Contribution of estrogen and GluN2B subunit to the HtraKO mouse phenotype

Htr1a is one of the most widespread serotonin receptor across the brain, strongly expressed in CAI region of hippocampus. Our laboratory studies the phenotypic alteration in 5HTla- deficient mice (Htr1aK0), characterized an abnormal anxious-like behavior. Our aim is to evaluate the regulation of this cognitive process by understanding the circuitry involved. This phenotype sets up early during development and has durable effect in adulthood. Our laboratory showed that adult Htr1aK0 male mice displaying exuberant dendritic growth of oblique dendrites in a specific layer of a CAI pyramidal neurons, the stratum radiatum. Application of drugs in organotypic cultures and by in vivo injections revealed that GluN2B, a subunit of NMDA receptor highly expressed during development, is responsible for this dendritic exuberance. Immunohistochemistry highlighted in particular a synaptic enrichment of GluN2B in stratum radiatum of Htr1aK0 CAI pyramidal neurons at puberty. Finally, original analysis of Htr1aK0 mouse behavior showed a different response to anxiety between male and female. Htr1a activation down-regulates the CaMKII activity in the CAI pyramidal neurons. CaMKII directly favors the membrane conductance and stability of GluN2B at the synapse. In the context of the Htr1aK0 mouse, GluN2B is the final common pathway of our phenotype. This subunit is well known to regulate the threshold of LTD/LTP and the dendritogenesis during development. In my thesis, I establish a link between the gender differences in the morphology and the physiology in the Htr1aK0 mice during development to understand how these characteristics shape the circuit with prominent cognitive impacts in adulthood. My study highlighted that during development, Htr1aK0 male mice show a constant increase of the dendritic growth of oblique dendrites from early ages until adulthood associated with an increased physiological impact of altered GluN2A/GluN2B ratio. Whereas during puberty, synaptic contribution of GluN2B to NMDA response is higher in Htr1aK0 compared to WT male mice, this ratio comes back to normal values towards adulthood. However, this recovery of the ratio of GluN2A/GluN2B located at the synaptic level is concomitant with the lateral diffusion of excess GluN2B subunits, leading to extrasynaptic enrichment. The main impact was a lowering of the LTP threshold characterized by strong increased potentiation of synaptic strength after 5 Hz low frequency stimulation. Moreover, the extrasynaptic GluN2B overexpression leads to a shift of the maturation phase switch explaining the exuberant morphology. However, Htr1aK0 females characterized during the 3 first weeks of development by an increase of the dendritic growth of oblique dendrites showed starting at puberty that the dendrite arborization returns progressively to WT values. The physiological impact of GluN2B was investigated and directly linked to this morphology, since Htr1aK0 female mice does not show alteration of the synaptic strength during development. These observations show a compensation occurring in Htr1aK0 female, responsible for a rescue of the phenotype morphologically, physiologically and to be tested behaviorally. We highlighted then the biological processes underlying this compensation. During development, sexual hormones such as testosterone and estrogen are responsible to induce sexual differentiation of specific brain regions. I demonstrated that estrogen, but not testosterone, was able to reduce both in vitro and in vivo the dendritic arborization early during development, through activation of GPER-1, a G-coupled protein estrogen receptor, which phenocopy the activation of Htr1a by reducing GluN2B conductance and stability. I then identified a pathway, parallel to Htr1a, able to regulate GluN2B and responsible for the morphological and physiological phenotype in Htr1aK0 female mice. The specific rise of estrogen occurring at puberty in female is responsible for the compensation observed and induces a late rescue of the Htr1aK0 phenotype by activation GPER-1. -- Htr1a est un des récepteurs à la sérotonine les plus répandus dans le cerveau, fortement exprimé dans la région CAI de l'hippocampe. Notre laboratoire étudie les altérations phénotypiques de souris déficientes pour ce récepteur (Htr1aK0), caractérisées par un comportement avec des traits anxieux. Notre objectif est d'évaluer la régulation de ces processus cognitifs en comprenant les connexions nerveuses impliquées. Ce phénotype se met en place tôt au cours du développement et présente un effet durable à l'âge adulte. Notre laboratoire a montré que les souris Htr1aK0 mâles adultes se caractérisent par une croissance exubérante des dendrites obliques dans une couche spécifique des neurones pyramidaux du CAI, le stratum radiatum. L'application de drogues sur cultures organotypiques et par injections in vivo ont révélé que GluN2B, une sous-unité du récepteur NMDA fortement exprimée au cours du développement, est responsable de cette exubérance dendritique. Des expériences d'immunohistochimie ont notamment mis en évidence un enrichissement synaptique de GluN2B durant la puberté dans le stratum radiatum des neurones de la région CAI des souris Htr1aK0. Finalement, l'analyse originale du comportement des souris Htr1aK0 a montré une différence de réponse à l'anxiété entre mâles et femelles. L'activation de Htr1a diminue l'activité de la CaMKII dans les neurones pyramidaux du CAI. La CaMKII favorise directement la conductance et la stabilité de la sous-unité GluN2B à la synapse. Dans le contexte de la souris Htr1aK0, GluN2B est le « médiateur » de notre phénotype. Cette sous-unité est particulièrement connue pour réguler le seuil de LTD-LTP ainsi que la dendritogénèse durant le développement. Dans ma thèse, j'ai établi le lien entre les différences dépendant du genre dans la morphologie et physiologie des souris Htr1aK0 au cours du développement pour comprendre comment ces caractéristiques modulent le circuit accompagnés d'impacts cognitifs visibles à l'âge adulte. Mon étude a mis en évidence que durant le développement, les souris mâles Htr1aK0 montrent une constante augmentation de la croissance des dendrites obliques entre les premières semaines et l'âge adulte associée à une augmentation de l'impact physiologique du ratio GluN2A/GluN2B altéré. Alors que durant la puberté, la contribution synaptique de GluN2B à la réponse NMDA est plus haute chez la souris mâle Htr1aK0 que le WT, ce ratio revient à des valeurs normales à l'âge adulte. Cependant, cette récupération de l'expression du récepteur au niveau synaptique est concomitante avec la diffusion des sous-unités GluN2B excédantes, amenant alors à un enrichissement extrasynaptique. Le principal impact est une diminution du seuil de la LTP caractérisée par une forte potentiation de la plasticité après une stimulation basse fréquence à 5 Hz. De plus, la surexpression des GluN2B extrasynaptiques conduit à un décalage de la bascule à la phase de maturation, expliquant la morphologie dendritique exubérante. Cependant, les femelles Htr1aK0 initialement caractérisées pendant les 3 premières semaines du développement par une augmentation de la croissance des dendrites obliques montrent à partir de la puberté que cette arborisation dendritique retourne à des valeurs WT. L'impact physiologique de GLuN2B a été investigué et mis en lien avec cette morphologie, étant donné que les femelles Htr1aK0 ne montrent pas d'altération de la plasticité durant le développement. Ces observations montrent une compensation se produisant chez la femelle Htr1aK0, responsable d'une récupération du phénotype morphologique, physiologique et peut-être comportemental. Nous avons souligné les processus biologiques sous-jacent à cette compensation. Au cours du développement, les hormones sexuelles telles que la testostérone et l'estrogène sont responsables de la différentiation sexuelle de régions du cerveau spécifiques. J'ai démontré que l'estrogène, mais pas la testostérone, était capable de réduire in vitro et in vivo l'arborisation dendritique tôt dans le développement au travers de l'activation du récepteur GPER-1, un récepteur aux estrogènes couplés à un protéine G, qui phénocopie l'activation de Htr1a en réduisant la conductance et la stabilité de GluN2B à la membrane. J'ai identifié une voie de signalisation parallèle à celle de Htr1a, capable de réguler GluN2B et responsable du phénotype morphologique et physiologique de la souris femelle Htr1aK0. La montée spécifique d'estrogène se déroulant à la puberté chez la femelle est responsable de cette compensation et implique une récupération tardive du phénotype Htr1aK0 par l'activation de GPER-1.

Involvement of midbrain tectum neurokinin-mediated mechanisms in fear and anxiety

Electrical stimulation of midbrain tectum structures, particularly the dorsal periaqueductal gray (dPAG) and inferior colliculus (IC), produces defensive responses, such as freezing and escape behavior. Freezing also ensues after termination of dPAG stimulation (post-stimulation freezing). These defensive reaction responses are critically mediated by γ-aminobutyric acid and 5-hydroxytryptamine mechanisms in the midbrain tectum. Neurokinins (NKs) also play a role in the mediation of dPAG stimulation-evoked fear, but how NK receptors are involved in the global processing and expression of fear at the level of the midbrain tectum is yet unclear. The present study investigated the role of NK-1 receptors in unconditioned defensive behavior induced by electrical stimulation of the dPAG and IC of male Wistar rats. Spantide (100 pmol/0.2 μL), a selective NK-1 antagonist, injected into these midbrain structures had anti-aversive effects on defensive responses and distress ultrasonic vocalizations induced by stimulation of the dPAG but not of the IC. Moreover, intra-dPAG injections of spantide did not influence post-stimulation freezing or alter exploratory behavior in rats subjected to the elevated plus maze. These results suggest that NK-1 receptors are mainly involved in the mediation of defensive behavior organized in the dPAG. Dorsal periaqueductal gray-evoked post-stimulation freezing was not affected by intra-dPAG injections of spantide, suggesting that NK-1-mediated mechanisms are only involved in the output mechanisms of defensive behavior and not involved in the processing of ascending aversive information from the dPAG.

Modèles murins de prééclampsie et effets préventifs de l’entraînement physique

La prééclampsie est la première cause de mortalité et de morbidité périnatale et aucun traitement, mis à part l’accouchement, n’est connu à ce jour. Pour mieux comprendre cette maladie, nous avons utilisé trois modèles animaux. Dans un premier temps, nous avons voulu confirmer la présence de prééclampsie chez les souris déficientes en p57kip2, une protéine impliquée dans le cycle cellulaire des trophoblastes. Contrairement au groupe japonais, l’hypertension et la protéinurie au cours de la gestation ne survenaient pas, malgré une perte de structure des trophoblastes dans le labyrinthe ainsi qu’une microcalcification au niveau de leurs placentas. Nous avons alors observé que la diète japonaise induisait à elle seule une diminution de la croissance fœtale, ainsi qu’une dysfonction endothéliale chez ces souris. Nos résultats démontrent que ni les altérations placentaires, ni la génétique ne sont suffisantes pour induire les symptômes de la prééclampsie dans ce modèle, et que la diète peut avoir des effets délétères chez la souris gestante peu importe le génotype. Ensuite, nous avons démontré que les souris hypertendues surexprimant la rénine et l’angiotensinogène humaine développent de la protéinurie et une augmentation de la pression artérielle au cours de la gestation. Leurs placentas sont affectés par de la nécrose et une perte de structure des trophoblastes du labyrinthe en plus de surexprimer le gène du récepteur sFlt-1. Ces souris représentent le premier modèle animal de prééclampsie superposée à de l’hypertension chronique. Finalement, en utilisant des femelles normotendues surexprimant l’angiotensinogène humaine qui développent les symptômes de la prééclampsie lorsqu’elles sont accouplées à des mâles qui surexpriment la rénine humaine, nous avons établi que l’entraînement physique normalisait la hausse de pression ainsi que l’apparition de protéinurie en fin de gestation. Aussi, l'entraînement améliorait la croissance fœtale et placentaire ainsi que la réponse vasculaire indépendante de l’endothélium, et ce, indépendamment du génotype des souris. La présence d’une prolifération exagérée et désorganisée des trophoblastes dans ce modèle était aussi normalisée. L’entraînement physique prévient donc l’apparition des symptômes de la prééclampsie dans ce modèle. Mis ensemble, nos résultats aideront à mieux comprendre les mécanismes à l’origine de la prééclampsie et de sa prévention.

Monoacylglycerol as a metabolic coupling factor in glucose-stimulated insulin secretion

Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline.

Efecto del estrés ocasionado por las pruebas académicas sobre los niveles de cortisol y prolactina en un grupo de estudiantes de Medicina

Introducción: La relación entre el sistema inmune y el estrés ha sido motivo de debate en los últimos años. Los cambios neurohormonales generan variaciones en la respuesta inmunológica, con cambios importantes en los niveles de citoquinas lo que causa a su vez, en algunos casos, depresión de la respuesta citotóxica debida a la disminución de la población de células asesinas naturales (NK) (1). El estrés académico constituye un buen modelo para estudiar los cambios asociados en la secreción de algunas hormonas del eje Hipotalámico- Pituitario-Adrenocortical -HPA- (2, 3). Materiales y métodos: En el presente estudio se evaluó el comportamiento de las hormonascortisol y prolactina, así como su incidencia en la respuesta adaptativa a Herpes Simple tipo I, en una población de estudio constituída por 26 estudiantes de la Facultad de Medicina, con edades comprendidas entre 14 y 27 años, con mayor frecuencia de género masculino (80.8%). Se realizó un estudio de intervención longitudinal en tres momentos, donde se midieron los niveles de cortisol, prolactina y anticuerpos contra Herpes Simple tipo I. Así mismo, se realizó una medición 15 días antes de la exposición al estresor, durante la aplicación del estresor (semana de exámenes trimestrales), y quince días después de la exposición al estresor Todas las muestras fueron tomadas entre las 8:00 a.m. y las 10:00 a.m. Resultados y discusión: Se encontraron diferencias significativas (p < 0.001) en los valores promedio de prolactina, pues hubo una tendencia secular al aumento en los tres momentos evaluados. Para el cortisol, los cambios estuvieron cerca de mostrar diferencias significativas (p = 0.098), con un aumento en el momento del estresor y una disminución después del estresor. También hubo diferencias significativas (p = 0.043) en los niveles de anticuerpos para Herpes Simple tipo I, con una tendencia secular al aumento en los tres momentos evaluados. La respuesta adaptativa a Herpes Simple tipo I aumentó notoriamente como resultado de los cambios en la concentración de prolactina, la que, a su vez, aumentó de manera significativa después de la exposición al estresor. Aunque los niveles de cortisol no aumentan significativamente durante la semana del estresor, podrían ser suficientes para mantener niveles basales de prolactina, sin que haya un aumento de la respuesta adaptativa. Se podría inferir que el cortisol regula la síntesis de prolactina, pues en los resultados se observa que, a medida que disminuye la concentración de cortisol, los niveles de prolactina aumentan significativamente.

Presence and bronchomotor activity of protease-activated receptor-2 in guinea pig airways

The protease activated receptor-2 (PAR-2) belongs to a family of G-protein-coupled receptors that are activated by proteolysis. Trypsin cleaves PAR-2, exposing an N-terminal tethered ligand (SLIGRL) that activates the receptor. Messenger RNA (mRNA) for PAR-2 was found in guinea pig airway tissue by reverse transcription-polymerase chain reaction, and PAR-2 was found by immunohistochemistry in airway epithelial and smooth-muscle cells. In anesthetized guinea pigs, trypsin and SLIGRL-NH(2) (given intratracheally or intravenously) caused a bronchoconstriction that was inhibited by the combination of tachykinin-NK(1) and -NK(2) receptor antagonists and was potentiated by inhibition of nitric oxide synthase (NOS). Trypsin and SLIGRL-NH(2) relaxed isolated trachea and main bronchi, and contracted intrapulmonary bronchi. Relaxation of main bronchi was abolished or reversed to contraction by removal of epithelium, administration of indomethacin, and NOS inhibition. PAR-1, PAR-3, and PAR-4 were not involved in the bronchomotor action of either trypsin or SLIGRL-NH(2), because ligands of these receptors were inactive either in vitro or in vivo, and because thrombin (a PAR-1 and PAR-3 agonist) did not show cross-desensitization with PAR-2 agonists in vivo. Thus, we have localized PAR-2 to the guinea-pig airways, and have shown that activation of PAR-2 causes multiple motor effects in these airways, including in vivo bronchoconstriction, which is in part mediated by a neural mechanism.

PAR(2) and Temporomandibular Joint Inflammation in the Rat

The proteinase-activated receptor 2 (PAR(2)) is a putative therapeutic target for arthritis. We hypothesized that the early pro-inflammatory effects secondary to its activation in the temporomandibular joint (TMJ) are mediated by neurogenic mechanisms. Immunofluorescence analysis revealed a high degree of neurons expressing PAR(2) in retrogradely labeled trigeminal ganglion neurons. Furthermore, PAR(2) immunoreactivity was observed in the lining layer of the TMJ, co-localizing with the neuronal marker PGP9.5 and substance-P-containing peripheral sensory nerve fibers. The intra-articular injection of PAR(2) agonists into the TMJ triggered a dose-dependent increase in plasma extravasation, neutrophil influx, and induction of mechanical allodynia. The pharmacological blockade of natural killer 1 (NK(1)) receptors abolished PAR(2)-induced plasma extravasation and inhibited neutrophil influx and mechanical allodynia. We conclude that PAR(2) activation is proinflammatory in the TMJ, through a neurogenic mechanism involving NK(1) receptors. This suggests that PAR(2) is an important component of innate neuro-immune response in the rat TMJ.

Characterization of the mechanisms underlying the inflammatory response to Polistes lanio lanio (paper wasp) venom in mouse dorsal skin

Stings by Polistes wasps can cause life-threatening allergic reactions, pain and inflammation. We examined the changes in microvascular permeability and neutrophil influx caused by the venom of Polistes lanio a paper wasp found in southeastern Brazil. The intradermal injection of wasp venom caused long-lasting paw oedema and dose-dependently increased microvascular permeability in mouse dorsal skin. SR140333, an NK(1) receptor antagonist, markedly inhibited the response, but the NK(2) receptor antagonist SR48968 was ineffective. The oedema was reduced in capsaicin-treated rats, indicating a direct activation of sensory fibres. Dialysis of the venom partially reduced the oedema and the remaining response was further inhibited by SR140333. Mass spectrometric analysis of the venom revealed two peptides (QPPTPPEHRFPGLM and ASEPTALGLPRIFPGLM) with sequence similarities to the C-terminal region of tachykinin-like peptides found in Phoneutria nigniventer spider venom and vertebrates. Wasp venom failed to release histamine from mast cells in vitro and spectrofluorometric assay of the venom revealed a negligible content of histamine in the usual dose of P.l. lanio venom (1 nmol of histamine/7 mu g of venom)that was removed by dialysis. The histamine H(1) receptor antagonist pyrilamine, but not bradykinin B(1) or B(2) receptor antagonists, inhibited venom-induced oedema. In conclusion, P. l. lanio venom induces potent oedema and increases vascular permeability in mice, primarily through activation of tachykinin NK(1) receptors by substance P released from sensory C fibres, which in turn releases histamine from dermal mast cells. This is the first description of a neurovascular mechanism for P. l. lanio venom-mediated inflammation. The extent to which the two tachykinin-like peptides identified here contribute to this neurogenic inflammatory response remains to be elucidated. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ablation of primary afferent neurons by neonatal capsaicin treatment reduces the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa to ethanol-induced injury in cirrhotic rats

Primary sensory afferent neurons modulate the hyperdynamic circulation in Cirrhotic rats with portal hypertension.The stomach of cirrhotic rats is prone to damage induced by ethanol, a phenomenon associated with reduced gastric hyperemic response to acid-back diffusion. The aim of this study was to examine the impact of ablation of capsaicin-sensitive neurons and the tachykinin NK(1) receptor antagonist A5330 on the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa, to ethanol-induced injury and its effects on gastric cyclooxygenase (COX) and nitric oxide synthase (NOS) mRNA expression. Capsaicin was administered to neonatal, male, Wistar rats and the animals were allowed to grow. Cirrhosis was then induced by bile duct ligation in adult rats while controls had sham operation. Ethanol-induced gastric damage was assessed using ex vivo gastric chamber experiments. Gastric blood flow was measured as well as COX/NOS mRNA expression. Topical application of ethanol produced significant gastric damage in cirrhotic rats compared to controls, which was reversed in capsaicin- and A5330-treated animals. Mean arterial and portal pressure was normalized in capsaicin-treated cirrhotic rats. Capsaicin and A5330 administration restored gastric blood flow responses to topical application of ethanol followed by acid in cirrhotic rats. Differential COX and NOS mRNA expression was noted in bile duct ligated rats relative to controls. Capsaicin treatment significantly modified gastric eNOS/iNOS/COX-2 mRNA expression in cirrhotic rats. Capsaicin-sensitive neurons modulate the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa to injury induced by ethanol via tachykinin NK(1) receptors and signalling of prostaglandin and NO production/release. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Increased expression of preprotachykinin-I and neurokinin receptors in human breast cancer cells: Implications for bone marrow metastasis

Neuropeptides are implicated in many tumors, breast cancer (BC) included. Preprotachykinin-I (PPT-I) encodes multiple neuropeptides with pleiotropic functions such as neurotransmission, immune/hematopoietic modulation, angiogenesis, and mitogenesis. PPT-I is constitutively expressed in some tumors. In this study, we investigated a role for PPT-I and its receptors, neurokinin-1 (NK-1) and NK-2, in BC by using quantitative reverse transcription–PCR, ELISA, and in situ hybridization. Compared with normal mammary epithelial cells (n = 2) and benign breast biopsies (n = 21), BC cell lines (n = 7) and malignant breast biopsies (n = 25) showed increased expression of PPT-I and NK-1. NK-2 levels were high in normal and malignant cells. Specific NK-1 and NK-2 antagonists inhibited BC cell proliferation, suggesting autocrine and/or intercrine stimulation of BC cells by PPT-I peptides. NK-2 showed no effect on the proliferation of normal cells but mediated the proliferation of BC cells. Cytosolic extracts from malignant BC cells enhanced PPT-I translation whereas extracts from normal mammary epithelial cells caused no change. These enhancing effects may be protein-specific because a similar increase was observed for IL-6 translation and no effect was observed for IL-1α and stem cell factor. The data suggest that PPT-I peptides and their receptors may be important in BC development. Considering that PPT-I peptides are hematopoietic modulators, these results could be extended to understand early integration of BC cells in the bone marrow, a preferred site of metastasis. Molecular signaling transduced by PPT-I peptides and the mechanism that enhances translation of PPT-I mRNA could lead to innovative strategies for BC treatments and metastasis.

Minimizing the IOL Power Error Induced by Keratometric Power

Purpose. To evaluate theoretically in normal eyes the influence on IOL power (PIOL) calculation of the use of a keratometric index (nk) and to analyze and validate preliminarily the use of an adjusted keratometric index (nkadj) in the IOL power calculation (PIOLadj). Methods. A model of variable keratometric index (nkadj) for corneal power calculation (Pc) was used for IOL power calculation (named PIOLadj). Theoretical differences ($PIOL) between the new proposed formula (PIOLadj) and which is obtained through Gaussian optics (PIOL Gauss) were determined using Gullstrand and Le Grand eye models. The proposed new formula for IOL power calculation (PIOLadj) was prevalidated clinically in 81 eyes of 81 candidates for corneal refractive surgery and compared with Haigis, HofferQ, Holladay, and SRK/T formulas. Results. A theoretical PIOL underestimation greater than 0.5 diopters was present in most of the cases when nk = 1.3375 was used. If nkadj was used for Pc calculation, a maximal calculated error in $PIOL of T0.5 diopters at corneal vertex in most cases was observed independently from the eye model, r1c, and the desired postoperative refraction. The use of nkadj in IOL power calculation (PIOLadj) could be valid with effective lens position optimization nondependent of the corneal power. Conclusions. The use of a single value of nk for Pc calculation can lead to significant errors in PIOL calculation that may explain some IOL power overestimations with conventional formulas. These inaccuracies can be minimized by using the new PIOLadj based on the algorithm of nkadj.

Algorithm for Correcting the Keratometric Error in the Estimation of the Corneal Power in Eyes With Previous Myopic Laser Refractive Surgery

Purpose: To calculate theoretically the errors in the estimation of corneal power when using the keratometric index (nk) in eyes that underwent laser refractive surgery for the correction of myopia and to define and validate clinically an algorithm for minimizing such errors. Methods: Differences between corneal power estimation by using the classical nk and by using the Gaussian equation in eyes that underwent laser myopic refractive surgery were simulated and evaluated theoretically. Additionally, an adjusted keratometric index (nkadj) model dependent on r1c was developed for minimizing these differences. The model was validated clinically by retrospectively using the data from 32 myopic eyes [range, −1.00 to −6.00 diopters (D)] that had undergone laser in situ keratomileusis using a solid-state laser platform. The agreement between Gaussian (PGaussc) and adjusted keratometric (Pkadj) corneal powers in such eyes was evaluated. Results: It was found that overestimations of corneal power up to 3.5 D were possible for nk = 1.3375 according to our simulations. The nk value to avoid the keratometric error ranged between 1.2984 and 1.3297. The following nkadj models were obtained: nkadj= −0.0064286r1c + 1.37688 (Gullstrand eye model) and nkadj = −0.0063804r1c + 1.37806 (Le Grand). The mean difference between Pkadj and PGaussc was 0.00 D, with limits of agreement of −0.45 and +0.46 D. This difference correlated significantly with the posterior corneal radius (r = −0.94, P < 0.01). Conclusions: The use of a single nk for estimating the corneal power in eyes that underwent a laser myopic refractive surgery can lead to significant errors. These errors can be minimized by using a variable nk dependent on r1c.

New Approach for Correction of Error Associated With Keratometric Estimation of Corneal Power in Keratoconus

The aim of this study was to obtain the exact value of the keratometric index (nkexact) and to clinically validate a variable keratometric index (nkadj) that minimizes this error. Methods: The nkexact value was determined by obtaining differences (DPc) between keratometric corneal power (Pk) and Gaussian corneal power (PGauss c ) equal to 0. The nkexact was defined as the value associated with an equivalent difference in the magnitude of DPc for extreme values of posterior corneal radius (r2c) for each anterior corneal radius value (r1c). This nkadj was considered for the calculation of the adjusted corneal power (Pkadj). Values of r1c ∈ (4.2, 8.5) mm and r2c ∈ (3.1, 8.2) mm were considered. Differences of True Net Power with PGauss c , Pkadj, and Pk(1.3375) were calculated in a clinical sample of 44 eyes with keratoconus. Results: nkexact ranged from 1.3153 to 1.3396 and nkadj from 1.3190 to 1.3339 depending on the eye model analyzed. All the nkadj values adjusted perfectly to 8 linear algorithms. Differences between Pkadj and PGauss c did not exceed 60.7 D (Diopter). Clinically, nk = 1.3375 was not valid in any case. Pkadj and True Net Power and Pk(1.3375) and Pkadj were statistically different (P , 0.01), whereas no differences were found between PGauss c and Pkadj (P . 0.01). Conclusions: The use of a single value of nk for the calculation of the total corneal power in keratoconus has been shown to be imprecise, leading to inaccuracies in the detection and classification of this corneal condition. Furthermore, our study shows the relevance of corneal thickness in corneal power calculations in keratoconus.

Estimation of the Central Corneal Power in Keratoconus: Theoretical and Clinical Assessment of the Error of the Keratometric Approach

Purpose: The aim of this study was to analyze theoretically the errors in the central corneal power calculation in eyes with keratoconus when a keratometric index (nk) is used and to clinically confirm the errors induced by this approach. Methods: Differences (DPc) between central corneal power estimation with the classical nk (Pk) and with the Gaussian equation (PGauss c ) in eyes with keratoconus were simulated and evaluated theoretically, considering the potential range of variation of the central radius of curvature of the anterior (r1c) and posterior (r2c) corneal surfaces. Further, these differences were also studied in a clinical sample including 44 keratoconic eyes (27 patients, age range: 14–73 years). The clinical agreement between Pk and PGauss c (true net power) obtained with a Scheimpflug photography–based topographer was evaluated in such eyes. Results: For nk = 1.3375, an overestimation was observed in most cases in the theoretical simulations, with DPc ranging from an underestimation of 20.1 diopters (D) (r1c = 7.9 mm and r2c = 8.2 mm) to an overestimation of 4.3 D (r1c = 4.7 mm and r2c = 3.1 mm). Clinically, Pk always overestimated the PGauss c given by the topography system in a range between 0.5 and 2.5 D (P , 0.01). The mean clinical DPc was 1.48 D, with limits of agreement of 0.71 and 2.25 D. A very strong statistically significant correlation was found between DPc and r2c (r = 20.93, P , 0.01). Conclusions: The use of a single value for nk for the calculation of corneal power is imprecise in keratoconus and can lead to significant clinical errors.

Včelka : časopis pre školskú mládež /

Latest issue consulted: Roč. 1, č. 15 (10 dec. 1879).