Influence of the elevation of the left ventricular diastolic pressure on the values of the first temporal derivative of the ventricular pressure (dP/dt)

PURPOSE: To assess the effects of the elevation of the left ventricular end-diastolic pressure (LVEDP) on the value of the 1st temporal derivative of the ventricular pressure (dP/dt). METHODS: Nineteen anesthetized dogs were studied. The dogs were mechanically ventilated and underwent thoracotomy with parasympathetic nervous system block. The LVEDP was controlled with the use of a perfusion circuit connected to the left atrium and adjusted to the height of a reservoir. The elevation of the LVEDP was achieved by a sudden increase in the height of a reservoir filled with blood. Continuous recordings of the electrocardiogram, the aortic and ventricular pressures and the dP/dt were performed. RESULTS: Elevation of the LVEDP did not result in any variation of the heart rate (167±16.0bpm, before the procedure; 167±15.5bpm, after the procedure). All the other variables assessed, including systolic blood pressure (128±18.3mmHg and 150±21.5mmHg), diastolic blood pressure (98±16.9mmHg and 115±19.8mmHg), LVEDP (5.5±2.49 and 9.3±3.60mmHg), and dP/dt (4,855 ± 1,082 mmHg/s and 5,149±1,242mmHg/s) showed significant increases following the expansion of the ventricular cavity. Although the elevation of the dP/dt was statistically significant, 6 dogs curiously showed a decrease in the values of dP/dt. CONCLUSION: Sudden elevation of the LVEDP resulted in increased values of dP/dt; however, in some dogs, this response was not uniform.

Antibacterial Ag/a-C nanocomposite coatings: The influence of nano-galvanic a-C and Ag couples on Ag ionization rates

Biofilm formation has been pointed as a major concern in different industrial applications, namely on biomedical implants and surgical instruments, which has prompted the development of new strategies for production of efficient antimicrobial surfaces. In this work, nano âgalvanic couples were created to enhance the antibacterial properties of silver, by embedding it into amorphous carbon (a-C) matrix. The developed Ag/a-C nanocomposite coatings, deposited by magnetron sputtering, revealed an outstanding antibacterial activity against S.epidermidis, promoting a total reduction in biofilm formation with no bacteria counts in all dilution. The open circuit potential (OCP) tests in 0.9% NaCl confirmed that a-C shows a positive \OCP\ value, in contrast to Ag coating, thus enhancing the ionization of biocidal Ag+ due to the nano-galvanic couple activation. This result was confirmed by the inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES), which revealed a higher Ag ionization rate in the nanocomposite coating in comparison with the Ag coating. The surface of Ag/a-C and Ag coatings immersed in 0.9% NaCl were monitored by scanning electron microscopy (SEM) over a period of 24 hours, being found that the Ag ionization determined by ICP-OES was accompanied by an Ag nanoparticles coalescence and agglomeration in Ag/a-C coating.

Experimental validation of a proposed single-phase five-level active rectifier operating with model predictive current control

This paper presents a model predictive current control applied to a proposed single-phase five-level active rectifier (FLAR). This current control strategy uses the discrete-time nature of the active rectifier to define its state in each sampling interval. Although the switching frequency is not constant, this current control strategy allows to follow the reference with low total harmonic distortion (THDF). The implementation of the active rectifier that was used to obtain the experimental results is described in detail along the paper, presenting the circuit topology, the principle of operation, the power theory, and the current control strategy. The experimental results confirm the robustness and good performance (with low current THDF and controlled output voltage) of the proposed single-phase FLAR operating with model predictive current control.

Development of a semi-automatic self learning pattern recognition system for the control of electronic boards

This project was funded under the Applied Research Grants Scheme administered by Enterprise Ireland. The project was a partnership between Galway - Mayo Institute of Technology and an industrial company, Tyco/Mallinckrodt Galway. The project aimed to develop a semi - automatic, self - learning pattern recognition system capable of detecting defects on the printed circuits boards such as component vacancy, component misalignment, component orientation, component error, and component weld. The research was conducted in three directions: image acquisition, image filtering/recognition and software development. Image acquisition studied the process of forming and digitizing images and some fundamental aspects regarding the human visual perception. The importance of choosing the right camera and illumination system for a certain type of problem has been highlighted. Probably the most important step towards image recognition is image filtering, The filters are used to correct and enhance images in order to prepare them for recognition. Convolution, histogram equalisation, filters based on Boolean mathematics, noise reduction, edge detection, geometrical filters, cross-correlation filters and image compression are some examples of the filters that have been studied and successfully implemented in the software application. The software application developed during the research is customized in order to meet the requirements of the industrial partner. The application is able to analyze pictures, perform the filtering, build libraries, process images and generate log files. It incorporates most of the filters studied and together with the illumination system and the camera it provides a fully integrated framework able to analyze defects on printed circuit boards.

Optimisation of a surface mount technology process using a SnAgCu lead-free alloy

The impending introduction of lead-free solder in the manufacture of electrical and electronic products has presented the electronics industry with many challenges. European manufacturers must transfer from a tin-lead process to a lead-free process by July 2006 as a result of the publication of two directives from the European Parliament. Tin-lead solders have been used for mechanical and electrical connections on printed circuit boards for over fifty years and considerable process knowledge has been accumulated. Extensive literature reviews were conducted on the topic and as a result it was found there are many implications to be considered with the introduction of lead-free solder. One particular question that requires answering is; can lead-free solder be used in existing manufacturing processes? The purpose of this research is to conduct a comparative study of a tin-lead solder and a lead-free solder in two key surface mount technology (SMT) processes. The two SMT processes in question were the stencil printing process and the reflow soldering process. Unreplicated fractional factorial experimental designs were used to carry out the studies. The quality of paste deposition in terms of height and volume were the characteristics of interest in the stencil printing process. The quality of solder joints produced in the reflow soldering experiment was assessed using x-ray and cross sectional analysis. This provided qualitative data that was then uniquely scored and weighted using a method developed during the research. Nested experimental design techniques were then used to analyse the resulting quantitative data. Predictive models were developed that allowed for the optimisation of both processes. Results from both experiments show that solder joints of comparable quality to those produced using tin-lead solder can be produced using lead-free solder in current SMT processes.

Albuterol delivery in an in vitro pediatric ventilator lung model: comparison of jet, ultrasonic, and mesh nebulizers.

OBJECTIVE: : To determine the influence of nebulizer types and nebulization modes on bronchodilator delivery in a mechanically ventilated pediatric lung model. DESIGN: : In vitro, laboratory study. SETTING: : Research laboratory of a university hospital. INTERVENTIONS: : Using albuterol as a marker, three nebulizer types (jet nebulizer, ultrasonic nebulizer, and vibrating-mesh nebulizer) were tested in three nebulization modes in a nonhumidified bench model mimicking the ventilatory pattern of a 10-kg infant. The amounts of albuterol deposited on the inspiratory filters (inhaled drug) at the end of the endotracheal tube, on the expiratory filters, and remaining in the nebulizers or in the ventilator circuit were determined. Particle size distribution of the nebulizers was also measured. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: : The inhaled drug was 2.8% ± 0.5% for the jet nebulizer, 10.5% ± 2.3% for the ultrasonic nebulizer, and 5.4% ± 2.7% for the vibrating-mesh nebulizer in intermittent nebulization during the inspiratory phase (p < 0.01). The most efficient nebulizer was the vibrating-mesh nebulizer in continuous nebulization (13.3% ± 4.6%, p < 0.01). Depending on the nebulizers, a variable but important part of albuterol was observed as remaining in the nebulizers (jet and ultrasonic nebulizers), or being expired or lost in the ventilator circuit (all nebulizers). Only small particles (range 2.39-2.70 µm) reached the end of the endotracheal tube. CONCLUSIONS: : Important differences between nebulizer types and nebulization modes were seen for albuterol deposition at the end of the endotracheal tube in an in vitro pediatric ventilator-lung model. New aerosol devices, such as ultrasonic and vibrating-mesh nebulizers, were more efficient than the jet nebulizer.

The potassium impermeable apical membrane of insect epithelia: a target for development of safe pesticides

Columnar cell apical membranes (CCAM) in series with goblet cell apical membranes (GCAM) form an electroosmotic barrier separating the midgut lumen from epithelial cell cytoplasm. A unique K+ ATPase in GCAM generates three gradients across this barrier. A greater than 180 mV electrical gradient (lumen positive) drives amino acid uptake through voltage-dependent K+ symports. A greater than 1000-fold [H+] gradient (lumen alkaline) and a greater than 10-fold [K+] gradient (lumen concentrated) are adaptations to the high tannin and high K+ content, respectively, in dietary plant material. Agents which act on the apical membrane and disrupt the PD, H+, or K+ gradients are potential insecticides. Insect sensory epithelia and mammalian stria vascularis maintain similar PD and K+ gradients but would not be exposed to ingested anti-apical membrane insecticides. Following the demonstration by Sacchi et al. that Bacillus thuringiensis delta-endotoxin (Bt) induces specifically a K+ conductance increase in CCAM vesicles, we find that the K+ channel blocking agent, Ba2+, completely reverses Bt inhibition of the K+-carried short circuit current in the isolated midgut of Manduca sexta. Progress in characterizing the apical membrane includes finding that fluorosulfonylbenzoyladenosine binds specifically to certain GCAM polypeptides and that CCAM vesicles can be mass produced by Ca2+ or Mg2+ precipitation from Manduca sexta midgut.

Metabolic and respiratory effects of infused sodium acetate in healthy human subjects.

The metabolic and respiratory effects of intravenous 0.5 M sodium acetate (at a rate of 2.5 mmol/min during 120 min) were studied in nine normal human subjects. O2 consumption (VO2) and CO2 production (VCO2) were measured continuously by open-circuit indirect calorimetry. VO2 increased from 251 +/- 9 to 281 +/- 9 ml/min (P < 0.001), energy expenditure increased from 4.95 +/- 0.17 kJ/min baseline to 5.58 +/- 0.16 kJ/min (P < 0.001), and VCO2 decreased nonsignificantly (211 +/- 7 ml/min vs. 202 +/- 7 ml/min, NS). The extrapulmonary CO2 loss (i.e., bicarbonate generation and excretion) was estimated at 48 +/- 5 ml/min. This observation is consistent with 1 mol of bicarbonate generated from 1 mol of acetate metabolized. Alveolar ventilation decreased from 3.5 +/- 0.2 l/min basal to 3.1 +/- 0.2 l/min (P < 0.001). The minute ventilation (VE) to VO2 ratio decreased from 22.9 +/- 1.3 to 17.6 +/- 0.9 l/l (P < 0.005), arterial PO2 decreased from 93.2 +/- 1.9 to 78.7 +/- 1.6 mmHg (P < 0.0001), arterial PCO2 increased from 39.2 +/- 0.7 to 42.1 +/- 1.1 mmHg (P < 0.0001), pH from 7.40 +/- 0.005 to 7.50 +/- 0.007 (P < 0.005), and arterial bicarbonate concentration from 24.2 +/- 0.7 to 32.9 +/- 1.1 (P < 0.0001). These observations indicate that sodium acetate infusion results in substantial extrapulmonary CO2 loss, which leads to a relative decrease of total and alveolar ventilation.

Coronary magnetic resonance angiography for assessment of the stent lumen: a phantom study.

PURPOSE: To evaluate the feasibility of visualizing the stent lumen using coronary magnetic resonance angiography in vitro. MATERIAL AND METHODS: Nineteen different coronary stents were implanted in plastic tubes with an inner diameter of 3 mm. The tubes were positioned in a plastic container filled with gel and included in a closed flow circuit (constant flow 18 cm/sec). The magnetic resonance images were obtained with a dual inversion fast spin-echo sequence. For intraluminal stent imaging, subtraction images were calculated from scans with and without flow. Subsequently, intraluminal signal properties were objectively assessed and compared. RESULTS: As a function of the stent type, various degrees of in-stent signal attenuation were observed. Tantalum stents demonstrated minimal intraluminal signal attenuation. For nitinol stents, the stent lumen could be identified, but the intraluminal signal was markedly reduced. Steel stents resulted in the most pronounced intraluminal signal voids. CONCLUSIONS: With the present technique, radiofrequency penetration into the stents is strongly influenced by the stent material. Thesefindings may have important implicationsforfuture stent design and stent imaging strategies.

The joy of sex pheromones.

Sex pheromones provide an important means of communication to unite individuals for successful reproduction. Although sex pheromones are highly diverse across animals, these signals fulfil common fundamental roles in enabling identification of a mating partner of the opposite sex, the appropriate species and of optimal fecundity. In this review, we synthesize both classic and recent investigations on sex pheromones in a range of species, spanning nematode worms, insects and mammals. These studies reveal comparable strategies in how these chemical signals are produced, detected and processed in the brain to regulate sexual behaviours. Elucidation of sex pheromone communication mechanisms both defines outstanding models to understand the molecular and neuronal basis of chemosensory behaviours, and reveals how similar evolutionary selection pressures yield convergent solutions in distinct animal nervous systems. EMBO reports advance online publication 13 September 2013; doi:10.1038/embor.2013.140.

Differential distribution of tau proteins in developing cat cerebellum.

The differential distribution and phosphorylation of tau proteins in cat cerebellum was studied with two well characterized antibodies, TAU-1 and TAU-2. TAU-1 detects tau proteins in axons, and the epitope in perikarya and dendrites is masked by phosphorylation. TAU-2 detects a phosphorylation-independent epitope on tau proteins. The molecular composition of tau proteins in the range of 45 kD to 64 kD at birth changed after the first postnatal month to a set of several adult variants of higher molecular weights in the range of 59 kD to 95 kD. The appearance of tau proteins in subsets of axons corresponds to the axonal maturation of cerebellar local-circuit neurons in granular and molecular layers and confirms previous studies. Tau proteins were also identified in synapses by immunofluorescent double-staining with synapsin I, located in the pinceau around the Purkinje cells, and in glomeruli. Dephosphorylation of juvenile cerebellar tissue by alkaline phosphatase indicated indirectly the presence of differentially phosphorylated tau forms mainly in juvenile ages. Additional TAU-1 immunoreactivity was unmasked in numerous perikarya and dendrites of stellate cells, and in cell bodies of granule cells. Purkinje cell bodies were stained transiently at juvenile ages. During postnatal development, the intensity of the phosphate-dependent staining decreased, suggesting that phosphorylation of tau proteins in perikarya and dendrites may be essential for early steps in neuronal morphogenesis during cat cerebellum development.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Oxytocin enhances the inhibitory effects of diazepam in the rat central medial amygdala.

Oxytocin is a neuropeptide that can reduce neophobia and improve social affiliation. In vitro, oxytocin induces a massive release of GABA from neurons in the lateral division of the central amygdala which results in inhibition of a subpopulation of peripherally projecting neurons in the medial division of the central amygdala (CeM). Common anxiolytics, such as diazepam, act as allosteric modulators of GABA(A) receptors. Because oxytocin and diazepam act on GABAergic transmission, it is possible that oxytocin can potentiate the inhibitory effects of diazepam if both exert their pre, - respectively postsynaptic effects on the same inhibitory circuit in the central amygdala. We found that in CeM neurons in which diazepam increased the inhibitory postsynaptic current (IPSC) decay time, TGOT (a specific oxytocin receptor agonist) increased IPSC frequency. Combined application of diazepam and TGOT resulted in generation of IPSCs with increased frequency, decay times as well as amplitudes. While individual saturating concentrations of TGOT and diazepam each decreased spontaneous spiking frequency of CeM neurons to similar extent, co-application of the two was still able to cause a significantly larger decrease. These findings show that oxytocin and diazepam act on different components of the same GABAergic circuit in the central amygdala and that oxytocin can facilitate diazepam effects when used in combination. This raises the possibility that neuropeptides could be clinically used in combination with currently used anxiolytic treatments to improve their therapeutic efficacy.

Role of the hypocretin system in cocaine- and alcohol-related behaviors : evidence from hypocretin-deficient mice

RésuméL'addiction aux drogues est une maladie multifactorieile affectant toutes les strates de notre société. Cependant, la vulnérabilité à développer une addiction dépend de facteurs environnementaux, génétiques et psychosociaux. L'addiction aux drogues est décrite comme étant une maladie chronique avec un taux élevé de rechutes. Elle se caractérise par un besoin irrépressible de consommer une drogue et une augmentation progressive de la consommation en dépit des conséquences néfastes. Les mécanismes cérébraux responsables des dépendances aux drogues ne sont que partiellement élucidés, malgré une accumulation croissante d'évidences démontrant des adaptations au niveau moléculaire et cellulaire au sein des systèmes dopaminergique et glutamatergique. L'identification de nouveaux facteurs neurobiologiques responsables de la vulnérabilité aux substances d'abus est cruciale pour le développement de nouveaux traitements thérapeutiques capables d'atténuer et de soulager les symptômes liés à la dépendance aux drogues.Au cours des dernières années, de nombreuses études ont démontré qu'un nouveau circuit cérébral, le système hypocrétinergique, était impliqué dans plusieurs fonctions physiologiques, tel que l'éveil, le métabolisme énergétique, la motivation, le stress et les comportements liés aux phénomènes de récompense. Le système hypocrétinergique est composé d'environ 3000-4000 neurones issus de l'hypothalamus latéral projetant dans tout ie cerveau. Des souris transgéniques pour le gène des hypocrétines ont été générées et leur phénotype correspond à celui des animaux sauvages, excepté le fait qu'elles soient atteintes d'attaques de sommeil similaires à celles observées chez les patients narcoleptiques. H semblerait que les hypocrétines soient requises pour l'acquisition et l'expression de la dépendance aux drogues. Cependant, le mécanisme précis reste encore à être élucidé. Dans ce rapport, nous rendons compte des comportements liés aux phénomènes de récompense liés à l'alcool et à la cocaine chez les souris knock-out (KO), hétérozygotes (HET) et sauvages (WT).Nous avons, dans un premier temps, évalué l'impact d'injections répétées de cocaïne (15 mg/kg, ip) sur la sensibilisation locomotrice et sur le conditionnement place préférence. Nous avons pu observer que les souris WT, HET et KO exprimaient une sensibilisation locomotrice induite par une administration chronique de cocaïne, cependant les souris déficientes en hypocrétines démontraient une sensibilisation retardée et atténuée. Π est intéressant de mentionner que les mâles HET exprimaient une sensibilisation comportementale intermédiaire. Après normalisation des données, toutes les souris exprimaient une amplitude de sensibilisation similaire, excepté les souris mâles KO qui affichaient, le premier jour de traitement, une sensibilisation locomotrice réduite et retardée, reflétant un phénotype hypoactif plutôt qu'une altération de la réponse aux traitements chroniques de cocaïne. Contre toute attente, toutes les souris femelles exprimaient un pattern similaire de sensibilisation locomotrice à la cocaïne. Nous avons ensuite évalué l'effet d'un conditionnement comportemental à un environnement associé à des injections répétées de cocaine (15 mg / kg ip). Toutes les souris, quelque soit leur sexe ou leur génotype, ont manifesté une préférence marquée pour l'environnement apparié à la cocaïne. Après deux semaines d'abstinence à la cocaïne, les mâles et les femelles déficientes en hypocrétines n'exprimaient plus aucune préférence pour le compartiment précédemment associé à la cocaïne. Alors que les souris WT et HET maintenaient leur préférence pour le compartiment associé à la cocaïne. Pour finir, à l'aide d'un nouveau paradigme appelé IntelliCage®, nous avons pu évaluer la consommation de liquide chez les femelles WT, HET et KO. Lorsqu'il n'y avait que de l'eau disponible, nous avons observé que les femelles KO avaient tendance à moins explorer les quatre coins de la cage. Lorsque les souris étaient exposées à quatre types de solutions différentes (eau, ImM quinine ou 0.2% saccharine, alcool 8% et alcool 16%), les souris KO avaient tendance à moins consommer l'eau sucrée et les solutions alcoolisées. Cependant, après normalisation des données, aucune différence significative n'a pu être observée entre les différents génotypes, suggérant que la consommation réduite d'eau sucrée ou d'alcool peut être incombée à l'hypoactivité des souris KO.Ces résultats confirment que le comportement observé chez les souris KO serait dû à des compensations développementales, puisque la sensibilisation locomotrice et le conditionnement comportemental à la cocaïne étaient similaires aux souris HET et WT. En ce qui concerne la consommation de liquide, les souris KO avaient tendance à consommer moins d'eau sucrée et de solutions alcoolisées. Le phénotype hypoactif des souris déficientes en hypocrétine est probablement responsable de leur tendance à moins explorer leur environnement. Il reste encore à déterminer si l'expression de ce phénotype est la conséquence d'un état de vigilance amoindri ou d'une motivation diminuée à la recherche de récompense. Nos résultats suggèrent que les souris déficientes en hypocrétine affichent une motivation certaine à la recherche de récompense lorsqu'elles sont exposées à des environnements où peu d'efforts sont à fournir afin d'obtenir une récompense.AbstractDrug addiction is a multifactorial disorder affecting human beings regardless their education level, their economic status, their origin or even their gender, but the vulnerability to develop addiction depends on environmental, genetic and psychosocial dispositions. Drug addiction is defined as a chronic relapsing disorder characterized by compulsive drug seeking, with loss of control over drug intake and persistent maladaptive decision making in spite of adverse consequences. The brain mechanisms responsible for drug abuse remain partially unknown despite accumulating evidence delineating molecular and cellular adaptations within the glutamatergic and the dopaminergic systems. However, these adaptations do not fully explain the complex brain disease of drug addiction. The identification of other neurobiological factors responsible for the vulnerability to substance abuse is crucial for the development of promising therapeutic treatments able to alleviate signs of drug dependence.For the past few years, growing evidence demonstrated that a recently discovered brain circuit, the hypocretinergic system, is implicated in many physiological functions, including arousal, energy metabolism, motivation, stress and reward-related behaviors. The hypocretin system is composed of a few thousands neurons arising from the lateral hypothalamus and projecting to the entire brain. Hypocretin- deficient mice have been generated, and unexpectedly, their phenotype resembles that of wild type mice excepting sleep attacks strikingly similar to those of human narcolepsy patients. Evidence suggesting that hypocretins are required for the acquisition and the expression of drug addiction has also been reported; however the precise mechanism by which hypocretins modulate drug seeking behaviors remains a matter of debate. Here, we report alcohol and cocaine reward-related behaviors in hypocretin-deficient mice (KO), as well as heterozygous (HET) and wild type (WT) littermates.We first evaluated the impact of repeated cocaine injections (15 mg/kg, ip) on locomotor sensitization and conditioned place preference. We observed that WT, HET and KO mice exhibited behavioral sensitization following repeated cocaine administrations, but hypocretin deficient males displayed a delayed and attenuated response to chronic cocaine administrations. Interestingly, HET males exhibited an intermediate pattern of behavioral sensitization. However, after standardization of the post-injection data versus the period of habituation prior to cocaine injections, all mice displayed similar amplitudes of behavioral sensitization, except a reduced response in KO males on the first day, suggesting that the delayed and reduced cocaine-induced locomotor sensitization may reflect a hypoactive phenotype and probably not an altered response to repeated cocaine administrations. Unexpectedly, all female mice exhibited similar patterns of cocaine-induced behavioral sensitization. We then assessed the behavioral conditioning for an environment repeatedly paired with cocaine injections (15 mg/kg ip). All mice, whatever their gender or genotype, exhibited a robust preference for the environment previously paired with cocaine administrations. Noteworthy, following two weeks of cocaine abstinence, hypocretin-deficient males and females no longer exhibited any preference for the compartment previously paired with cocaine rewards whereas both WT and HET mice continued manifesting a robust preference. We finally assessed drinking behaviors in WT, HET and KO female mice using a novel paradigm, the IntelliCages®. We report here that KO females tended to less explore the four cage comers where water was easily available. When exposed to four different kinds of liquid solutions (water, ImM quinine or saccharine 0.2%, alcohol 8% and alcohol 16%), KO mice tended to less consume the sweet and the alcoholic beverages. However, after data standardization, no significant differences were noticed between genotypes suggesting that the hypoactive phenotype is most likely accountable for the trend regarding the reduced sweet or alcohol intake in KO.Taken together, the present findings confirm that the behavior seen in Hcrt KO mice likely reflects developmental compensations since only a slightly altered cocaine-induced behavioral sensitization and a normal behavioral conditioning with cocaine were observed in these mice compared to HET and WT littermates. With regards to drinking behaviors, KO mice barely displayed any behavioral changes but a trend for reducing sweet and alcoholic beverages. Overall, the most striking observation is the constant hypoactive phenotype seen in the hypocretin-deficient mice that most likely is accountable for their reduced tendency to explore the environment. Whether this hypoactive phenotype is due to a reduced alertness or reduced motivation for reward seeking remains debatable, but our findings suggest that the hypocretin-deficient mice barely display any altered motivation for reward seeking in environments where low efforts are required to access to a reward.

Assessment of total energy expenditure in free-living patients with cystic fibrosis.

The increase in resting energy expenditure (REE) reported in patients with cystic fibrosis (CF) does not necessarily imply an increase in total energy expenditure (TEE). In this study REE was assessed with open-circuit indirect calorimetry, and free-living 24-hour TEE with the heart rate method. Thirteen patients with CF, aged 8 to 24 years, with adequate nutritional status and moderately decreased pulmonary function, were studied. They were compared with 13 healthy control subjects matched for gender, age, height, and nutritional status. Resting energy expenditure was higher in patients with CF (1512 +/- 88 kcal/day) than in control subjects (1339 +/- 76 kcal/day; p less than 0.01), whereas free-living 24-hour TEE (2345 +/- 127 kcal/day and 2358 +/- 256 kcal/day, respectively) and net mechanical work efficiency of walking on a treadmill (20.4 +/- 0.7% and 19.8 +/- 0.6%, respectively) were similar. Respiratory quotient was higher in patients with CF than in control subjects at rest (0.834 +/- 0.009 vs 0.797 +/- 0.008; p less than 0.05), and tended to remain so during physical exercise, indicating a higher contribution of carbohydrate oxidation to energy expenditure. We conclude that in free living conditions, patients with CF can compensate for their increase in REE by a reduction in spontaneous physical activities or other yet undefined mechanisms.