Foraminiferal assemblage and statistical analysis of surface sediment samples from the Golfe d'Arguin, Mauritania

With the growing pressure of eutrophication in tropical regions, the Mauritian shelf provides a natural situation to understand the variability in mesotrophic assemblages. Site-specific dynamics occur throughout the 1200 m depth gradient. The shallow assemblages divide into three types of warm-water mesotrophic foraminiferal assemblages, which is not only a consequence of high primary productivity restricting light to the benthos but due to low pore water oxygenation, shelf geomorphology, and sediment partitioning. In the intermediate depth (approx. 500 m), the increase in foraminiferal diversity is due to the cold-water coral habitat providing a greater range of micro niches. Planktonic species characterise the lower bathyal zone, which emphasizes the reduced benthic carbonate production at depth. Although, due to the strong hydrodynamics within the Golf, planktonic species occur in notable abundances through out the whole depth gradient. Overall, this study can easily be compared to other tropical marine settings investigating the long-term effects of tropical eutrophication and the biogeographic distribution of carbonate producing organisms.

Allocentric spatial performance higher in early-blind and sighted adults than in retinopathy-of-prematurity adults

The question as to whether people totally blind since infancy process allocentric or ‘external’ spatial information like the sighted has caused considerable debate within the literature. Due to the extreme rarity of the population, researchers have often included individuals with Retinopathy of Prematurity (RoP – over oxygenation at birth) within the sample. However, RoP is inextricably confounded with prematurity per se. Prematurity, without visual disability, has been associated with spatial processing difficulties. In this experiment, blindfolded sighted and two groups of functionally totally blind participants heard text descriptions from a survey (allocentric) or route (egocentric) perspective. One blind group lost their sight due to retinopathy of prematurity (RoP – over oxygenation at birth) and a second group before 24 months of age. The accuracy of participants’ mental representations derived from the text descriptions were assessed via questions and maps. The RoP participants had lower scores than the sighted and early blind, who performed similarly. In other words, it was not visual impairment alone that resulted in impaired allocentric spatial performance in this task, but visual impairment together with RoP. This finding may help explain the contradictions within the existing literature on the role of vision in allocentric spatial processing.

Intolérence à l'effort en hypertension artérielle pulmonaire : Implication des déterminants périphériques

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie caractérisée par l’augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires causant une augmentation de la pression artérielle pulmonaire qui mène au décès prématuré des patients. Malgré une amélioration rapide ces dernières années des traitements spécifiques, les patients souffrant d’HTAP demeurent dyspnéiques et intolérants à l’effort. L’atteinte vasculaire pulmonaire est actuellement irréversible. Elle est également la source de plusieurs anomalies au niveau des systèmes cardiovasculaires, ventilatoires et musculaires constituant les principaux déterminants physiologiques de la capacité à l’effort des patients. Cette thèse a investigué différentes facettes de la tolérance à l’effort en HTAP : les différents mécanismes ayant un impact sur l’apport musculaire en oxygène, l’altération des voies de signalisation cellulaire impliquées dans l’angiogenèse musculaire et les mécanismes ayant un impact sur la régulation du débit sanguin et l’oxygénation cérébrale en HTAP. Nous avons premièrement documenté une diminution de l’apport en oxygène aux muscles squelettiques à l’effort des patients en relation avec une diminution de la densité capillaire musculaire. Ce défaut d’angiogenèse corrélait d’ailleurs avec la capacité à l’effort des sujets. Par la suite, nous avons étudié les voies de signalisations cellulaires de l’angiogenèse musculaire. Ces résultats ont permis de démontrer une diminution de l’expression de miR-126, unique aux patients HTAP, qui était responsable de la diminution de la densité capillaire et qui contribuait à leur intolérance à l’effort. De plus, il était possible de moduler in vivo l’expression de miR-126. L’expérimentation in vivo, à l’aide d’un modèle murin d’HTAP, a permis de rétablir l’expression de miR-126, d’augmenter la microcirculation musculaire et d’améliorer la tolérance à l’effort des animaux, ce qui met en lumière le potentiel thérapeutique de l’angiogenèse musculaire pour améliorer la capacité à l’effort en HTAP. Notre dernier projet a démontré que les patients HTAP présentaient une diminution de débit sanguin cérébral. Ce projet a également démontré que les changements de pression artérielle sont moins bien amortis par les vaisseaux cérébraux des patients et que leurs vaisseaux cérébraux étaient moins réactifs aux changements de CO2. Les patients présentaient aussi une augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs centraux qui contribuait à augmenter leur ventilation au repos, mais aussi à l’exercice. Finalement, à l’effort, nous avons démontré que le débit sanguin cérébral des patients HTAP était principalement influencé par la pression artérielle alors que chez les sujets sains, le débit sanguin cérébral était influencé principalement par la PETCO2. Nous avons également démontré que les patients HTAP présentaient une diminution progressive de leur oxygénation cérébrale, qui corrélait avec leur capacité à l’effort. Les résultats obtenus au cours de ce doctorat démontrent bien que la capacité à l’effort en HTAP est aussi déterminée par plusieurs anomalies physiopathologiques périphériques.

Diversité microbienne associée au cycle du méthane dans les mares de fonte du pergélisol subarctique

La fonte et l’effondrement du pergélisol riche en glace dans la région subarctique du Québec ont donné lieu à la formation de petits lacs (mares de thermokarst) qui émettent des gaz à effet de serre dans l’atmosphère tels que du dioxyde de carbone et du méthane. Pourtant, la composition de la communauté microbienne qui est à la base des processus biogéochimiques dans les mares de fonte a été très peu étudiée, particulièrement en ce qui concerne la diversité et l’activité des micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier la diversité phylogénétique et fonctionnelle des micro-organismes dans les mares de fonte subarctiques en lien avec les caractéristiques de l’environnement et les émissions de méthane. Pour ce faire, une dizaine de mares ont été échantillonnées dans quatre vallées situées à travers un gradient de fonte du pergélisol, et disposant de différentes propriétés physico-chimiques. Selon les vallées, les mares peuvent être issues de la fonte de palses (buttes de tourbe, à dominance organique) ou de lithalses (buttes de sol à dominance minérale) ce qui influence la nature du carbone organique disponible pour la reminéralisation microbienne. Durant l’été, les mares étaient fortement stratifiées; il y avait un fort gradient physico-chimique au sein de la colonne d’eau, avec une couche d’eau supérieure oxique et une couche d’eau profonde pauvre en oxygène ou anoxique. Pour identifier les facteurs qui influencent les communautés microbiennes, des techniques de séquençage à haut débit ont été utilisées ciblant les transcrits des gènes de l’ARNr 16S et des gènes impliqués dans le cycle du méthane : mcrA pour la méthanogenèse et pmoA pour la méthanotrophie. Pour évaluer l’activité des micro-organismes, la concentration des transcrits des gènes fonctionnels a aussi été mesurée avec des PCR quantitatives (qPCR). Les résultats montrent une forte dominance de micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane, c’est-à-dire des archées méthanogènes et des bactéries méthanotrophes. L’analyse du gène pmoA indique que les bactéries méthanotrophes n’étaient pas seulement actives à la surface, mais aussi dans le fond de la mare où les concentrations en oxygène étaient minimales; ce qui est inattendu compte tenu de leur besoin en oxygène pour consommer le méthane. En général, la composition des communautés microbiennes était principalement influencée par l’origine de la mare (palse ou lithalse), et moins par le gradient de dégradation du pergélisol. Des variables environnementales clefs comme le pH, le phosphore et le carbone organique dissous, contribuent à la distinction des communautés microbiennes entre les mares issues de palses ou de lithalses. Avec l’intensification des effets du réchauffement climatique, ces communautés microbiennes vont faire face à des changements de conditions qui risquent de modifier leur composition taxonomique, et leurs réponses aux changements seront probablement différentes selon le type de mares. De plus, dans le futur les conditions d’oxygénation au sein des mares seront soumises à des modifications majeures associées avec un changement dans la durée des périodes de fonte de glace et de stratification. Ce type de changement aura un impact sur l’équilibre entre la méthanogenèse et la méthanotrophie, et affectera ainsi les taux d’émissions de méthane. Cependant, les résultats obtenus dans cette thèse indiquent que les archées méthanogènes et les bactéries méthanotrophes peuvent développer des stratégies pour survivre et rester actives au-delà des limites de leurs conditions d’oxygène habituelles.

Dynamique de l'oxygène et l'activité microbienne dans les lacs de fonte du pergélisol subarctique

Les lacs de thermokarst (lacs peu profonds créés par le dégel et l’érosion du pergélisol riche en glace) sont un type unique d’écosystèmes aquatiques reconnus comme étant de grands émetteurs de gaz à effet de serre vers l’atmosphère. Ils sont abondants dans le Québec subarctique et ils jouent un rôle important à l’échelle de la planète. Dans certaines régions, les lacs de thermokarst se transforment rapidement et deviennent plus grands et plus profonds. L’objectif de cette étude était d’améliorer la compréhension et d’évaluer quelles variables sont déterminantes pour la dynamique de l’oxygène dans ces lacs. C’est pourquoi j’ai examiné les possibles changements futurs de la dynamique de l’oxygène dans ces lacs dans un contexte de réchauffement climatique. Une grande variété de méthodes ont été utilisées afin de réaliser cette recherche, dont des analyses in situ et en laboratoire, ainsi que la modélisation. Des capteurs automatisés déployés dans cinq lacs ont mesuré l’oxygène, la conductivité et la température de la colonne d’eau en continu de l’été 2012 jusqu’à l’été 2015, à des intervalles compris entre 10 à 60 minutes. Des analyses en laboratoire ont permis de déterminer la respiration et les taux de production bactériens, les variables géochimiques limnologiques, ainsi que la distribution de la production bactérienne entre les différentes fractions de taille des communautés. La température de l’eau et les concentrations d’oxygène dissous d’un lac de thermokarst ont été modélisées avec des données du passé récent (1971) au climat futur (2095), en utilisant un scénario modéré (RCP 4.5) et un scénario plus extrême (RCP 8.5) de réchauffement climatique. Cette recherche doctorale a mis en évidence les conditions anoxiques fréquentes et persistantes présentes dans de nombreux lacs de thermokarst. Aussi, ces lacs sont stratifiés pendant l’hiver comme des concentrations élevées d’ions s’accumulent dans leurs hypolimnions à cause de la formation du couvert de glace (cryoconcentration) et de la libération des ions avec la respiration bactérienne. Les différences de température contribuent également à la stabilité de la stratification. La dynamique de mélange des lacs de thermokarst étudiés était contrastée : la colonne d’eau de certains lacs se mélangeait entièrement deux fois par année, d’autres lacs se mélangeaient qu’une seule fois en automne, alors que certains lacs ne se mélangeaient jamais entièrement. Les populations bactériennes étaient abondantes et très actives, avec des taux respiratoires comparables à ceux mesurés dans des écosystèmes méso-eutrophes ou eutrophes des zones tempérées de l’hémisphère nord. L’érosion des matériaux contenus dans le sol des tourbières pergélisolées procure un substrat riche en carbone et en éléments nutritifs aux populations bactériennes, et ils constituent des habitats propices à la colonisation par des populations de bactéries associées aux particules. Le modèle de la concentration d’oxygène dissous dans un lac a révélé que le réchauffement des températures de l’air pourrait amincir le couvert de glace et diminuer sa durée, intensifiant le transfert de l’oxygène atmosphérique vers les eaux de surface. Ainsi, la concentration en oxygène dissous dans la colonne d’eau de ce lac augmenterait et les périodes de conditions anoxiques pourraient devenir plus courtes. Finalement, cette thèse doctorale insiste sur le rôle des lacs de thermokarst comme des réacteurs biogéochimiques pour la dégradation du carbone organique, qui était retenu dans les sols gelés, en gaz à effet de serre libérés dans l’atmosphère. L’oxygène est un indicateur sensible du mélange de la colonne d’eau et de la dynamique chimique des lacs, en plus d’être une variable clé des processus métaboliques.

Modificação da pasta kraft de eucalipto para novas aplicações

Este trabalho constou num estudo da modificação da pasta kraft de eucalipto, utilizando uma técnica de processamento por alta pressão hidrostática com o intuito de melhorar a sua performance para novas aplicações tal como o papel tissue ou o papel para embalagens. Para tal pretendia-se melhorar algumas propriedades da pasta com a utilização da técnica de alta pressão hidrostática. Realizou-se um estudo preliminar onde se submeteu uma pasta branqueada A, não refinada, a um tratamento hiperbárico (TH) numa gama de pressões de 5000-8000 bar. Para uma pressão de 6000 bar constatou-se uma melhoria de cerca de 16 % no alongamento percentual na rotura, 17 % na resistência à tração, 27 % no índice de rebentamento e cerca de 19 % no índice de rasgamento. Posteriormente, e tendo em conta os resultados positivos verificados na pasta A, estudou-se o efeito do TH numa pasta branqueada B variando a consistência de tratamento (1,5% ou 3%) e o tempo de processamento (5 ou 10 minutos). Foi estudado também o efeito do TH quando aplicado antes e após a refinação da pasta. A pasta branca foi submetida à refinação num moinho PFI entre 1000 e 3000 rotações. Os resultados obtidos mostram que o TH realizado a menores consistências apresenta um efeito mais significativo nas propriedades físico-mecânicas de pastas e que o efeito é distinto quando o processamento é aplicado antes e depois da refinação, tendo-se registado melhoramentos das propriedades mecânicas apenas quando o TH ocorre após a refinação. A pasta kraft foi também modificada com anidrido alquenil succínico (ASA). A modificação da pasta de celulose com ASA resultou numa diminuição das propriedades mecânicas e para além disso não gerou qualquer alteração na termoplasticidade do material, no entanto registou-se um aumento na resistência à molhabilidade. Concluiu-se que o TH conduz a alterações ao nível de propriedades mecânicas e estruturais da pasta de interesse para a aplicação em papéis tissue no caso da pasta B. Para além disso a modificação da pasta com ASA resultou em alterações de interesse particular para papéis de embalagem.

Malignant Otitis Externa and Stroke

Malignant otitis externa (MOE) is an aggressive but benign entity which evolves into skull base osteomyelitis. An 81-year-old female patient was admitted for left hemiparesis and homonymous hemianopia. She complained of headache radiating to the right cervical area. A recent history of recurrent otitis media was present. Head and neck imaging showed an ischemic infarction (right temporo-occipital) and a parapharyngeal soft tissue mass originating in an external and medial ear infection. Culture samples revealed Pseudomonas aeruginosa infection leading to the diagnosis of Malignant otitis externa (MOE). Parenteral antibacterial therapy and hyperbaric oxygen therapy resulted in improvement.

Le rôle des réponses cardiovasculaires et respiratoires sur la cognition chez les jeunes et les ainés sains

En plus de contribuer à améliorer la santé de façon générale, l’activité physique chronique pourrait modérer le déclin cognitif associé au vieillissement normal et pathologique (Colcombe et Kramer, 2003; Heyn et al., 2004). Plus précisément, la pratique à long terme d’activités cardiovasculaires aurait des effets positifs sur la cognition des ainés et plus particulièrement sur le contrôle attentionnel, un aspect précocement touché au cours du vieillissement (Raz, 2000; Bherer et al., 2008). Toutefois, les mécanismes par lesquels l’exercice physique aigu améliore la cognition demeurent limités. Malgré ses nombreuses implications théoriques et pratiques, la réponse aiguë de l’oxygénation cérébrale à l’exercice physique et sa relation avec la cognition sont trop peu étudiées. Cette thèse se consacre à cette question. Des études récentes en neuro-imagerie chez les jeunes adultes démontrent que la relation entre l’oxygénation cérébrale et l’intensité de l’exercice suit la forme d’un U inversé. Il existe un seuil au-delà duquel l’oxygénation cérébrale diminue avec l’augmentation de l’intensité de l’exercice. Supposant que les performances cognitives dépendent de la disponibilité de l’oxygène cérébral, cette relation en U inversé devrait affecter les performances cognitives. Avant de préciser le rôle exact de l’oxygénation cérébrale sur les fonctions cognitives, nous avons d’abord examiné le temps nécessaire pour que l’oxygénation cérébrale atteigne un état stable et la durée pendant laquelle cette période stable peut être maintenue lors de paliers de sept minutes à une puissance sous-maximale (40%, 60% et 85% de la puissance aérobie maximale). Nos résultats soulignent l’existence d’une relation inverse entre la durée de l’état stable et l’intensité de l’exercice. Suite à cette vérification méthodologique, la prochaine étape a été de tester la possible relation entre l’oxygénation cérébrale, l’intensité de l’exercice et les performances cognitives, au cours du processus de vieillissement. Les résultats de ces études démontrent que la chute de l’oxygénation cérébrale observée lors des exercices de haute intensité est associée avec une diminution des performances cognitives. Les résultats de cette thèse corrigent l’écart existant dans la documentation entre l’exercice, les fonctions cognitives et les mécanismes neurophysiologiques.

A randomised controlled trial comparing the effect of adjuvant intrathecal 2 mg midazolam to 20 micrograms fentanyl on postoperative pain for patients undergoing lower limb orthopaedic surgery under spinal anaesthesia.

Background: Intrathecal adjuvants are added to local anaesthetics to improve the quality of neuraxial blockade and prolong the duration of analgesia during spinal anaesthesia. Used intrathecally, fentanyl improves the quality of spinal blockade as compared to plain bupivacaine and confers a short duration of post-operative analgesia. Intrathecal midazolam as an adjuvant has been used and shown to improve the quality of spinal anaesthesia and prolong the duration of post-operative analgesia. No studies have been done comparing intrathecal fentanyl with bupivacaine and intrathecal 2 mg midazolam with bupivacaine. Objective: To compare the effect of intrathecal 2 mg midazolam to intrathecal 20 micrograms fentanyl when added to 2.6 ml of 0.5% hyperbaric bupivacaine, on post-operative pain, in patients undergoing lower limb orthopaedic surgery under spinal anaesthesia. Methods: A total of 40 patients undergoing lower limb orthopaedic surgery under spinal anaesthesia were randomized to two groups. Group 1: 2.6mls 0.5% hyperbaric bupivacaine with 0.4mls (20micrograms) fentanyl Group 2: 2.6mls of 0.5% hyperbaric bupivacaine with 0.4mls (2mg) midazolam Results: The duration of effective analgesia was longer in the midazolam group (384.05 minutes) as compared to the fentanyl group (342.6 minutes). There was no significant difference (P 0.4047). The time to onset was significantly longer in midazolam group 17.1 minutes as compared to the fentanyl group 13.2 minutes (P 0.023). The visual analogue score at rescue was significantly lower in the midazolam group (5.55) as compared to the fentanyl group 6.35 (P - 0.043). Conclusion: On the basis of the results of this study, there was no significant difference in the duration of effective analgesia between adjuvant intrathecal 2 mg midazolam as compared to intrathecal 20 micrograms fentanyl for patients undergoing lower limb orthopaedic surgery.

Oxímetro de pulso com comunicação via Bluetooth

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015.

Long-Term In Situ Survey of Reactive Iron Concentrations at the EMSO-Azores Observatory

A study of the temporal dynamics of iron concentrations and temperature on a faunal assemblage at the Lucky Strike vent was performed using the Tempo ecological module at the EMSO-Azores deep-sea observatory. The CHEMINI in situ analyzer was implemented on this structure to determine reactive iron concentrations in unfiltered seawater samples along with a temperature probe. Stability tests were performed on the CHEMINI analyzer before deployment (optical module, hyperbaric tests, and deep-sea calibration) for long-term in situ analysis of reactive iron (six months, 2013–2014) at the Tour Eiffel active edifice. Recorded daily, the in situ standard (25 \mu mol.L {}^{-1} ) showed excellent reproducibility (1.07%, n=522 ), confirming satisfactory analytical performance of the CHEMINI analyzer and thus validating the iron concentrations measured by the instrument. Furthermore, the analyzer proved to be reliable and robust over time. The averaged reactive iron concentration for the six-month period remained low ([Fe] =text{7.12}\pm text{2.11} \mu mol.L {}^{-1} , n=519 ), but showed some noticeable variations with temperature. Reactive iron concentrations and temperature were significantly correlated emphasizing reactive iron stabilization over the time of deployment. Period spectra indicated strong tidal influence and relevant frequencies of four to five days for both variables.

Pazienteen bihotz eta arnasketa maiztasunen monitorizazioa burmuineko infragorri hurbileko espektroskopia seinaleak erabiliz

Lan honen helburua, burmuineko oxigeno maila neurtzeko NIRS (Near Infrarred Spectroscopy) teknika ez-inbaditzaileaz baliatzen den sistema baten eraginkortasuna neurtzea da, pazientearen parametro fisiologikoak diren bihotz eta arnasketa maiztasunak neurtzerako orduan. Orain arte, pazientearen oxigenazioaren monitorizazioa gauzatzea beharrezkoa den egoeratan, atzamarreko oxigenazio maila neurtzea ahalbidetzen duen PPG (Photoplethysmogram) teknika erabili da. Emergentzia egoeratan, ordea, sistema kardiobaskularrak bizi irauteko nahitaezkoak diren organoei ematen die lehentasuna, garuna eta bihotzari, alegia. Bi organo hauek oxigeno jario jarraituaz hornituak direla egiaztatzeko, ezinbestekoa izango da burmuineko oxigenazio maila neurtzea eta berriki frogatu da NIRS teknikak esparru honetan etorkizun handiko emaitzak eskaini ditzakeela. Hau dela eta, azken urteotan, NIRS teknikak lekua hartu dio orain arte agertoki mediku gehienetan erabilitako PPG teknikari, gaur egun teknika hau aplikazio ugaritan erabiltzen hasia delarik, adibidez kirurgia kardiobaskularraren monitorizazioa edo anestesia orokorraren bitarteko monitorizazioa. NIRS teknikak, garuneko oxigenazio mailaz aparte, pazientearen beste hainbat parametro fisiologikoren neurketa ahalbidetuko balu (arnasketa eta bihotz maiztasuna), agertoki mediku asko erraztuko lituzke, gailu bakar batekin pazientearen bizi-konstante anitzen monitorizazio eramango baitzen aurrera. Tresna hau egingarria dela egiaztatzeko, lehenik eta behin, NIRS seinalea bizi-konstante hauen berri emateko gai dela balioetsi behar da eta hauxe da, hain zuzen, proiektu honen xede nagusia. Azken helburu hau lortzeko, hainbat azpi-helburu proposatzen dira hemen aurkeztuko den proiektuan: lehenik eta behin, NIRS seinaleak eta bizi konstante hauek era fidagarrian lortzea ahalbidetzen duten seinaleak biltegiratzen dituen datu base bat sortuko da. Datu base hau osatzeko, aurreko seinale guztiak aldi berean eskuratuko dituen neurketa sistema sinkrono bat sortzea ezinbestekoa izango da eta azkenik, NIRS seinaleen eraginkortasuna ebaluatzeko, seinaleen prozesaketan oinarritutako hainbat algoritmo garatuko dira.

Microstructured polymer optical fibre sensors for opto-acoustic endoscopy

Opto-acoustic imaging is a growing field of research in recent years, providing functional imaging of physiological biomarkers, such as the oxygenation of haemoglobin. Piezo electric transducers are the industry standard detector for ultrasonics, but their limited bandwidth, susceptibility to electromagnetic interference and their inversely proportional sensitivity to size all affect the detector performance. Sensors based on polymer optical fibres (POF) are immune to electromagnetic interference, have lower acoustic impedance and a reduced Young's Modulus compared to silica fibres. Furthermore, POF enables the possibility of a wideband sensor and a size appropriate to endoscopy. Micro-structured POF (mPOF) used in an interferometric detector has been shown to be an order of magnitude more sensitive than silica fibre at 1 MHz and 3 times more sensitive at 10 MHz. We present the first opto-acoustic measurements obtained using a 4.7mm PMMA mPOF Bragg grating with a fibre diameter of 130 μm and present the lateral directivity pattern of a PMMA mPOF FBG ultrasound sensor over a frequency range of 1-50 MHz. We discuss the impact of the pattern with respect to the targeted application and draw conclusions on how to mitigate the problems encountered.

Hypothermia protects brain mitochondrial function from hypoxemia in a murine model of sepsis

Sepsis is commonly associated with brain dysfunction, but the underlying mechanisms remain unclear, although mitochondrial dysfunction and microvascular abnormalities have been implicated. We therefore assessed whether cerebral mitochondrial dysfunction during systemic endotoxemia in mice increased mitochondrial sensitivity to a further bioenergetic insult (hyoxemia), and whether hypothermia could improve outcome. Mice (C57bl/6) were injected intraperitoneally with lipopolysaccharide (LPS) (5 mg/kg; n = 85) or saline (0.01 ml/g; n = 47). Six, 24 and 48 h later, we used confocal imaging in vivo to assess cerebral mitochondrial redox potential and cortical oxygenation in response to changes in inspired oxygen. The fraction of inspired oxygen (FiO2) at which the cortical redox potential changed was compared between groups. In a subset of animals, spontaneous hypothermia was maintained or controlled hypothermia induced during imaging. Decreasing FiO2 resulted in a more reduced cerebral redox state around veins, but preserved oxidation around arteries. This pattern appeared at a higher FiO2 in LPS-injected animals, suggesting an increased sensitivity of cortical mitochondria to hypoxemia. This increased sensitivity was accompanied by a decrease in cortical oxygenation, but was attenuated by hypothermia. These results suggest that systemic endotoxemia influences cortical oxygenation and mitochondrial function, and that therapeutic hypothermia can be protective.

Inhibition of nitro-oxidative stress attenuates pulmonary and systemic injury induced by high-tidal volume mechanical ventilation

Mechanisms contributing to pulmonary and systemic injury induced by high tidal volume (VT) mechanical ventilation are not well known. We tested the hypothesis that increased peroxynitrite formation is involved in organ injury and dysfunction induced by mechanical ventilation. Male Sprague-Dawley rats were subject to low- (VT, 9 mL/kg; positive end-expiratory pressure, 5 cmH2O) or high- (VT, 25 mL/kg; positive end-expiratory pressure, 0 cmH2O) VT mechanical ventilation for 120 min, and received 1 of 3 treatments: 3-aminobenzamide (3-AB, 10 mg/kg, intravenous, a poly adenosine diphosphate ribose polymerase [PARP] inhibitor), or the metalloporphyrin manganese(III) tetrakis(1-methyl-4-pyridyl)porphyrin (MnTMPyP, 5 mg/kg intravenous, a peroxynitrite scavenger), or no treatment (control group), 30 min before starting the mechanical ventilation protocol (n = 8 per group, 6 treatment groups). We measured mean arterial pressure, peak inspiratory airway pressure, blood chemistry, and gas exchange. Oxidation (fluorescence for oxidized dihydroethidium), protein nitration (immunofluorescence and Western blot for 3-nitrotyrosine), PARP protein (Western blot) and gene expression of the nitric oxide (NO) synthase (NOS) isoforms (quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction) were measured in lung and vascular tissue. Lung injury was quantified by light microscopy. High-VT mechanical ventilation was associated with hypotension, increased peak inspiratory airway pressure, worsened oxygenation; oxidation and protein nitration in lung and aortic tissue; increased PARP protein in lung; up-regulation of NOS isoforms in lung tissue; signs of diffuse alveolar damage at histological examination. Treatment with 3AB or MnTMPyP attenuated the high-VT mechanical ventilation-induced changes in pulmonary and cardiovascular function; down-regulated the expression of NOS1, NOS2, and NOS3; decreased oxidation and nitration in lung and aortic tissue; and attenuated histological changes. Increased peroxynitrite formation is involved in mechanical ventilation-induced pulmonary and vascular dysfunction.