Impact of congenital calcitonin deficiency due to dysgenetic hypothyroidism on bone mineral density

The objective of the present study was to determine the effect of chronic calcitonin deficiency on bone mass development. The results of 11 patients with thyroid dysgenesis (TD) were compared to those of 17 normal individuals (C) and of 9 patients with other forms of hypothyroidism (OH): 4 with hypothyroidism due to inborn errors of thyroid hormone synthesis and 5 with Hashimoto's thyroiditis. The subjects received an intravenous calcium stimulus and blood was collected for the determination of ionized calcium (Ca2+), calcitonin, and intact parathyroid hormone. Bone mineral density (BMD) was determined by dual-energy X-ray absorptiometry. After calcium administration the levels of Ca2+ in the two groups of hypothyroidism were significantly higher than in the normal control group (10 min after starting calcium infusion: C = 1.29 ± 0.08 vs TD = 1.34 ± 0.03 vs OH = 1.34 ± 0.02 mmol/l; P < 0.05), and only the TD group showed no calcitonin response (5 min after starting calcium infusion: C = 27.9 ± 5.8 vs TD = 6.6 ± 0.3 vs OH = 43.0 ± 13.4 ng/l). BMD values did not differ significantly between groups (L2-L4: C = 1.116 ± 0.02 vs TD = 1.109 ± 0.03 vs OH = 1.050 ± 0.04 g/cm²). These results indicate that early deficiency of calcitonin secretion has no detrimental effect on bone mass development. Furthermore, the increased calcitonin secretion observed in patients with inborn errors of thyroid hormone biosynthesis does not confer any advantage in terms of BMD.

Newborn screening for biotinidase deficiency in Brazil: biochemical and molecular characterizations

Biotinidase deficiency is an inherited metabolic disorder characterized by neurological and cutaneous symptoms. Fortunately, it can be treated and the symptoms prevented by oral administration of the vitamin biotin. Using dried blood-soaked filter paper cards, biotinidase activity was determined in the sera of 225,136 newborns in Brazil. Mutation analysis performed on DNA from 21 babies with low serum biotinidase activity confirmed that 3 had profound biotinidase deficiency (less than 10% of mean normal sera biotinidase activity), 10 had partial biotinidase deficiency (10 to 30% of mean normal serum activity), 1 was homozygous for partial biotinidase deficiency, 4 were heterozygous for either profound or partial deficiency, and 3 were normal. Variability in serum enzyme activities and discrepancies with mutation analyses were probably due to inappropriate handling and storage of samples sent to the laboratory. Obtaining an appropriate control serum at the same time as that of the suspected child will undoubtedly decrease the false-positive rate (0.09%). Mutation analysis can be used to confirm the genotype of these children. The estimated incidence of biotinidase deficiency in Brazil is about 1 in 9,000, higher than in most other countries. Screening and treatment of biotinidase deficiency are effective and warranted. These results strongly suggest that biotinidase deficiency should be included in the newborn mass screening program of Brazil.

Morphological and functional alterations of the intestine of rats with iron-deficiency anemia

The present study was designed to assess the intestinal absorption of D-xylose and jejunal morphometry in rats with iron-deficiency anemia. Male Wistar rats were randomly divided into a control group (diet containing 50 mg Fe/kg, N = 12) and an anemic group (diet containing <5 mg Fe/kg, N = 12). The animals were housed in individual metabolic cages and deionized water and diet were provided ad libitum for 6 weeks. Hemoglobin and hematocrit were determined at 0, 2, 4, and 6 weeks. At the end of the study the rats were submitted to a D-xylose absorption test (50 mg/100 g body weight) and sacrificed and a jejunal specimen was obtained for morphometric study. At the end of the study the hemoglobin and hematocrit of the anemic rats (8.7 ± 0.9 g/dl and 34.1 ± 2.9%, respectively) were significantly (P < 0.05) lower than those of the controls (13.9 ± 1.4 g/dl and 47.1 ± 1.5%, respectively). There was no statistical difference in D-xylose absorption between the anemic (46.5 ± 7.4%) and control (43.4 ± 9.0%) groups. The anemic animals presented statistically greater villus height (445.3 ± 36.8 µm), mucosal thickness (614.3 ± 56.3 µm) and epithelial surface (5063.0 ± 658.6 µm) than control (371.8 ± 34.3, 526.7 ± 62.3 and 4401.2 ± 704.4 µm, respectively; P < 0.05). The increase in jejunum villus height, mucosal thickness and epithelial surface in rats with iron-deficiency anemia suggests a compensatory intestinal mechanism to increase intestinal iron absorption.

N-terminal prohormone brain natriuretic peptide (NT-proBNP) as a noninvasive marker for restrictive syndromes

Constrictive pericarditis (CP) and restrictive cardiomyopathy share many similarities in both their clinical and hemodynamic characteristics and N-terminal prohormone brain natriuretic peptide (NT-proBNP) is a sensitive marker of cardiac diastolic dysfunction. The objectives of the present study were to determine whether serum NT-proBNP was high in patients with endomyocardial fibrosis (EMF) and CP, and to investigate how this relates to diastolic dysfunction. Thirty-three patients were divided into two groups: CP (16 patients) and EMF (17 patients). The control group consisted of 30 healthy individuals. Patients were evaluated by bidimensional echocardiography, with restriction syndrome evaluated by pulsed Doppler of the mitral flow and serum NT-proBNP measured by immunoassay and detected by electrochemiluminescence. Spearman correlation coefficient was used to analyze the association between log NT-proBNP and echocardiographic parameters. Log NT-proBNP was significantly higher (P < 0.05) in CP patients (log mean: 2.67 pg/mL; 95%CI: 2.43-2.92 log pg/mL) and in EMF patients (log mean: 2.91 pg/mL; 95%CI: 2.70-3.12 log pg/mL) compared with the control group (log mean: 1.45; 95%CI: 1.32-1.60 log pg/mL). There were no statistical differences between EMF and CP patients (P = 0.689) in terms of NT-proBNP. The NT-proBNP log tended to correlate with peak velocity of the E wave (r = 0.439; P = 0.060, but not with A wave (r = -0.399; P = 0.112). Serum NT-proBNP concentration can be used as a marker to detect the presence of diastolic dysfunction in patients with restrictive syndrome; however, serum NT-proBNP levels cannot be used to differentiate restrictive cardiomyopathy from CP.

An interleukin-33/ST2 signaling deficiency reduces overt pain-like behaviors in mice

Interleukin (IL)-33, the most recent member of the IL family of cytokines, signals through the ST2 receptor. IL-33/ST2 signaling mediates antigen challenge-induced mechanical hyperalgesia in the joints and cutaneous tissues of immunized mice. The present study asked whether IL-33/ST2 signaling is relevant to overt pain-like behaviors in mice. Acetic acid and phenyl-p-benzoquinone induced significant writhing responses in wild-type (WT) mice; this overt nociceptive behavior was reduced in ST2-deficient mice. In an antigen-challenge model, ST2-deficient immunized mice had reduced induced flinch and licking overt pain-like behaviors. In the formalin test, ST2-deficient mice also presented reduced flinch and licking responses, compared with WT mice. Naive WT and ST2-deficient mice presented similar responses in the rota-rod, hot plate, and electronic von Frey tests, indicating no impairment of motor function or alteration in basal nociceptive responses. The results demonstrate that IL-33/ST2 signaling is important in the development of overt pain-like behaviors.

Cytokine expression patterns and mesenchymal stem cell karyotypes from the bone marrow microenvironment of patients with myelodysplastic syndromes

The purpose of this study was to explore cytokine expression patterns and cytogenetic abnormalities of mesenchymal stem cells (MSCs) from the bone marrow microenvironment of Chinese patients with myelodysplastic syndromes (MDS). Bone marrow samples were obtained from 30 cases of MDS (MDS group) and 30 healthy donors (control group). The expression pattern of cytokines was detected by customized protein array. The karyotypes of MSCs were analyzed using fluorescence in situ hybridization. Compared with the control group, leukemia inhibitory factor, stem cell factor (SCF), stromal cell-derived factor (SDF-1), bone morphogenetic protein 4, hematopoietic stem cell (HSC) stimulating factor, and transforming growth factor-β in the MDS group were significantly downregulated (P<0.05), while interferon-γ (IFN-γ), tumor necrosis factor-α (TNF-α), and programmed death ligand (B7-H1) were significantly upregulated (P<0.05). For chromosome abnormality analysis, the detection rate of abnormal karyotypes (+8, -8, -20, 20q-, -Y, -7, 5q-) was 30% in the MDS group and 0% in the control group. In conclusion, the up- and downregulated expression of these cytokines might play a key role in the pathogenesis of MDS. Among them, SCF and SDF-1 may play roles in the apoptosis of HSCs in MDS; and IFN-γ, TNF-α, and B7-H1 may be associated with apoptosis of bone marrow cells in MDS. In addition, the abnormal karyotypes might be actively involved in the pathogenesis of MDS. Further studies are required to determine the role of abnormal karyotypes in the occurrence and development of MDS.

Deficiency of sex hormones does not affect 17-ß-estradiol-induced coronary vasodilation in the isolated rat heart

The relaxation of coronary arteries by estrogens in the coronary vascular beds of naive and hypertensive rats has been well described. However, little is known about this action in gonadectomized rats. We investigated the effect of 17-ß-estradiol (E2) in coronary arteries from gonadectomized rats, as well as the contributions of endothelium-derived factors and potassium channels. Eight-week-old female and male Wistar rats weighing 220-300 g were divided into sham-operated and gonadectomized groups (n=9−12 animals per group). The baseline coronary perfusion pressure (CPP) was determined, and the vasoactive effects of 10 μM E2 were assessed by bolus administration before and after endothelium denudation or by perfusion with NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), indomethacin, clotrimazole, L-NAME plus indomethacin, L-NAME plus clotrimazole or tetraethylammonium (TEA). The CPP differed significantly between the female and sham-operated male animals. Gonadectomy reduced the CPP only in female rats. Differences in E2-induced relaxation were observed between the female and male animals, but male castration did not alter this response. For both sexes, the relaxation response to E2 was, at least partly, endothelium-dependent. The response to E2 was reduced only in the sham-operated female rats treated with L-NAME. However, in the presence of indomethacin, clotrimazole, L-NAME plus indomethacin or L-NAME plus clotrimazole, or TEA, the E2 response was significantly reduced in all groups. These results highlight the importance of prostacyclin, endothelium-derived hyperpolarizing factor, and potassium channels in the relaxation response of coronary arteries to E2 in all groups, whereas nitric oxide may have had an important role only in the sham-operated female group.

Mechanisms of lipid malabsorption in Cystic Fibrosis: the impact of essential fatty acids deficiency

Affiliation: CHU-Sainte-Justine, Université de Montréal

Élaboration d’un anticorps chimère anti-gp350 comme traitement prophylactique éventuel des syndromes lymphoprolifératifs B chez les greffés

Le virus Epstein-Barr (VEB) est fortement associé au développement de syndromes lymphoprolifératifs (SLP) en greffe pédiatrique. Ce virus a la capacité d’immortaliser les lymphocytes B et de provoquer leur prolifération incontrôlée chez l’hôte immunodéprimé. Plusieurs études démontrent que le cycle lytique du virus jouerait un rôle primordial dans la genèse des SLP en produisant des particules virales pouvant infecter les cellules B adjacentes. Chez un individu immunodéprimé, ces cellules B nouvellement infectées peuvent donner naissance à une expansion lymphocytaire. Le projet présenté dans ce mémoire fait partie d’un programme de recherche visant à élucider le rôle de l’infection productive par le VEB dans le développement des SLP. L’objectif précis de ce projet est de développer un anticorps monoclonal chimère contre la glycoprotéine gp350 du VEB dans le but de neutraliser le virus et d’ainsi prévenir son entrée dans les cellules B. Notre laboratoire a construit une version chimère de l’anticorps monoclonal murin 72A1, lequel se lie à la gp350 et bloque l’infection. Les premiers essais ont révélé la présence de chaînes non fonctionnelles (aberrantes) dans l’hybridome produisant l’anticorps 72A1. La construction de la chaîne légère authentique est maintenant complète alors que celle de la chaîne lourde est toujours en cours. Le processus de caractérisation de l’anticorps chimère inclura des essais de cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC). Dans cette optique, une lignée cellulaire exprimant de façon stable la gp350 a été établie. Notre anticorps chimère anti-gp350 pourrait éventuellement être utilisé comme thérapie préventive chez les greffés présentant un risque élevé de SLP en empêchant l’infection des cellules B adjacentes.

Impact of (pro)renin receptor deficiency in adipose tissue using a genetically engineered mouse model

La stimulation du récepteur de la rénine/prorénine [(P) RR], un membre récemment découvert du système rénine-angiotensine (SRA), augmente l'activité du SRA et des voies de signalisation angiotensine II-indépendante. Pour étudier l'impact potentiel du (P)RR dans le développement de l`obésité, nous avons émis l'hypothèse que les souris déficientes en (P)RR uniquement dans le tissus adipeux (KO) auront une diminution du poids corporel en ciblant le métabolisme du tissu adipeux, l'activité locomoteur et/ou la prise alimentaire. Ainsi, des souris KO ont été générées en utilisant la technologie Cre/Lox. Le gain de poids et la prise alimentaire ont été évalués hebdomadairement dans les mâles et femelles KO et de type sauvage (WT) pendant 4 semaines alors qu’ils étaient maintenu sur une diète normal. De plus, un groupe de femelles a été placé pour 6 semaines sur une diète riche en gras et en glucides (HF/HC). La composition corporelle et l'activité ambulatoire ont été évaluées par l’EchoMRI et à l’aide de cages Physioscan, respectivement. Les tissus adipeux ont été prélevés et pesés. De plus, les gras péri-gonadaux ont été utilisés pour le microarray. Finalement, le niveaux d'expression d'ARNm du (P)RR ont été évalués. Comme le gène du (P)RR est situé sur le chromosome X, les mâles étaient des KOs complets et les femelles étaient des KOs partielles. Les souris KO avaient un poids corporel significativement plus petit par rapport à WT, les différences étant plus prononcées chez les mâles. De plus, les femelles KOs étaient résistantes à l'obésité lorsqu'elles ont été placées sur la diète HF/HC et donc elles avaient significativement moins de masse grasse par rapport aux WTs. L’analyse histologique des gras péri-gonadaux des KOs nous ont dévoilés qu’il avait une réduction du nombre d'adipocytes mais de plus grande taille. Bien qu'il n'y ait eu aucun changement dans la consommation alimentaire, une augmentation de près de 3 fois de l'activité ambulatoire a été détectée chez les mâles. De plus, nous avons observé que leurs tibias étaient de longueur réduite ce qui suggère fortement l'affection de leur développement. Les gras péri-gonadaux des souris KO avaient une expression réduite de l`ABLIM2 (Actin binding LIM protein family, member 2) qui est associé avec le diabète de type II chez l'humain. Ainsi, les données recueillies suggèrent fortement que le (P)RR est impliquée dans la régulation du poids corporelle.

Regulation of excitotoxicity in thiamine deficiency : role of glutamate transporters.

L’excitotoxicité est un mécanisme physiopathologique majeur impliqué dans la pathogenèse de la déficience en thiamine (DT). Dans les régions cérébrales vulnérables à la DT, on observe une mort cellulaire induite par excitotoxicité dont l’origine semble être la conséquence d’une perturbation du métabolisme énergétique mitochondrial, d’une dépolarisation membranaire soutenue et d’une diminution de l’absorption du glutamate par les astrocytes suite à la diminution de l’expression des transporteurs EAAT1 et EAAT2. Il est clairement établi que le glutamate joue un rôle central dans l’excitotoxicité lors de la DT. Ainsi, la mise en évidence des mécanismes impliqués dans la diminution de l’expression des transporteurs du glutamate est essentielle à la compréhension de la physiopathologie de la DT. L’objectif de cette thèse consiste en l’étude de la régulation des transporteurs astrocytaires du glutamate et la mise au point de stratégies thérapeutiques ciblant la pathogenèse de l’excitotoxicité lors de l’encéphalopathie consécutive à la DT. Les principaux résultats de cette thèse démontrent des perturbations des transporteurs du glutamate à la fois dans des modèles animaux de DT et dans des astrocytes en culture soumis à une DT. La DT se caractérise par la perte du variant d’épissage GLT-1b codant pour un transporteur du glutamate dans le thalamus et le colliculus inférieur, les régions cérébrales affectées lors d’une DT, en l’absence de modification des niveaux d’ARNm. Ces résultats suggèrent une régulation post-transcriptionnelle de l’expression des transporteurs du glutamate en condition de DT. Les études basées sur l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des facteurs de transcription NFkB et de l’enzyme nucléaire poly(ADP)ribose polymérase-1 (PARP-1) démontrent que la régulation de l’expression du transporteur GLT-1 est sous le contrôle de voies de signalisation NFkB dépendantes de PARP-1. Cette étude démontre une augmentation de l’activation de PARP-1 et de NFkB dans les régions vulnérables chez le rat soumis à une DT et en culture d’astrocytes DT. L’inhibition pharmacologique du facteur de transcription NFkB par le PDTC induit une augmentation des niveaux d’expression de GLT-1, tandis que l’inhibition de PARP-1 par le DPQ conduit à l’inhibition de l’hyperactivation de NFkB observée lors de DT. L’ensemble de ces résultats met en évidence un nouveau mécanisme de régulation des transporteurs du glutamate par l’activation de PARP-1. L’accumulation de lactate est une caractéristique de la DT. Un traitement avec le milieu de culture d’astrocytes en condition de DT sur des cultures d’astrocytes naïfs induit une diminution de l’expression de GLT-1 ainsi qu’une inhibition de la capacité d’absorption du glutamate par les astrocytes naïfs. En revanche, l’administration de lactate exogène ne modifie pas le niveau d’expression protéique de GLT-1. Ainsi, des facteurs solubles autres que le lactate sont sécrétés par des astrocytes en condition de perturbation métabolique et peuvent potentiellement réguler l’activité des transporteurs du glutamate et contribuer à la pathogenèse du syncytium astroglial. En outre, la ceftriaxone, un antibiotique de la famille des β-lactamines, augmente de façon différentielle l’expression du variant-d’épissage GLT-1 dans le colliculus inférieur chez le rat DT et en culture d’astrocytes DT. Ces résultats suggèrent que la ceftriaxone peut constituer une avenue thérapeutique dans la régulation de l’activité des transporteurs du glutamate lors de DT. Pour conclure, la mort cellulaire d’origine excitotoxique lors de DT survient en conséquence d’une dysfonction mitochondriale associée à une perturbation du métabolisme énergétique cérébral. La modification de l’expression des transporteurs du gluatamate est sous le contrôle des voies de signalisation NFkB dépendantes du facteur PARP-1. De plus, l’inhibition métabolique et l’augmentation des sécrétions de lactate observées lors de DT peuvent également constituer un autre mécanisme physiopathologique expliquant la diminution d’expression des transporteurs de glutamate. Enfin, la ceftriaxone pourrait représenter une stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement de la régulation de l’expression des transporteurs du glutamate et de la perte neuronale associés à l’excitotoxicité observée lors de DT.

Bridging Knowledge Gaps in the Management of Acute Coronary Syndromes

Contexte L’occlusion d’une artère du cœur cause un syndrome coronarien aigu (SCA) soit avec une élévation du segment ST (IAMEST) ou sans élévation du segment ST (1). Le traitement des patients avec un IAMEST requiert soit une intervention coronarienne d’urgence (ICP primaire) ou une thérapie fibrinolytique (FL). La thérapie FL peut être administrée soit dans un contexte pré-hospitalier (PHL) ou à l’hôpital. Une prise en charge précoce des patients avec SCA peut être améliorée par un simple indice de risque. Objectifs Les objectifs de cette thèse étaient de : 1) comparer l’ICP primaire et la thérapie FL (2); décrire plusieurs systèmes internationaux de PHL; (3) développer et valider un indice de risque simplifié pour une stratification précoce des patients avec SCA. Méthodes Nous complétons des méta-analyses, de type hiérarchique Bayésiennes portant sur l’effet de la randomisation, d’études randomisées et observationnelles; complétons également un sondage sur des systèmes internationaux de PHL; développons et validons un nouvel indice de risque pour ACS (le C-ACS). Résultats Dans les études observationnelles, l’ICP primaire, comparée à la thérapie FL, est associée à une plus grande réduction de la mortalité à court-terme; mais ce sans bénéfices concluants à long terme. La FL pré-hospitalière peut être administrée par des professionnels de la santé possédant diverses expertises. Le C-ACS a des bonnes propriétés discriminatoires et pourrait être utilisé dans la stratification des patients avec SCA. Conclusion Nous avons comblé plusieurs lacunes importantes au niveau de la connaissance actuelle. Cette thèse de doctorat contribuera à améliorer l’accès à des soins de qualité élevée pour les patients ayant un SCA.

Warfarin-induced vitamin K deficiency is associated with cognitive and behavioral perturbations, and alterations in brain sphingolipids in rats

La Vitamine K (VK) est largement reconnue pour son rôle dans la coagulation sanguine toutefois, de plus en plus de travaux indiquent son implication dans la fonction cérébrale. La VK est requise pour l'activation de différentes protéines, par exemple la protéine Gas6, et la ménaquinone-4 (MK-4), le principal vitamère K dans le cerveau, est impliquée dans le métabolisme des sphingolipides. Dans un rapport précédent, nous avons montré qu'un régime alimentaire faible en VK tout au long de la vie était associé à des déficits cognitifs chez des rats âgés. La warfarine sodique est un puissant antagoniste de la VK qui agit en bloquant le cycle de la VK, provoquant un «déficit relatif de VK » au niveau cellulaire. À la lumière du rôle émergent de la VK dans le cerveau, la warfarine pourrait représenter un facteur de risque pour la fonction cérébrale. Ce travail est donc pertinente en raison de la forte proportion d'adultes traîtés à la warfarine sodique. Dans la présente étude, 14 rats mâles Wistar ont été traités avec 14 mg de warfarine/kg /jour (dans l'eau potable) et des injections sous-cutanées de VK (85 mg/kg), 3x/sem, pendant 10 semaines. Quatorze rats témoins ont été traités avec de l'eau normale et injectés avec une solution saline. Les rats ont été soumis à différents tests comportementaux après quoi les niveaux de phylloquinone, MK-4, sphingolipides (cérébroside, sulfatide, sphingomyéline, céramide et gangliosides), et les sous-types de gangliosides (GT1b, GD1a, GM1, GD1b), ont été évalués dans différentes régions du cerveau. Comparativement aux rats du groupe contrôle, les rats traités à la warfarine présentaient des latences plus longues au test de la piscine de Morris (p <0,05) ainsi qu'une hypoactivité et un comportement exploratoire plus faible au test de « l’open field » (p <0,05). Le traitement par warfarine a également entraîné une diminution spectaculaire du niveau de MK-4 dans toutes les régions du cerveau (p <0,001), une altération des concentrations de sphingolipidiques, en particulier dans le cortex frontal et le mésencéphale (p <0,05), et une perte de différences régionales sphingolipidiques, notamment pour les gangliosides. Le traitement par warfarine a été associé à un niveau inférieur de GD1a dans l'hippocampe et un niveau supérieur de GT1b dans le cortex préfrontal et le striatum. En conclusion, la déficience en VK induite par warfarine altère les niveaux de VK et sphingolipides dans le cerveau, avec de potentiels effets néfastes sur les fonctions cérébrales.