Photodynamic therapy : a pathway for enhanced delivery of liposomal doxorubicin to tumors

Abstract Part I : Background : Isolated lung perfusion (ILP) was designed for the treatment of loco-regional malignancies of the lung. In contrast to intravenous (IV) drug application, ILP allows for a selective administration of cytostatic agents such as doxorubicin to the lung while sparing non-affected tissues. However, the clinical results with ILP were disappointing. Doxorubicinbased ILP on sarcoma rodent lungs suggested high overall doxorubicin concentrations within the perfused lung but a poor penetration of the cytostatic agent into tumors. The same holds true for liposomal-encapsulated macromolecular doxorubicin (LiporubicinTM) In specific conditions, low-dose photodynamic therapy (PDT) can enhance the distribution of macromolecules across the endothelial bamer in solid tumors. It was recently postulated that tumor neovessels were more responsive to PDT than the normal vasculature. We therefore hypothesized that Visudyne®-mediated PDT could selectively increase liposomal doxorubicin (LiporubicinTM) uptake in sarcoma tumors to rodent lungs during intravenous (IV) drug administration and isolated lung perfusion (ILP). Material and Methods : A sarcoma tumor was generated in the left lung of Fisher rats by subpleural injection of a sarcoma cell ,suspension via thoracotomy. Ten days later, LiporubicinTM is administered IV or by single pass antegrade ILP, with or without Visudyne® -mediated low-dose PDT pre-treatment of the sarcoma bearing lung. The drug concentration and distribution were assessed separately in tumors and lung tissues by high pressure liquid chromatography (HPLC) and fluorescence microscopy (FNI~, respectively. Results : PDT pretreatment before IV LiporubicinTM administration resulted in a significantly higher tumor drug uptake and tumor to lung drug ratio compared to IV drug injection alone without affecting the blood flow and drug distribution in the lung. PDT pre-treatment before LiporubicinTM-based ILP also resulted in a higher tumor drug uptake and a higher tumor to lung drug ratio compared to ILP alone, however, these differences were not significant due to a heterogeneous blood flow drug distribution during ILP which was further accentuated by PDT. Conclusions : Low-dose Visudyne®-mediated PDT pre-treatment has the potential to selectively enhance liposomal encapsulated doxorubicin uptake in tumors but not in normal lung tissue after IV drug application in a rat model of sarcoma tumors to the lung which opens new perspectives for the treatment of superficially spreading chemoresistant tumors of the chest cavity such as mesothelioma or malignant effusion. However, the impact of PDT on macromolecular drug uptake during ILP is limited since its therapeutic advantage is circumvented by ILP-induced heterogeneicity of blood flow and drug distribution Abstract Part II Background : Photodynamic therapy (PDT) with Visudyne® acts by direct cellular phototoxicity and/or by an indirect vascular-mediated effect. Here, we demonstrate that the vessel integrity interruption by PDT can promote the extravasation of a macromolecular agent in normal tissue. To obtain extravasation in normal tissue PDT conditions were one order of magnitude more intensive than the ones in tissue containing neovessels reported in the literature. Material and Methods : Fluorescein isothiocyanate dextran (FITC-D, 2000kDa), a macromolecular agent, was intravenously injected 10 minutes before (LKO group, n=14) or 2 hours (LK2 group, n=16) after Visudyne® mediated PDT in nude mice bearing a dorsal skin fold chamber. Control animals had no PDT (CTRL group, n=8). The extravasation of FITC-D from blood vessels in striated muscle tissue was observed in both groups in real-time for up to 2500 seconds after injection. We also monitored PDT-induced leukocyte rolling in-vivo and assessed, by histology, the corresponding inflammatory reaction score in the dorsal skin fold chambers. Results : In all animals, at the applied PDT conditions, FITC-D extravasation was significantly enhanced in the PDT treated areas as compared to the surrounding non-treated areas (p<0.0001). There was no FITC-D leakage in the control animals. Animals from the LKO group had significantly less FITC-D extravasation than those from the LK2 group (p = 0.0002). In the LKO group FITC-D leakage correlated significantly with the inflammation (p < 0.001). Conclusions: At the selected conditions, Visudyne-mediated PDT promotes vascular leakage and FITC-D extravasation into the interstitial space of normal tissue. The intensity of vascular leakage depends on the time interval between PDT and FITC-D injection. This concept could be used to locally modulate the delivery of macromolecules in vivo. Résumé : La perfusion cytostatique isolée du poumon permet une administration sélective des agents cytostatiques sans implication de la circulation systémique avec une forte accumulation au niveau du poumon mais une faible pénétration dans les tumeurs. La thérapie photodynamique (PDT) qui consiste en l'application d'un sensibilisateur activé par lumière laser non- thermique d'une longueur d'onde définie permet dans certaines conditions, une augmentation de la pénétration des agents cytostatiques macromoléculaires à travers la barrière endothéliale tumorale. Nous avons exploré cet avantage thérapeutique de la PDT dans un modèle expérimental afin d'augmenter d'une manière sélective la pénétration tumorale de la doxorubicin pegylée, liposomal- encapsulée macromoléculaire (Liporubicin). Une tumeur sarcomateuse a été générée au niveau du poumon de rongeur suivie d'administration de Liporubicin, soit par voie intraveineuse soit par perfusion isolée du poumon (ILP). Une partie des animaux ont reçus un prétraitement de la tumeur et du poumon sous jacent par PDT avec Visudyne comme photosensibilisateur. Les résultats ont démontrés que la PDT permet, sous certaines conditions, une augmentation sélective de Liporubicin dans les tumeurs mais pas dans le parenchyme pulmonaire sous jacent. Après administration intraveineuse de Liporubicin et prétraitement par PDT, l'accumulation dans les tumeurs était significative par rapport au poumon, et aux tumeurs sans PDT. Le même phénomène est observé après ILP du poumon. Cependant, les différences avec ou sans PDT n'étaient pas significatives lié à und distribution hétérogène de Liporubicin dans le poumon perfusé après ILP. Dans une deuxième partie de l'expérimentation, nous avons exploré la microscopie intra-vitale pour déterminer l'extravasion des substances macromoléculaires (FITS) à travers la barrière endothéliale avec ou sans Visudyne-PDT au niveau des chambres dorsales des souris nues. Les résultats montrent qu'après PDT, l'extravasion de FITS a été augmentée de manière significative par rapport au tissu non traité. L'intensité de l'extravasion de FITS dépendait également de l'intervalle entre PDT et injection de FITS. En conclusion, les expérimentations montrent que la PDT est capable, sous certaines conditions, d'augmenter de manière significative l'extravasion des macromolécules à travers la barrière endothéliale et leur accumulation dans des tumeurs mais pas dans le parenchyme pulmonaire. Ces résultats permettent une nouvelle perspective de traitement pour des tumeurs superficielles intrathoraciques chimio-résistent comme l'épanchement pleural malin ou le mésothéliome pleural.

Rôle des médiateurs lipidiques dans la réaction inflammatoire chez le lapin

Les médiateurs lipidiques de l’inflammation dont le leucotriène B4 (LTB4) et le facteur d’activation plaquettaire (PAF) permettent la régulation de la migration des neutrophiles polymorphonucléaires (PMNs) et l’extravasation plasmatique au site inflammatoire. Afin de déterminer leurs rôles dans la régulation de la migration des PMNs au site inflammatoire, nous avons étudié leur effet potentiellement coopératif en utilisant une approche pharmacologique à l’aide d’antagonistes sélectifs des récepteurs du LTB4 et du PAF dans un modèle d’inflammation dermique chez le lapin. Les résultats montrent un effet inhibiteur additif des antagonistes des deux médiateurs lipidiques, lorsque utilisés de façon concomitante, sur la migration des neutrophiles induite par le LTB4, le PAF et aussi sur des médiateurs non-chimiquement apparentés comme le facteur nécrosant des tumeurs (TNFα), ainsi que sur l'inhibition de l’extravasation plasmatique induite par le leucotriène D4, suggérant un rôle régulateur des récepteurs du LTB4 et du PAF dans la migration des PMNs au site inflammatoire. Nous avons déterminé le rôle de ces médiateurs dans la régulation de la migration des PMNs en réponse à une ischémie-reperfusion des membres inferieurs chez le lapin. Les résultats appuient l’hypothèse selon laquelle le LTB4 et le PAF exercent un rôle important dans l’accumulation des PMNs au site inflammatoire. En effet l’administration concomitante des antagonistes des récepteurs de ces deux médiateurs lipidiques a réduit de façon significative la migration des PMNs aux poumons, intestins et foie. Nos résultats contribuent à élucider le rôle du LTB4 et du PAF dans la régulation de l’extravasation des PMNs et du plasma au site inflammatoire.

Stress oxydatif cérébrovasculaire et rupture de la barrière hémato-encéphalique dans le syndrome de Wernicke-Korsakoff expérimental

Le syndrome de Wernicke-Korsakoff (SWK) est un désordre neuropsychiatrique causé par la déficience en thiamine (DT). Dans la DT expérimentale comme dans le SWK, on observe une mort neuronale et des hémorragies dans certaines régions précises du diencéphale et du tronc cérébral. Les lésions diencéphaliques du SWK sont particulièrement sévères et entraînent souvent des séquelles amnésiques permanentes. Le lien entre la dysfonction métabolique induite par la DT et la mort neuronale n’est pas connu. Des rapports précédents ont démontré que la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) était altérée et ce, précédant l’apparition du dommage neuronal, suggérant un rôle critique de la dysfonction vasculaire. Les jonctions serrées (JS) interendothéliales, la base anatomique de la BHE, constituent un réseau moléculaire incluant l’occludin et les zonula occludens (ZOs). Cette thèse démontre une perte d’expression et une altération de la morphologie de ces protéines en relation avec la dysfonction de la BHE dans le thalamus de souris déficientes en thiamine, fournissant une explication pour la présence d’hémorragies. Le stress oxydatif peut entraîner des dommages directs aux protéines des JS et interférer avec leurs mécanismes de régulation. De plus, l’oxyde nitrique (NO) peut induire la métalloprotéinase matricielle-9 (MMP-9) impliquée dans la dégradation de ces protéines. L’endothélium vasculaire cérébral (EVC) semble être une source importante de NO dans la DT, l’expression de l’oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS) étant sélectivement induite dans les régions vulnérables. Le NO peut réagir avec les espèces réactives oxygénées et former du peroxynitrite, entraînant un stress oxydatif/nitrosatif endothélial. Les résultats présentés démontrent que la délétion du gène de eNOS prévient le stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, l’extravasation des immunoglobulins G (IgGs) et l’altération de l’occludin et des ZOs dans le thalamus de souris déficientes en thiamine. De plus, cette délétion prévient l’induction de l’expression de MMP-9 dans l’EVC. Des résultats similaires ont été obtenus avec l’antioxydant N-acétylcystéine (NAC). Les mécanismes précis par lesquels les espèces réactives altèrent les protéines des JS sont inconnus. Caveolin-1, une composante majeure du caveolæ de l’EVC, est impliquée dans la régulation de l’expression des protéines des JS, et celle-ci est modulée par le stress oxydatif/nitrosatif; l’altération de l’expression de caveolin-1 a été récemment associée à la rupture de la BHE. Les résultats présentés démontrent que l’expression de caveolin-1 est sélectivement altérée dans l’EVC du thalamus de souris déficientes en thiamine, coïcidant avec la rupture de la BHE, et démontrent que la normalisation de l’expression de caveolin-1 par le NAC est associée avec l’atténuation du dommage à la BHE. Pris ensemble, ces résultats démontrent un rôle central du stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, particulièrement celui provenant de eNOS, dans l’altération des JS de la BHE via des dommages directs et via l’induction de MMP-9 et de caveolin-1. Cette rupture de la BHE contribue par conséquent à la mort neuronale dans le thalamus, puisque la prévention des altérations cérébrovasculaires par la délétion du gène de eNOS et le NAC atténue significativement la mort neuronale. L’administration précoce d’antioxydants en combinaison avec la thiamine devrait donc être une considération importante pour le traitement du SWK.

Le rôle de la barrière hémato-encéphalique dans la pathogénèse de l'oedème chez des rats souffrant d'insuffisance hépatique chronique

L’œdème cérébral est une complication associée à l’encéphalopathie hépatique (EH) lors d’une insuffisance hépatique chronique (cirrhose du foie). Présentement, l’origine de sa pathogenèse, vasogénique (rupture de la barrière hémato-encéphalique (BHE)) ou cytotoxique (prise anormale d’ions), n’a pas encore été déterminée. Il a été démontré que le co-transporteur Na-K-Cl (NKCC1) du côté luminal des microvaisseaux sanguins cérébraux (CMV) joue un rôle dans le développement de l’œdème cérébral dans des modèles d’ischémie où la bumetanide, un inhibiteur de NKCC, atténue l’œdème cérébral. Deux modèles d’EH ont été utilisés pour cette étude i) la ligature de la voie biliaire (BDL) qui présente l’hyperammoniémie chronique, l’œdème cérébral et le stress oxydatif systémique ; ii) l’anastomose portocave (PCA) qui présente de l’hyperammoniémie chronique seulement. Les buts du projet étaient de: i) définir l’origine du développement de l’œdème chez les rats BDL en étudiant l’extravasation de macromolécules, les jonctions serrées et l’activation des métalloprotéinases matricielles de la BHE; ii) observer les effets de l’hyperammoniémie chronique indépendamment sur la BHE chez les rats PCA; iii) évaluer le rôle de l’hyperammoniémie et du stress oxydatif et iv) étudier le rôle du NKCC1 dans les CMV dans la pathogenèse de l’œdème cérébral. Les résultats du projet démontrent que l’œdème est d’origine cytotoxique chez les rats BDL et que l’intégrité de la BHE est conservée chez les rats PCA malgré l’hyperammoniémie. L’expression génique du NKCC1 est associée à l’œdème mais pas son expression protéique et sa phosphorylation. Enfin, l’étude démontre que l’hyperammoniémie et le stress oxydatif indépendant ne jouent pas un rôle dans la pathogenèse de l’œdème mais suggère qu’ils y aient un effet synergique.

Le rôle de l’inflammation dans le développement des complications neurologiques associées à l’insuffisance hépatique aiguë chez la souris

L’insuffisance hépatique aiguë (IHA) se caractérise par la perte soudaine de la fonction hépatique résultant de la nécrose massive des hépatocytes en l’absence de pathologie hépatique préexistante. L’IHA s’accompagne de perturbations métaboliques et immunologiques qui peuvent entraîner l’apparition de complications périphériques et cérébrales telles qu’un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS), une encéphalopathie hépatique (EH), un œdème cérébral, une augmentation de la pression intracrânienne, et la mort par herniation du tronc cérébral. Les infections sont une complication fréquente de l’IHA et elles sont associées à un risque accru de développer un SIRS et une aggravation subséquente de l’EH avec un taux de mortalité augmenté. L’ammoniaque joue un rôle majeur dans les mécanismes physiopathologiques qui mènent au développement de l’EH et de l’œdème cérébral, et des études récentes suggèrent que les cytokines pro-inflammatoires sont également impliquées. Le but de cette thèse est d’étudier le rôle des cytokines pro-inflammatoires circulantes et cérébrales dans le développement de l’EH et de l’œdème cérébral lors d’IHA. Dans l’article 1, nous démontrons que l’inhibition périphérique du facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) par l’etanercept retarde la progression de l’EH en diminuant le dommage hépatocellulaire, réduisant l’inflammation périphérique et centrale ainsi que le stress oxydatif/nitrosatif hépatique et cérébral associé chez la souris avec une IHA induite par l’azoxyméthane (AOM). Ces résultats démontrent un rôle important du TNF-α dans la physiopathologie de l’EH lors d’IHA d’origine toxique et suggèrent que l’etanercept pourrait constituer une approche thérapeutique dans la prise en charge des patients en attente de transplantation hépatique. Dans l’article 2, nous simulons la présence d’une infection chez la souris avec une IHA induite par l’AOM pour mettre en évidence une éventuelle augmentation de la réponse inflammatoire. Nous démontrons que l’endotoxémie induite par le lipopolysaccharide (LPS) précipite la survenue du coma et aggrave la pathologie hépatique. Les cytokines pro-inflammatoires systémiques et cérébrales sont augmentées de façon synergique par le LPS lors d’IHA et résultent en une activation accrue de la métalloprotéinase matricielle-9 cérébrale qui s’accompagne d’une extravasation d’immunoglobulines G (IgG) dans le parenchyme cérébral. Ces résultats démontrent une augmentation majeure de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui contribue à la pathogenèse de l’EH lors d’IHA en condition infectieuse. Les résultats de l’article 3 démontrent que l’augmentation de la perméabilité de la BHE lors d’IHA induite par l’AOM en condition non infectieuse ne résulte pas de l’altération de l’expression des protéines constitutives de la BHE. Dans l’article 4, nous démontrons que l’exposition d’astrocytes en culture à des concentrations physiopathologiques d’ammoniaque ou d’interleukine-1β résulte en l’altération de gènes astrocytaires impliqués dans la régulation du volume cellulaire et dans le stress oxydatif/nitrosatif. Un effet additif est observé dans le cas d’un traitement combiné au niveau des gènes astrocytaires impliqués dans le stress oxydatif/nitrosatif. L’ensemble des résultats de cette thèse démontre un rôle important de l’inflammation périphérique et cérébrale dans la survenue des complications neurologiques lors d’IHA et une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués pourrait contribuer à la mise en place de stratégies thérapeutiques chez les patients atteints d’IHA en attente de transplantation.

Endothelin-converting enzyme 1 promotes re-sensitization of neurokinin 1 receptor-dependent neurogenic inflammation

BACKGROUND AND PURPOSE: The metalloendopeptidase endothelin-converting enzyme 1 (ECE-1) is prominently expressed in the endothelium where it converts big endothelin to endothelin-1, a vasoconstrictor peptide. Although ECE-1 is found in endosomes in endothelial cells, the role of endosomal ECE-1 is unclear. ECE-1 degrades the pro-inflammatory neuropeptide substance P (SP) in endosomes to promote recycling and re-sensitization of its neurokinin 1 (NK(1)) receptor. We investigated whether ECE-1 regulates NK(1) receptor re-sensitization and the pro-inflammatory effects of SP in the endothelium. EXPERIMENTAL APPROACH: We examined ECE-1 expression, SP trafficking and NK(1) receptor re-sensitization in human microvascular endothelial cells (HMEC-1), and investigated re-sensitization of SP-induced plasma extravasation in rats. KEY RESULTS: HMEC-1 expressed all four ECE-1 isoforms (a-d), and fluorescent SP trafficked to early endosomes containing ECE-1b/d. The ECE-1 inhibitor SM-19712 prevented re-sensitization of SP-induced Ca2+ signals in HMEC-1 cells. Immunoreactive ECE-1 and NK(1) receptors co-localized in microvascular endothelial cells in the rat. SP-induced extravasation of Evans blue in the urinary bladder, skin and ears of the rat desensitized when the interval between two SP injections was 10 min, and re-sensitized after 480 min. SM-19712 inhibited this re-sensitization. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: By degrading endocytosed SP, ECE-1 promotes the recycling and re-sensitization of NK(1) receptors in endothelial cells, and thereby induces re-sensitization of the pro-inflammatory effects of SP. Thus, ECE-1 inhibitors may ameliorate the pro-inflammatory actions of SP.

4-Hydroxynonenal, an endogenous aldehyde, causes pain and neurogenic inflammation through activation of the irritant receptor TRPA1

TRPA1 is an excitatory ion channel expressed by a subpopulation of primary afferent somatosensory neurons that contain substance P and calcitonin gene-related peptide. Environmental irritants such as mustard oil, allicin, and acrolein activate TRPA1, causing acute pain, neuropeptide release, and neurogenic inflammation. Genetic studies indicate that TRPA1 is also activated downstream of one or more proalgesic agents that stimulate phospholipase C signaling pathways, thereby implicating this channel in peripheral mechanisms controlling pain hypersensitivity. However, it is not known whether tissue injury also produces endogenous proalgesic factors that activate TRPA1 directly to augment inflammatory pain. Here, we report that recombinant or native TRPA1 channels are activated by 4-hydroxy-2-nonenal (HNE), an endogenous alpha,beta-unsaturated aldehyde that is produced when reactive oxygen species peroxidate membrane phospholipids in response to tissue injury, inflammation, and oxidative stress. HNE provokes release of substance P and calcitonin gene-related peptide from central (spinal cord) and peripheral (esophagus) nerve endings, resulting in neurogenic plasma protein extravasation in peripheral tissues. Moreover, injection of HNE into the rodent hind paw elicits pain-related behaviors that are inhibited by TRPA1 antagonists and absent in animals lacking functional TRPA1 channels. These findings demonstrate that HNE activates TRPA1 on nociceptive neurons to promote acute pain, neuropeptide release, and neurogenic inflammation. Our results also provide a mechanism-based rationale for developing novel analgesic or anti-inflammatory agents that target HNE production or TRPA1 activation.

Neurogenic responses mediated by vanilloid receptor-1 (TRPV1) are blocked by the high affinity antagonist, iodo-resiniferatoxin

(1) Stimulation of the vanilloid receptor-1 (TRPV1) results in the activation of nociceptive and neurogenic inflammatory responses. Poor specificity and potency of TRPV1 antagonists has, however, limited the clarification of the physiological role of TRPV1. (2) Recently, iodo-resiniferatoxin (I-RTX) has been reported to bind as a high affinity antagonist at the native and heterologously expressed rat TRPV1. Here we have studied the ability of I-RTX to block a series of TRPV1 mediated nociceptive and neurogenic inflammatory responses in different species (including transfected human TRPV1). (3) We have demonstrated that I-RTX inhibited capsaicin-induced mobilization of intracellular Ca(2+) in rat trigeminal neurons (IC(50) 0.87 nM) and in HEK293 cells transfected with the human TRPV1 (IC(50) 0.071 nM). (4) Furthermore, I-RTX significantly inhibited both capsaicin-induced CGRP release from slices of rat dorsal spinal cord (IC(50) 0.27 nM) and contraction of isolated guinea-pig and rat urinary bladder (pK(B) of 10.68 and 9.63, respectively), whilst I-RTX failed to alter the response to high KCl or SP. (5) Finally, in vivo I-RTX significantly inhibited acetic acid-induced writhing in mice (ED(50) 0.42 micro mol kg(-1)) and plasma extravasation in mouse urinary bladder (ED(50) 0.41 micro mol kg(-1)). (6) In in vitro and in vivo TRPV1 activated responses I-RTX was approximately 3 log units and approximately 20 times more potent than capsazepine, respectively. This high affinity antagonist, I-RTX, may be an important tool for future studies in pain and neurogenic inflammatory models.

Ethanol elicits and potentiates nociceptor responses via the vanilloid receptor-1

The vanilloid receptor-1 (VR1) is a heat-gated ion channel that is responsible for the burning sensation elicited by capsaicin. A similar sensation is reported by patients with esophagitis when they consume alcoholic beverages or are administered alcohol by injection as a medical treatment. We report here that ethanol activates primary sensory neurons, resulting in neuropeptide release or plasma extravasation in the esophagus, spinal cord or skin. Sensory neurons from trigeminal or dorsal root ganglia as well as VR1-expressing HEK293 cells responded to ethanol in a concentration-dependent and capsazepine-sensitive fashion. Ethanol potentiated the response of VR1 to capsaicin, protons and heat and lowered the threshold for heat activation of VR1 from approximately 42 degrees C to approximately 34 degrees C. This provides a likely mechanistic explanation for the ethanol-induced sensory responses that occur at body temperature and for the sensitivity of inflamed tissues to ethanol, such as might be found in esophagitis, neuralgia or wounds.

Tissue damage after sodium hypochlorite extrusion during root canal treatment

Sodium hypochlorite solution is toxic to vital tissues, causing severe effects if extruded during endodontic treatment. This paper presents a report on the tissue damage related to inadvertent extrusion of concentrated sodium hypochlorite solution during root canal treatment. A 65-year-old woman was referred with moderate pain, ecchymosis, and severe swelling of the right side of the face. These symptoms appeared immediately after a root canal treatment of the maxillary right canine, which had been started 21 hours earlier. It was diagnosed as air emphysema related to sodium hypochlorite solution extravasation during the endodontic treatment. To avoid this, an initial radiograph should be taken to determine the correct canal working length and confirm root canal integrity. (Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2009; 108: e46-e49)

Preliminary study of the inflammatory response to subcutaneous implantation of three root canal sealers

P>Aim To evaluate the kinetics of the inflammatory tissue response to three root canal sealers using a physicochemical method for quantification of the enhanced vascular permeability and histopathological analysis. Methodology Twenty-eight male Wistar rats randomly assigned to four groups according to the evaluation periods (1, 3, 7 and 14 days) were used to assess the vascular permeability and histopathological reaction to RoekoSeal, AH Plus and Sealapex (new formulation) sealers, using saline and Chloropercha as negative and positive controls, respectively. Seven rats were sacrificed per period. The biocompatibility of the sealers was evaluated spectrophotometrically and histopathologically. Results At day 14, Sealapex produced significantly more inflammatory exudate than AH Plus and RoekoSeal (P < 0.05); however, there was no significant difference between AH Plus and RoekoSeal (P > 0.05). Sealapex (new formulation) was the most irritating sealer, producing severe inflammation with the presence of multinucleated giant cells. RoekoSeal was the most biocompatible sealer, producing the least amount of inflammatory exudate. Conclusions RoekoSeal root canal sealer was biocompatible when implanted in connective tissue.

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.

Involvement of sensory nerves and TRPV1 receptors in the rat airway inflammatory response to two environment pollutants: diesel exhaust particles (DEP) and 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ)

The environmental chemical 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) is implicated in the exacerbation of airways diseases induced by exposure to diesel exhaust particles (DEP), which involves a neurogenic-mediated mechanism. Plasma extravasation in trachea, main bronchus and lung was measured as the local (125)I-bovine albumin accumulation. RT-PCR quantification of TRPV1 and tachykinin (NK(1) and NK(2)) receptor gene expression were investigated in main bronchus. Intratracheal injection of DEP (1 and 5 mg/kg) or 1,2-NQ (35 and 100 nmol/kg) caused oedema in trachea and bronchus. 1,2-NQ markedly increased the DEP-induced responses in the rat airways in an additive rather than synergistic manner. This effect that was significantly reduced by L-732,138, an NK(1) receptor antagonist, and in a lesser extent by SR48968, an NK(2) antagonist. Neonatal capsaicin treatment also markedly reduced DEP and 1,2-NQ-induced oedema. Exposure to pollutants increased the TRPV1, NK(1) and NK(2) receptors gene expression in bronchus, an effect was partially suppressed by capsaicin treatment. In conclusion, our results are consistent with the hypothesis that DEP-induced airways oedema is highly influenced by increased ambient levels of 1,2-NQ and takes place by neurogenic mechanisms involving up-regulation of TRPV1 and tachykinin receptors.

Participation of peripheral tachykinin NK(1) receptors in the carrageenan-induced inflammation of the rat temporomandibular joint

Temporomandibular disorders represent one of the major challenges in dentistry therapeutics. This study was undertaken to evaluate the time course of carrageenan-induced inflammation in the rat temporomandibular joint (TMJ) and to investigate the role of tachykinin NK(1) receptors. Inflammation was induced by a single intra-articular (i.art.) injection of carrageenan into the left TMJ (control group received sterile saline). Inflammatory parameters such as plasma extravasation, leukocyte influx and mechanical allodynia (measured as the head-withdrawal force threshold) and TNF alpha and IL-1 beta concentrations were measured in the TMJ lavages at selected time-points. The carrageenan-induced responses were also evaluated after treatment with the NK(1) receptor antagonist SR140333. The i.art. injection of carrageenan into the TMJ caused a time-dependent plasma extravasation associated with mechanical allodynia, and a marked neutrophil accumulation between 4 and 24 h. Treatment with SR140333 substantially inhibited the increase in plasma extravasation and leukocyte influx at 4 and 24 h, as well as the production of TNF alpha and IL-1 beta into the joint cavity, but failed to affect changes in head-withdrawal threshold. The results obtained from the present TMJ-arthritis model provide, for the first time, information regarding the time course of this experimental inflammatory process. In addition, our data show that peripheral NK(1) receptors mediate the production of both TNF alpha and IL-1 beta in the TMJ as well as some of the inflammatory signs, such as plasma extravasation and leukocyte influx, but not the nociceptive component. 2008 European Federation of Chapters of the International Association for the Study of Pain. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

NITRIC OXIDE MEDIATES LUNG VASCULAR PERMEABILITY AND LYMPH-BORNE IL-6 AFTER AN INTESTINAL ISCHEMIC INSULT

Acute lung injury following intestinal I/R depends on neutrophil-endothelial cell interactions and on cytokines drained from the gut through the lymph. Among the mediators generated during I/R, increased serum levels of IL-6 and NO are also found and might be involved in acute lung injury. Once intestinal ischemia itself may be a factor of tissue injury, in this study, we investigated the presence of IL-6 in lymph after intestinal ischemia and its effects on human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) detachment. The involvement of NO on the increase of lung and intestinal microvascular permeability and the lymph effects on HUVEC detachment were also studied. Upon anesthesia, male Wistar rats were subjected to occlusion of the superior mesenteric artery during 45 min, followed by 2-h intestinal reperfusion. Rats were treated with the nonselective NO synthase (NOS) inhibitor L-NAME (N(omega)-nitro-L-arginine methyl ester) or with the selective inhibitor of iNOS aminoguanidine 1 h before superior mesenteric artery occlusion. Whereas treatment with L-NAME during ischemia increased both IL-6 levels in lymph and lung microvascular permeability, aminoguanidine restored the augmented intestinal plasma extravasation due to ischemia and did not induce IL-6 in lymph. On the other hand, IL-6 and lymph of intestinal I/R detached the HUVECs, whereas lymph of ischemic rats upon L-NAME treatment when incubated with anti-IL-6 prevented HUVEC detachment. It is shown that the intestinal ischemia itself is sufficient to increase intestinal microvascular permeability with involvement of iNOS activation. Intestinal ischemia and absence of constitutive NOS activity leading to additional intestinal stress both cause release of IL-6 and increase of lung microvascular permeability. Because anti-IL-6 prevented the endothelial cell injury caused by lymph at the ischemia period, the lymph-borne IL-6 might be involved with endothelial cell activation. At the reperfusion period, this cytokine does not seem to be modulated by NO.