Alveolar recruitment maneuver in refractory hypoxemia and lobar atelectasis after cardiac surgery: A case report

Abstract Objective This case report describes an unusual presentation of right upper lobe atelectasis associated with refractory hypoxemia to conventional alveolar recruitment maneuvers in a patient soon after coronary artery bypass grafting surgery. Method Results The alveolar recruitment with PEEP = 40cmH2O improved the patient’s atelectasis and hypoxemia. Conclusion In the present report, the unusual alveolar recruitment maneuver with PEEP 40cmH2O showed to be safe and efficient to reverse refractory hypoxemia and uncommon atelectasis in a patient after cardiac surgery.

Regressão espontânea de proteinose alveolar pulmonar: relato de caso

Relatamos o caso de uma mulher de 21 anos com história de seis meses de dispneia progressiva, tosse seca e perda de peso. A tomografia computadorizada de alta resolução revelou padrão de pavimentação em mosaico com áreas focais poupadas. A paciente foi submetida a biópsia pulmonar transbrônquica, que confirmou o diagnóstico de proteinose alveolar. Dois anos depois, sem tratamento, houve importante melhora das opacidades pulmonares.

Irrupção dentária estimulada pelo enxerto ósseo alveolar na região da fissura

Introdução: Esse trabalho tem como objetivo relatar um caso clínico de irrupção dentária estimulada após a realização de enxerto ósseo alveolar num paciente com fissura transforame unilateral. Relato clínico: Paciente DMS de 8 anos de idade compareceu ao setor de Ortodontia para dar início ao tratamento. Verificou-se a presença de fissura transforame unilateral direita, padrão esquelético Classe I, mordida cruzada posterior unilateral direita e presença de dentes supranumerários na região da fissura. Após o planejamento, foi realizada a Expansão Rápida da Maxila com HAAS borboleta seguida da instalação de contenção fixa. O Enxerto Ósseo Alveolar foi realizado posteriormente, a fim de corrigir o defeito ósseo causado pela fissura e favorecer a irrupção dos dentes adjacentes a essa região, possibilitando uma adequada finalização ortodôntica. Resultados obtidos: Após a realização do Enxerto Ósseo Alveolar e reanatomização dos dentes satisfatoriamente irrompidos na região da fissura, verificou-se uma adequada harmonia funcional e estética, também favorecida pela ortodontia corretiva. Conclusões: A presença de dentes na região da fissura constitui um fator que ocorre comumente e deve ser ponderado a fim de possibilitar melhores resultados no tratamento destes pacientes.

Laser therapy and pain-related behavior after injury of the inferior alveolar nerve: possible involvement of neurotrophins

Nerve-related complications have been frequently reported in dental procedures, and a very frequent type of occurrence involves the inferior alveolar nerve (IAN). The nerve injury in humans often results in persistent pain accompanied by allodynia and hyperalgesia. In this investigation, we used an experimental IAN injury in rats, which was induced by a Crile hemostatic clamp, to evaluate the effects of laser therapy on nerve repair. We also studied the nociceptive behavior (von Frey hair test) before and after the injury and the behavioral effects of treatment with laser therapy (emitting a wavelength of 904 nm, output power of 70 Wpk, a spot area of *0.1 cm2, frequency of 9500 Hz, pulse time 60 ns and an energy density of 6 J/cm2). As neurotrophins are essential for the process of nerve regeneration, we used immunoblotting techniques to preliminarily examine the effects of laser therapy on the expression of nerve growth factor (NGF) and brainderived neurotrophic factor (BDNF). The injured animals treated with laser exhibited an improved nociceptive behavior. In irradiated animals, there was an enhanced expression of NGF (53%) and a decreased BDNF expression (40%) after laser therapy. These results indicate that BDNF plays a locally crucial role in pain-related behavior development after IAN injury, increasing after lesions (in parallel to the installation of pain behavior) and decreasing with laser therapy (in parallel to the improvement of pain behavior). On the other hand, NGF probably contributes to the repair of nerve tissue, in addition to improving the pain-related behavior.

Phage display identification of CD100 in human atherosclerotic plaque macrophages and foam cells

Atherosclerosis is a complex disease in which vessels develop plaques comprising dysfunctional endothelium, monocyte derived lipid laden foam cells and activated lymphocytes. Considering that humans and animal models of the disease develop quite distinct plaques, we used human plaques to search for proteins that could be used as markers of human atheromas. Phage display peptide libraries were probed to fresh human carotid plaques, and a bound phage homologous to plexin B1, a high affinity receptor for CD100, was identified. CD100 is a member of the semaphorin family expressed by most hematopoietic cells and particularly by activated T cells. CD100 expression was analyzed in human plaques and normal samples. CD100 mRNA and protein were analyzed in cultured monocytes, macrophages and foam cells. The effects of CD100 in oxLDL-induced foam cell formation and in CD36 mRNA abundance were evaluated. Human atherosclerotic plaques showed strong labeling of CD100/SEMA4D. CD100 expression was further demonstrated in peripheral blood monocytes and in in vitro differentiated macrophages and foam cells, with diminished CD100 transcript along the differentiation of these cells. Incubation of macrophages with CD100 led to a reduction in oxLDL-induced foam cell formation probably through a decrease of CD36 expression, suggesting for the first time an atheroprotective role for CD100 in the human disease. Given its differential expression in the numerous foam cells and macrophages of the plaques and its capacity to decrease oxLDL engulfment by macrophages we propose that CD100 may have a role in atherosclerotic plaque development, and may possibly be employed in targeted treatments of these atheromas.

Evaluation of pyroptosis in macrophages using cytosolic delivery of purified flagellin

Pyroptosis is a molecularly controlled form of cell death that exhibits some features of apoptosis as well of necrosis. Pyroptosis is induced by inflammasome-activated caspase-1 or caspase-11 (caspase-4 in humans), as a result of distinct pathogenic or damage stimuli. Although pyroptosis displays some morphological and biochemical features of apoptosis, it has an inflammatory outcome due to the loss of plasma membrane integrity and the consequent release of intracellular contents, reminiscent to necrosis. Here, we use cytosolic delivery of purified flagellin as an experimental tool to trigger pyroptosis and describe potential methods to study this form of cell death. Finally, we discuss the advantages and limitations of these methods

Involvement of formyl peptide receptors in the stimulatory effect of crotoxin on macrophages co-cultivated with tumour cells

Crotoxin (CTX) is the main neurotoxic component of Crotalus durissus terrificus snake venom. It inhibits tumour growth and modulates the function of macrophages, which are essential cells in the tumour microenvironment. The present study investigated the effect of CTX on the secretory activity of monocultured macrophages and macrophages co-cultivated with LLC-WRC 256 cells. The effect of the macrophage secretory activities on tumour cell proliferation was also evaluated. Macrophages pre-treated with CTX (0.3 μg/mL) for 2 h were co-cultivated with LLC-WRC 256 cells, and the secretory activity of the macrophages was determined after 12, 24 and 48 h. The co-cultivation of CTX-treated macrophages with the tumour cells caused a 20% reduction in tumour cell proliferation. The production of both H2O2 and NO was increased by 41% and 29% after 24 or 48 h of co-cultivation, respectively, compared to the values for the co-cultures of macrophages of control. The level of secreted IL-1β increased by 3.7- and 3.2-fold after 12 h and 24 h of co-cultivation, respectively. Moreover, an increased level of LXA4 (25%) was observed after 24 h of co-cultivation, and a 2.3- and 2.1-fold increased level of 15-epi-LXA4 was observed after 24 h and 48 h, respectively. Boc-2, a selective antagonist of formyl peptide receptors, blocked both the stimulatory effect of CTX on the macrophage secretory activity and the inhibitory effect of these cells on tumour cell proliferation. Taken together, these results indicate that CTX enhanced the secretory activity of macrophages, which may contribute to the antitumour activity of these cells, and that activation of formyl peptide receptors appears to play a major role in this effect.

Uptake of oxLDL and IL-10 production by macrophages requires PAFR and CD36 recruitment into the same lipid rafts

Macrophage interaction with oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) leads to its differentiation into foam cells and cytokine production, contributing to atherosclerosis development. In a previous study, we showed that CD36 and the receptor for platelet-activating factor (PAFR) are required for oxLDL to activate gene transcription for cytokines and CD36. Here, we investigated the localization and physical interaction of CD36 and PAFR in macrophages stimulated with oxLDL. We found that blocking CD36 or PAFR decreases oxLDL uptake and IL-10 production. OxLDL induces IL-10 mRNA expression only in HEK293T expressing both receptors (PAFR and CD36). OxLDL does not induce IL-12 production. The lipid rafts disruption by treatment with βCD reduces the oxLDL uptake and IL-10 production. OxLDL induces co-immunoprecipitation of PAFR and CD36 with the constitutive raft protein flotillin-1, and colocalization with the lipid raft-marker GM1-ganglioside. Finally, we found colocalization of PAFR and CD36 in macrophages from human atherosclerotic plaques. Our results show that oxLDL induces the recruitment of PAFR and CD36 into the same lipid rafts, which is important for oxLDL uptake and IL-10 production. This study provided new insights into how oxLDL interact with macrophages and contributing to atherosclerosis development.

Interactions of inhaled nanoparticles with the alveolar-capillary barrier of the human respiratory tract

In dieser Arbeit wurden zytotoxische Effekte sowie die inflammatorische Reaktionen des distalen respiratorischen Traktes nach Nanopartikelexposition untersucht. Besondere Aufmerksamkeit lag auch auf der Untersuchung unterschiedlicher zellulärer Aufnahmewege von Nanopartikeln wie z.B. Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose oder auch Clathrin- und Caveolae-unabhängige Endozytose (mit möglicher Beteiligung von Flotillinen). Drei unterschiedliche Nanopartikel wurden hierbei gewählt: amorphes Silica (aSNP), Organosiloxan (AmorSil) und Poly(ethyleneimin) (PEI). Alle unterschiedlichen Materialien gewinnen zunehmend an Interesse für biomedizinische Forschungsrichtungen (drug and gene delivery). Insbesondere finden aSNPs auch in der Industrie vermehrt Anwendung, und stellen somit ein ernstzunehmendes Gesundheitsrisiko dar. Dieser wird dadurch zu einem begehrten Angriffsziel für pharmazeutische Verabreichungen von Medikamenten über Nanopartikel als Vehikel aber bietet zugleich auch eine Angriffsfläche für gesundheitsschädliche Nanomaterialien. Aus diesem Grund sollten die gesundheitsschädigenden Risiken, sowie das Schicksal von zellulär aufgenommenen NPs sorgfältig untersucht werden. In vivo Studien an der alveolaren-kapillaren Barriere sind recht umständlich. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit ein Kokulturmodel benutzt, dass die Alveolar-Kapillare Barrier in vivo nachstellt. Das Model besteht aus dem humanen Lungenepithelzelltyp (z.B. NCI H441) und einem humanen microvasculären Endothelzelltyp (z.B. ISO-HAS-1), die auf entgegengesetzten Seiten eines Transwell-Filters ausgesät werden und eine dichte Barriere ausbilden. Die NP Interaktion mit Zellen in Kokultur wurde mit denen in konventioneller Monokultur verglichen, in der Zellen 24h vor dem Experiment ausgesät werden. Diese Studie zeigt, dass nicht nur die polarisierte Eigenschaft der Zellen in Kokultur sondern auch die unmittelbare Nähe von Epithel und Endothelzelle ausschlaggebend für durch aSNPs verursachte Effekte ist. Im Hinblick auf inflammatorische Marker (sICAM, IL-6, IL8-Ausschüttung), reagiert die Kokultur auf aSNPs empfindlicher als die konventionelle Monokultur, wohingegen die Epithelzellen in der Kokultur auf zytotoxikologischer Ebene (LDH-Ausschüttung) unempfindlicher auf aSNPs reagierten als die Zellen in Monokultur. Aufnahmestudien haben gezeigt, dass die Epithelzellen in Kokultur entschieden weniger NPs aufnehmen. Somit zeigen die H441 in der Kokultur ähnliche epitheliale Eigenschaften einer schützenden Barriere, wie sie auch in vivo zu finden sind. Obwohl eine ausreichende Aufnahme von NPs in H441 in Kokultur erreicht werden konnte, konnte ein Transport von NPs durch die epitheliale Schicht und eine Aufnahme in die endotheliale Schicht mit den gewählten Inkubationszeiten nicht gezeigt werden. Eine Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose von NPs konnte mittels Immunfluoreszenz weder in der Mono- noch in der Kokultur nachgewiesen werden. Jedoch zeigte sich eine Akkumulation von NPs in Flotillin-1 und-2 enthaltende Vesikel in Epithelzellen aus beiden Kultursystemen. Ergebnisse mit Flotillin-inhibierten (siRNA) Epithelzellen, zeigten eine deutlich geringere Aufnahme von aSNPs. Zudem zeigte sich eine eine reduzierte Viabilität (MTS) von aSNP-behandelten Zellen. Dies deutet auf eine Beteiligung von Flotillinen an unbekannten (Clathrin oder Caveolae -unabhängig) Endozytosemechanismen und (oder) endosomaler Speicherung. Zusammenfassend waren die Aufnahmemechanismen für alle untesuchten NPs in konventioneller Monokultur und Kokultur vergleichbar, obwohl sich die Barriereeigenschaften deutlich unterscheiden. Diese Arbeit zeigt deutlich, dass sich die Zellen in Kokultur anders verhalten. Die Zellen erreichen hierbei einen höheren Differenzierungsgrad und eine Zellkommunikation mit anderen relevanten Zelltypen wird ermöglicht. Durch das Einbringen eines dritten relevanten Zelltyps in die Kokultur, des Alveolarmakrophagen (Zelllinie THP-1), welcher die erste Verteidigungsfront im Alveolus bildet, wird diese Aussage weiter bekräftigt. Erste Versuche haben gezeigt, dass die Triplekultur bezüglich ihrer Barriereeigenschaften und IL-8-Ausschüttung sensitiver auf z.B. TNF- oder LPS-Stimulation reagiert als die Kokultur. Verglichen mit konventionellen Monokulturen imitieren gut ausgebildete, multizelluräre Kokulturmodelle viel präziser das zelluläre Zusammenspiel im Körper. Darum liefern Nanopartikelinteraktionen mit dem in vitro-Triplekulturmodel aufschlussreichere Ergebnisse bezüglich umweltbedingter oder pharmazeutischer NP-Exposition in der distalen Lung als es uns bisher möglich war.

Observable stages and scheduling for alveolar remodeling following antemortem tooth loss

Zahnverlust zu Lebzeiten („antemortem tooth loss“, AMTL) kann als Folge von Zahnerkrankungen, Traumata, Zahnextraktionen oder extremer kontinuierlicher Eruption sowie als Begleiterscheinung fortgeschrittener Stadien von Skorbut oder Lepra auftreten. Nach dem Zahnverlust setzt die Wundheilung als Sekundärheilung ein, während der sich die Alveole mit Blut füllt und sich ein Koagulum bildet. Anschließend erfolgt dessen Umwandlung in Knochengewebe und schließlich verstreicht die Alveole derart, dass sie makroskopisch nicht mehr erkannt werden kann. Der Zeitrahmen der knöchernen Konsolidierung des Kieferkammes ist im Detail wenig erforscht. Aufgrund des gehäuften Auftretens von AMTL in menschlichen Populationen, ist die Erarbeitung eines Zeitfensters, mit dessen Hilfe durch makroskopische Beobachtung des Knochens die Zeitspanne seit dem Zahnverlust („time since tooth loss“, TSL) ermittelt werden kann, insbesondere im archäologischen Kontext äußerst wertvoll. Solch ein Zeitschema mit Angaben über die Variabilität der zeitlichen Abläufe bei den Heilungsvorgängen kann nicht nur in der Osteologie, sondern auch in der Forensik, der allgemeinen Zahnheilkunde und der Implantologie nutzbringend angewandt werden. rnrnNach dem Verlust eines Zahnes wird das Zahnfach in der Regel durch ein Koagulum aufgefüllt. Das sich bildende Gewebe wird rasch in noch unreifen Knochen umgewandelt, welcher den Kieferknochen und auch die angrenzenden Zähne stabilisiert. Nach seiner Ausreifung passt sich das Gewebe schließlich dem umgebenden Knochen an. Das Erscheinungsbild des Zahnfaches während dieses Vorgangs durchläuft verschiedene Stadien, welche in der vorliegenden Studie anhand von klinischen Röntgenaufnahmen rezenter Patienten sowie durch Untersuchungen an archäologischen Skelettserien identifiziert wurden. Die Heilungsvorgänge im Zahnfach können in eine prä-ossale Phase (innerhalb einer Woche nach Zahnverlust), eine Verknöcherungsphase (etwa 14 Wochen nach Zahnverlust) und eine ossifizierte bzw. komplett verheilte Phase (mindestens 29 Wochen nach Zahnverlust) eingeteilt werden. Etliche Faktoren – wie etwa die Resorption des Interdentalseptums, der Zustand des Alveolarknochens oder das Individualgeschlecht – können den normalen Heilungsprozess signifikant beschleunigen oder hemmen und so Unterschiede von bis zu 19 Wochen verursachen. Weitere Variablen wirkten sich nicht signifikant auf den zeitlichen Rahmen des Heilungsprozesse aus. Relevante Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Variabeln wurden ungeachtet der Alveolenauffüllung ebenfalls getestet. Gruppen von unabhängigen Variabeln wurden im Hinblick auf Auffüllungsgrad und TSL in multivariablen Modellen untersucht. Mit Hilfe dieser Ergebnisse ist eine grobe Einschätzung der Zeitspanne nach einem Zahnverlust in Wochen möglich, wobei die Einbeziehung weiterer Parameter eine höhere Präzision ermöglicht. rnrnObwohl verschiedene dentale Pathologien in dieser Studie berücksichtigt wurden, sollten zukünftige Untersuchungen genauer auf deren potenzielle Einflussnahme auf den alveolaren Heilungsprozess eingehen. Der kausale Zusammenhang einiger Variablen (wie z. B. Anwesenheit von Nachbarzähnen oder zahnmedizinische Behandlungen), welche die Geschwindigkeit der Heilungsrate beeinflussen, wäre von Bedeutung für zukünftige Untersuchungen des oralen Knochengewebes. Klinische Vergleichsstudien an forensischen Serien mit bekannter TSL oder an einer sich am Anfang des Heilungsprozesses befindlichen klinischen Serie könnten eine Bekräftigung dieser Ergebnisse liefern.

Leishmania major parasites and their interaction with human macrophages

First both life stages of Leishmania major (L. major) FEBNI parasites, promastigotes as well as amastigotes, were characterized. We found that the virulence marker GP63 and cysteine peptidase b (Cpb) were higher expressed by axenic amastigotes as compared to promastigotes. In addition to the L. major FEBNI strain, we applied and successfully modified our novel in vitro method to generate axenic amastigotes of the L. major Friedlin and 5ASKH strains. Interestingly, these L. major strains needed another temperature to be transferred into amastigotes in the axenic culture system. Investigating apoptosis mechanisms in both parasite life stages of L. major FEBNI we found both ROS dependent and independent cell death mechanisms. Focusing on promastigote and amastigote interaction with pro-inflammatory (MF I) and anti-inflammatory (MF II) macrophages we found amastigotes to be more infective as compared to promastigotes. Moreover, we could demonstrate that pro-inflammatory MF I were less susceptible to infection than anti-inflammatory MF II. Finally we investigated parasite stage-specific responses of MF I + II and their defense mechanisms against L. major. Using knockdown techniques for primary human macrophages we identified a new mechanism enabling intracellular killing of promastigotes inside MF I. This mechanism depends on the antimicrobial molecule cathelicidin (LL-37).

Expression, regulation and clinical significance of soluble and membrane CD14 receptors in pediatric inflammatory lung diseases

BACKGROUND: Inflammatory lung diseases are a major morbidity factor in children. Therefore, novel strategies for early detection of inflammatory lung diseases are of high interest. Bacterial lipopolysaccharide (LPS) is recognized via Toll-like receptors and CD14. CD14 exists as a soluble (sCD14) and membrane-associated (mCD14) protein, present on the surface of leukocytes. Previous studies suggest sCD14 as potential marker for inflammatory diseases, but their potential role in pediatric lung diseases remained elusive. Therefore, we examined the expression, regulation and significance of sCD14 and mCD14 in pediatric lung diseases. METHODS: sCD14 levels were quantified in serum and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of children with infective (pneumonia, cystic fibrosis, CF) and non-infective (asthma) inflammatory lung diseases and healthy control subjects by ELISA. Membrane CD14 expression levels on monocytes in peripheral blood and on alveolar macrophages in BALF were quantified by flow cytometry. In vitro studies were performed to investigate which factors regulate sCD14 release and mCD14 expression. RESULTS: sCD14 serum levels were specifically increased in serum of children with pneumonia compared to CF, asthma and control subjects. In vitro, CpG induced the release of sCD14 levels in a protease-independent manner, whereas LPS-mediated mCD14 shedding was prevented by serine protease inhibition. CONCLUSIONS: This study demonstrates for the first time the expression, regulation and clinical significance of soluble and membrane CD14 receptors in pediatric inflammatory lung diseases and suggests sCD14 as potential marker for pneumonia in children.

Alveolar inflammation in cystic fibrosis

In infected lungs of the cystic fibrosis (CF) patients, opportunistic pathogens and mutated cystic fibrosis transmembrane conductance regulator protein (CFTR) contribute to chronic airway inflammation that is characterized by neutrophil/macrophage infiltration, cytokine release and ceramide accumulation. We sought to investigate CF lung inflammation in the alveoli.

Update on macrophage clearance of inhaled micro- and nanoparticles

Lung macrophages, that is, the intravascular, interstitial, pleural, and surface macrophages, are part of the mononuclear phagocyte system. They are derived from the hematopoietic stem cell in the bone marrow with the monocytes as their putative precursors. Macrophages residing on the inner surfaces of the lungs and immersed within the lung lining layer, that is, the alveolar and the airway macrophages, are constantly exposed to the environment; it is those cells that are recognized as first line of cellular host defense.