEq·100 g-1·40 min-1); urinary volume after hypertonic BVE (83.8 ± 10 vs vehicle: 255.6 ± 16.5 µL·100 g-1·40 min-1); plasma OT levels (isotonic: 15.3 ± 0.6 vs vehicle: 19.3 ± 1 and hypertonic: 26.5 ± 2.6 vs vehicle: 48 ± 3 pg/mL), and ANP levels (isotonic: 97 ± 12.8 vs vehicle: 258.3 ± 28.1 and hypertonic: 160 ± 14.6 vs vehicle: 318 ± 16.3 pg/mL). Bicuculline reduced the effects of isotonic or hypertonic BVE on urinary volume and ANP levels compared to vehicle-treated rats. However, bicuculline enhanced the effects of hypertonic BVE on plasma OT levels. These data suggest that CeA GABAergic mechanisms are involved in the control of ANP and OT secretion, as well as in sodium and water excretion in response to isotonic or hypertonic blood volume expansion.

Involvement of catecholaminergic medullary pathways in cardiovascular responses to acute changes in circulating volume

Water deprivation and hypernatremia are major challenges for water and sodium homeostasis. Cellular integrity requires maintenance of water and sodium concentration within narrow limits. This regulation is obtained through engagement of multiple mechanisms and neural pathways that regulate the volume and composition of the extracellular fluid. The purpose of this short review is to summarize the literature on central neural mechanisms underlying cardiovascular, hormonal and autonomic responses to circulating volume changes, and some of the findings obtained in the last 12 years by our laboratory. We review data on neural pathways that start with afferents in the carotid body that project to medullary relays in the nucleus tractus solitarii and caudal ventrolateral medulla, which in turn project to the median preoptic nucleus in the forebrain. We also review data suggesting that noradrenergic A1 cells in the caudal ventrolateral medulla represent an essential link in neural pathways controlling extracellular fluid volume and renal sodium excretion. Finally, recent data from our laboratory suggest that these structures may also be involved in the beneficial effects of intravenous infusion of hypertonic saline on recovery from hemorrhagic shock.

Role of α2-adrenoceptors in the lateral parabrachial nucleus in the control of body fluid homeostasis

Central α2-adrenoceptors and the pontine lateral parabrachial nucleus (LPBN) are involved in the control of sodium and water intake. Bilateral injections of moxonidine (α2-adrenergic/imidazoline receptor agonist) or noradrenaline into the LPBN strongly increases 0.3 M NaCl intake induced by a combined treatment of furosemide plus captopril. Injection of moxonidine into the LPBN also increases hypertonic NaCl and water intake and reduces oxytocin secretion, urinary sodium, and water excreted by cell-dehydrated rats, causing a positive sodium and water balance, which suggests that moxonidine injected into the LPBN deactivates mechanisms that restrain body fluid volume expansion. Pretreatment with specific α2-adrenoceptor antagonists injected into the LPBN abolishes the behavioral and renal effects of moxonidine or noradrenaline injected into the same area, suggesting that these effects depend on activation of LPBN α2-adrenoceptors. In fluid-depleted rats, the palatability of sodium is reduced by ingestion of hypertonic NaCl, limiting intake. However, in rats treated with moxonidine injected into the LPBN, the NaCl palatability remains high, even after ingestion of significant amounts of 0.3 M NaCl. The changes in behavioral and renal responses produced by activation of α2-adrenoceptors in the LPBN are probably a consequence of reduction of oxytocin secretion and blockade of inhibitory signals that affect sodium palatability. In this review, a model is proposed to show how activation of α2-adrenoceptors in the LPBN may affect palatability and, consequently, ingestion of sodium as well as renal sodium excretion.

Effects of nitric oxide on magnocellular neurons of the supraoptic nucleus involve multiple mechanisms

Physiological evidence indicates that the supraoptic nucleus (SON) is an important region for integrating information related to homeostasis of body fluids. Located bilaterally to the optic chiasm, this nucleus is composed of magnocellular neurosecretory cells (MNCs) responsible for the synthesis and release of vasopressin and oxytocin to the neurohypophysis. At the cellular level, the control of vasopressin and oxytocin release is directly linked to the firing frequency of MNCs. In general, we can say that the excitability of these cells can be controlled via two distinct mechanisms: 1) the intrinsic membrane properties of the MNCs themselves and 2) synaptic input from circumventricular organs that contain osmosensitive neurons. It has also been demonstrated that MNCs are sensitive to osmotic stimuli in the physiological range. Therefore, the study of their intrinsic membrane properties became imperative to explain the osmosensitivity of MNCs. In addition to this, the discovery that several neurotransmitters and neuropeptides can modulate their electrical activity greatly increased our knowledge about the role played by the MNCs in fluid homeostasis. In particular, nitric oxide (NO) may be an important player in fluid balance homeostasis, because it has been demonstrated that the enzyme responsible for its production has an increased activity following a hypertonic stimulation of the system. At the cellular level, NO has been shown to change the electrical excitability of MNCs. Therefore, in this review, we focus on some important points concerning nitrergic modulation of the neuroendocrine system, particularly the effects of NO on the SON.

Hydrogen sulfide in posthemorrhagic shock mesenteric lymph drainage alleviates kidney injury in rats

Posthemorrhagic shock mesenteric lymph (PHSML) is a key factor in multiple organ injury following hemorrhagic shock. We investigated the role of hydrogen sulfide (H2S) in PHSML drainage in alleviating acute kidney injury (AKI) by administering D,L-propargylglycine (PPG) and sodium hydrosulfide hydrate (NaHS) to 12 specific pathogen-free male Wistar rats with PHSML drainage. A hemorrhagic shock model was established in 4 experimental groups: shock, shock+drainage, shock+drainage+PPG (45 mg/kg, 0.5 h prehemorrhage), and shock+drainage+NaHS (28 µmol/kg, 0.5 h prehemorrhage). Fluid resuscitation was performed after 1 h of hypotension, and PHMSL was drained in the last three groups for 3 h after resuscitation. Renal function and histomorphology were assessed along with levels of H2S, cystathionine-γ-lyase (CSE), Toll-like receptor 4 (TLR4), interleukin (IL)-10, IL-12, and tumor necrosis factor (TNF)-α in renal tissue. Hemorrhagic shock induced AKI with increased urea and creatinine levels in plasma and higher H2S, CSE, TLR4, IL-10, IL-12, and TNF-α levels in renal tissue. PHSML drainage significantly reduced urea, creatinine, H2S, CSE, and TNF-α but not TLR4, IL-10, or IL-12. PPG decreased creatinine, H2S, IL-10, and TNF-α levels, but this effect was reversed by NaHS administration. In conclusion, PHSML drainage alleviated AKI following hemorrhagic shock by preventing increases in H2S and H2S-mediated inflammation.

Osmotic dehydration of sweet potato (Ipomoea batatas) in ternary solutions

The aim of this work was to evaluate the osmotic dehydration of sweet potato (Ipomoea batatas) using hypertonic sucrose solutions, with or without NaCl, at three different concentrations, at 40 °C. Highest water losses were obtained when the mixture of sucrose and NaCl was used. The addition of NaCl to osmotic solutions increases the driving force of the process and it is verified that the osmotic dehydration process is mainly influenced by changes in NaCl concentration, but the positive effect of the salt-sucrose interaction on soluble solids also determined the decrease of solid gain when solutes were at maximum concentrations. Mass transfer kinetics were modeled according to Peleg, Fick and Page's equations, which presented good fittings of the experimental data. Peleg's equation and Page's model presented the best fitting and showed excellent predictive capacity for water loss and salt gain data. The effective diffusivity determined using Fick's Second Law applied to slice geometry was found to be in the range from 3.82 x 10-11 to 7.46 x 10-11 m²/s for water loss and from 1.18 x 10-10 to 3.38 x 10-11 m²/s for solid gain.

Caractérisation et étude d'un élément régulateur du gène codant pour le récepteur à la vasopressine de type 2

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France

Étude du rôle de la tyrosine kinase Src dans la régulation de la signalisation des récepteurs opioïdes delta (∆OR)

Les opioïdes sont les analgésiques les plus efficaces mais leur utilisation est limitée par la tolérance, un processus lié en partie à la désensibilisation des récepteurs. Le rôle de la présente étude était de mieux caractériser le processus de désensibilisation des récepteurs et plus particulièrement, d’étudier le rôle de la tyrosine kinase Src sur la régulation de la signalisation des récepteurs delta opioïdes. Nos résultats démontrent que l’inhibition pharmacologique avec PP2 (à faible concentration : 20- 40µM) ou encore l’inhibition moléculaire de la kinase avec de faibles concentrations d’ADN d’un mutant dominant inactif de Src (0,2µg/ml) potentialise l’amplitude et la durée de l’activation de la cascade ERK lorsqu’un agoniste, DPDPE (1µM; 5 min), se lie aux récepteurs. Nous avons également démontré que de fortes concentrations d’inhibiteurs de Src (80 et 100µM de PP2 ou 1µg/ml d’ADN du mutant dominant négatif) bloquent la cascade des MAPK suivant la stimulation de DOR par l’agoniste DPDPE. Ces observations indiquent que Src a un effet biphasique sur l’activité de ERK : l’inhibition complète de Src inhibe l’activité de la cascade MAPK alors qu’une inhibition modérée potentialise cette même cascade. Nous pensons aussi que de fortes concentrations des bloqueurs de Src interfèrent avec l’activation de ERK alors que de faibles concentrations interfèrent avec la désensibilisation des récepteurs. Cette possibilité a été testée à l’aide d’essais d’accumulation d’AMPc qui visaient à évaluer l’effet des bloqueurs de Src (PP2, 20 µM; 1h) sur la désensibilisation induite par un agoniste. L'activation de DOR par DPDPE inhibe la production d’AMPc, préalablement stimulée par du forskolin, de façon dose-dépendante. Le maximum d'inhibition observé est de 61%, mais lors d’un prétraitement au DPDPE (1 µM, 30 min) l’inhibition maximale est réduite à 72% de l’inhibition initiale observée. Cependant, un prétraitement des cellules au PP2 (20µM pendant 1 heure) avant d’effectuer la désensibilisation protège contre cette désensibilisation. L’effet protecteur des bloqueurs de Src n’entraîne pas de changement au niveau de l’internalisation des DOR mais l’altération de leur internalisation via un mutant tronqué du DOR ou via un milieu sucré hypertonique (0.4M de saccharose) réduit cette protection. Ces données suggèrent alors que l’internalisation optimale du récepteur est nécessaire pour que l’effet protecteur prenne place. Nous concluons donc que Src contribue à la désensibilisation de DOR après que l’internalisation du DOR soit survenue.

Novel molecular mechanisms of neuronal and vascular protection in experimental glaucoma

Le glaucome est la deuxième cause de cécité irréversible dans le monde. La perte de vision qui se produit lors du glaucome s’explique par une dégénérescence du nerf optique et une mort progressive et sélective des cellules ganglionnaires de la rétine (CRG). L'hypertension oculaire est un facteur de risque majeur dans le glaucome, mais des défauts du champ visuel continuent à se développer chez un contingent de patients malgré l'administration de médicaments qui abaissent la pression intraoculaire (PIO). Par conséquent, bien que la PIO représente le seul facteur de risque modifiable dans le développement du glaucome, son contrôle ne suffit pas à protéger les CRGs et préserver la fonction visuelle chez de nombreux patients. Dans ce contexte, j'ai avancé l'hypothèse centrale voulant que les stratégies de traitement du glaucome visant à promouvoir la protection structurale et fonctionnelle des CRGs doivent agir sur les mécanismes moléculaires qui conduisent à la mort des ces neurones. Dans la première partie de ma thèse, j'ai caractérisé l'effet neuroprotecteur de la galantamine, un inhibiteur de l'acétylcholinestérase qui est utilisé cliniquement dans le traitement de la maladie d'Alzheimer. Cette étude s’est basée sur l'hypothèse que la galantamine, en modulant l'activité du récepteur de l'acétylcholine, puisse améliorer la survie des CRGs lors du glaucome. Nous avons utilisé un modèle expérimental bien caractérisé d'hypertension oculaire induite par l’administration d'une solution saline hypertonique dans une veine épisclérale de rats Brown Norway. Les résultats de cette étude (Almasieh et al. Cell Death and Disease, 2010) ont démontré que l'administration quotidienne de galantamine améliore de manière significative la survie des corps cellulaires et des axones CRGs. La protection structurelle des CRGs s’accompagne d’une préservation remarquable de la fonction visuelle, évaluée par l'enregistrement des potentiels évoqués visuels (PEV) dans le collicule supérieur, la cible principale des CRGs chez le rongeur. Une autre constatation intéressante de cette étude est la perte substantielle de capillaires rétiniens et la réduction du débit sanguin associé à la perte des CRGs dans le glaucome expérimental. Il est très intéressant que la galantamine ait également favorisé la protection de la microvascularisation et amélioré le débit sanguin rétinien des animaux glaucomateux (Almasieh et al. en préparation). J'ai notamment démontré que les neuro-et vasoprotections médiées par la galantamine se produisent par iv l'activation des récepteurs muscariniques de l'acétylcholine. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai étudié le rôle du stress oxydatif ainsi que l'utilisation de composés réducteurs pour tester l'hypothèse que le blocage d'une augmentation de superoxyde puisse retarder la mort des CRG lors du glaucome expérimental. J'ai profité d'un composé novateur, un antioxydant à base de phosphineborane (PB1), pour tester sur son effet neuroprotecteur et examiner son mécanisme d'action dans le glaucome expérimental. Les données démontrent que l'administration intraoculaire de PB1 entraîne une protection significative des corps cellulaire et axones des CRGs. Les voies moléculaires conduisant à la survie neuronale médiée par PB1 ont été explorées en déterminant la cascade de signalisation apoptotique en cause. Les résultats démontrent que la survie des CRGs médiée par PB1 ne dépend pas d’une inhibition de signalisation de protéines kinases activées par le stress, y compris ASK1, JNK ou p38. Par contre, PB1 induit une augmentation marquée des niveaux rétiniens de BDNF et une activation en aval de la voie de survie des ERK1 / 2 (Almasieh et al. Journal of Neurochemistry, 2011). En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques qui conduisent à la perte de CRGs dans le glaucome et pourraient fournir des pistes pour la conception de nouvelles stratégies neuroprotectrices et vasoprotectrices pour le traitement et la gestion de cette maladie.

Identification d'interventions infirmières auprès de parents dont un enfant a subi une réanimation cardiorespiratoire à l'unité des soins intensifs pédiatriques

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude pilote SimCode : évaluation de l'impact andragogique d'un simulateur à haute fidélité sur la performance d'une équipe multidisciplinaire de réanimation cardio-respiratoire : une étude pilote

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Évaluation du lavage articulaire avec des salines hypertoniques dans le traitement de l’arthrite septique chez le veau

L’arthrite septique chez les bovins est une affection le plus souvent d’origine bactérienne qui est une cause de boiterie fréquente associée à des pertes économiques importantes. Le traitement, qui doit être initié le plus rapidement possible, s’appuie sur l’utilisation combinée d’anti-inflammatoires non stéroïdiens, d’un ou de plusieurs lavages articulaires ainsi que d’antibiotiques administrés de façon systémique pour un minimum de 3 semaines. Cette durée d’administration constitue une difficulté pour les élevages dits biologiques pour lesquels un cahier des charges strict limite un recours prolongé aux antibiotiques. Ainsi le traitement efficace de diverses conditions infectieuses et celui de l’arthrite septique en particulier dans ces élevages peut être compromis. L’objectif de ce travail est de s’appuyer sur les propriétés antimicrobiennes des solutions de saline hypertonique (SSH) pour limiter l’utilisation des antibiotiques dans les cas d’arthrite septique chez les veaux en intégrant ces solutions pour le lavage des articulations infectées. Notre première étude a consisté à déterminer la sécurité d’emploi de deux concentrations de SSH (une commerciale à 7.2% et une maison à 15%) dans des articulations supposées saines chez le veau. Une synovite sévère associée à des signes cliniques caractéristiques d’atteintes articulaires a été observé lors de l’utilisation de SSH 15%. Son utilisation clinique comme solution de lavage articulaire est par conséquent déconseillée. Concernant la SSH 7.2%, malgré une synovite d’intensité variable, nous n’avons pas noté des signes cliniques caractéristiques d’atteintes articulaires. Son utilisation dans un contexte expérimental d’infection articulaire nous a paru réaliste. Notre seconde étude a permis d’évaluer les effets du lavage articulaire avec de la SSH 7.2% dans un modèle expérimental d’infection à Escherichia coli. Trois groupes de traitement ont été constitués. Dans le premier groupe (traitement standard), un lavage était effectué avec du lactate de Ringer (LRS) et les veaux recevaient une administration biquotidienne de ceftiofur par voie intraveineuse pour 21 jours. Dans le deuxième groupe (LRS), un lavage était effectué avec du LRS et aucun antibiotique n’était administré. Enfin dans le troisième groupe (SSH), un lavage était effectué avec de la SSH 7.2% sans qu’aucun antibiotique ne soit administré. Tous les veaux ont reçu du kétoprofen quotidiennement pendant 3 jours. L’inoculation s’est fait au jour 1 et les traitements ont débuté au jour 2. L’efficacité des traitements a été établie sur des critères cliniques, bactériologiques et cytologiques. Dans le modèle que nous avons utilisé, les trois groupes de traitements ont conduits à une guérison clinique et bactériologique satisfaisante (absence de boiterie, de douleur et de croissance bactérienne dans le liquide articulaire en fin d’étude). La guérison cytologique n’a quant à elle pas été jugée satisfaisante avec des moyennes de comptage et de pourcentage en neutrophiles tout groupe confondu bien supérieures aux valeurs normales (11.39x109/l de neutrophiles représentant 74.73% des leucocytes en fin d’étude). Le traitement avec la SSH 7.2% s’est révélé être significativement plus traumatique et pas plus efficace dans l’élimination de l’infection comparativement au traitement LRS. D’autre part, le lavage articulaire au LRS s’est révélé être aussi efficace et sécuritaire que le traitement standard de l’arthrite septique qui incluait 21 jours de ceftiofur administré par voie intraveineuse. Ainsi, bien que le lavage avec de la SSH 7.2% n’est pas démontré de résultats satisfaisants qui permettrait de limiter le recours aux antibiotiques dans les filières biologiques, l’association d’un lavage au LRS avec le ketoprofen s’est révélée être une alternative possible. De nouvelles études sont requises pour confirmer ses résultats et pour déterminer le rôle respectif du lavage articulaire et du ketoprofen dans la guérison lors d’arthrite septique.