Downregulation of TIM-3 mRNA expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with systemic lupus erythematosus

The T-cell immunoglobulin and mucin domain (TIM) family is associated with autoimmune diseases, but its expression level in the immune cells of systemic lupus erythematosus (SLE) patients is not known. The aim of this study was to investigate whether the expression of TIM-3 mRNA is associated with pathogenesis of SLE. Quantitative real-time reverse transcription-polymerase chain reaction analysis (qRT-PCR) was used to determine TIM-1, TIM-3, and TIM-4 mRNA expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from 132 patients with SLE and 62 healthy controls. The PBMC surface protein expression of TIMs in PBMCs from 20 SLE patients and 15 healthy controls was assayed by flow cytometry. Only TIM-3 mRNA expression decreased significantly in SLE patients compared with healthy controls (P<0.001). No significant differences in TIM family protein expression were observed in leukocytes from SLE patients and healthy controls (P>0.05). SLE patients with lupus nephritis (LN) had a significantly lower expression of TIM-3 mRNA than those without LN (P=0.001). There was no significant difference in the expression of TIM-3 mRNA within different classes of LN (P>0.05). Correlation of TIM-3 mRNA expression with serum IgA was highly significant (r=0.425, P=0.004), but was weakly correlated with total serum protein (rs=0.283, P=0.049) and serum albumin (rs=0.297, P=0.047). TIM-3 mRNA expression was weakly correlated with the Systemic Lupus Erythematosus Disease Activity Index (SLEDAI; rs=-0.272, P=0.032). Our results suggest that below-normal expression of TIM-3 mRNA in PBMC may be involved in the pathogenesis of SLE.

Reduction of blood nitric oxide levels is associated with clinical improvement of the chronic pelvic pain related to endometriosis

The objective of this prospective study was to determine the plasma levels of nitric oxide (NO) in women with chronic pelvic pain secondary to endometriosis (n=24) and abdominal myofascial pain syndrome (n=16). NO levels were measured in plasma collected before and 1 month after treatment. Pretreatment NO levels (μM) were lower in healthy volunteers (47.0±12.7) than in women with myofascial pain (64.2±5.0, P=0.01) or endometriosis (99.5±12.9, P<0.0001). After treatment, plasma NO levels were reduced only in the endometriosis group (99.5±12.9 vs 61.6±5.9, P=0.002). A correlation between reduction of pain intensity and reduction of NO level was observed in the endometriosis group [correlation = 0.67 (95%CI = 0.35 to 0.85), P<0.0001]. Reduction of NO levels was associated with an increase of pain threshold in this group [correlation = -0.53 (-0.78 to -0.14), P<0.0001]. NO levels appeared elevated in women with chronic pelvic pain diagnosed as secondary to endometriosis, and were directly associated with reduction in pain intensity and increase in pain threshold after treatment. Further studies are needed to investigate the role of NO in the pathophysiology of pain in women with endometriosis and its eventual association with central sensitization.

Relationship between salt consumption measured by 24-h urine collection and blood pressure in the adult population of Vitória (Brazil)

High salt intake is related to an increase in blood pressure and development of hypertension. However, currently, there are no national representative data in Brazil using the gold standard method of 24-h urine collection to measure sodium consumption. This study aimed to determine salt intake based on 24-h urine collection in a sample of 272 adults of both genders and to correlate it with blood pressure levels. We used a rigorous protocol to assure an empty bladder prior to initiating urine collection. We excluded subjects with a urine volume <500 mL, collection period outside of an interval of 23-25 h, and subjects with creatinine excretion that was not within the range of 14.4-33.6 mg/kg (men) and 10.8-25.2 mg/kg (women). The mean salt intake was 10.4±4.1 g/day (d), and 94% of the participants (98% of men and 90% of women) ingested more than the recommended level of 5 g/d. We found a positive association between salt and body mass index (BMI) categories, as well as with salt and blood pressure, independent of age and BMI. The difference in systolic blood pressure reached 13 mmHg between subjects consuming less than 6 g/d of salt and those ingesting more than 18 g/d. Subjects with hypertension had a higher estimated salt intake than normotensive subjects (11.4±5.0 vs 9.8±3.6 g/d, P<0.01), regardless of whether they were under treatment. Our data indicate the need for interventions to reduce sodium intake, as well the need for ongoing, appropriate monitoring of salt consumption in the general population.

The effect of hypoxia and reoxygenation in the response of mesangial cells to angiotensin II in vitro

INTRODUCTION: Mesangial cells (MC) may be involved in the glomerular alterations induced by ischemia/reperfusion injury. OBJECTIVE: To evaluate the response of immortalized MC (IMC) to 30 minutes of hypoxia followed by reoxygenation periods of 30 minutes (H/R30) or 24 hours (H/R24). METHODS: The intracellular calcium concentration ([Ca+2]i) was measured before (baseline) and after adding angiotensin II (AII, 10-5 M) in the presence and absence of glybenclamide (K ATP channel blocker). We estimated the level of intracellular ATP, nitric oxide (NO) and PGE2. RESULTS: ATP concentration decreased after hypoxia and increased after reoxygenation. Hypoxia and H/R induced increases in basal [Ca+2]i. AII induced increases in [Ca+2]i in normoxia (97 ± 9%), hypoxia (72 ± 10%) or HR30 (85 ± 17%) groups, but there was a decrease in the response to AII in group H/R24 since the elevation in [Ca+2]i was significantly lower than in control (61 ± 10%, p < 0.05). Glybenclamide did not modify this response. It was observed a significant increase in NO generation after 24 hours of reoxygenation, but no difference in PGE2 production was observed. Data suggest that H/R injury is characterized by increased basal [Ca+2]i and by an impairment in the response of cells to AII. Results suggest that the relative insensibility to AII may be at least in part mediated by NO but not by prostaglandins or vasodilator K ATP channels. CONCLUSION: H/R caused dysfunction in IMC characterized by increases in basal [Ca+2]i during hypoxia and reduction in the functional response to AII during reoxygenation.

Contribution of tachykinin and kinin receptors in central autonomic control of blood pressure and behavioural activity in hypertensive rats

This work aims at studing the role of tachykinin NK-3 receptor (R) and kinin B1R in central autonomic regulation of blood pressure (BP) and to determine whether the B1R is overexpressed and functional in rat models of hypertension by measuring the effect of a B1R agonist on behavioural activity. Assumptions: (1) NK-3R located in the ventral tegmental area (VTA) modulates the mesolimbic dopaminergic system and has a tonic activity in hypertension; (2) B1R is overexpressed in the brain of hypertensive rats and has a tonic activity, which contributes to hypertension via a dopamine mechanism; (3) the inhibition of NK-3R and B1R with selective antagonists, reduces central dopaminergic hyperactivity and reverses hypertension. A model of genetic hypertension and a model of experimental hypertension were used: spontaneously hypertensive rats (SHR, 16 weeks) and Wistar-Kyoto (WKY) rats infused for 14 days with angiotensin II (Ang II) (200 ng / kg / min, subcutaneous (s.c.) with Alzet mini pump). The age-matched untreated WKY rats served as common controls. In the first study (article # 1), the cardiovascular response in SHR was evaluated following intracebroventricular (i.c.v.) and/or intra-VTA injection of an agonist (senktide) and antagonists (SB222200 and R-820) of NK-3R. These responses have also been characterized using selective dopamine antagonists DA-D1R (SCH23390), DA-D2R (raclopride) or non-selective dopamine DA-D2R (haloperidol). Also the VTA has been destroyed by ibotenic acid. The pressor response induced by senktide and the anti-hypertensive response induced by SB222200 or R-820 were more pronounced by intra-VTA. These responses were prevented by pre-treatment with raclopride and haloperidol. The lesion of the VTA has prevented the pressor response relayed by senktide (i.c.v.) and the anti-hypertensive effect of R-820 (i.c.v.). In addition, SB222200 (intra-VTA) prevented the pressor response of senktide (i.c.v.) and conversely, senktide (i.c.v.) prevented the antihypertensive effect of SB222200 (intra-VTA). The second study (article # 2) showed that the B1R antagonist (SSR240612) administered by gavage or i.c.v. reverses hypertension in both models. This anti-hypertensive effect was prevented by raclopride and haloperidol. In contrast, the two B1R antagonists (R-715 and R-954) injected s.c., which do not cross the blood-brain barrier reduced weakly blood pressure in hypertensive rats. In the third study (article # 3), the i.c.v. injection of a selective kinin B1R agonist Sar[DPhe8][des-Arg9]BK caused behavioural responses in SHR and Ang II-treated rats and had no effect in control WKY rats . The responses elicited by B1R agonist were blocked by an antagonist of NK-1 (RP67580), an antagonist of NMDA glutamate receptor (DL-AP5), an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS) (L -NNA) as well as raclopride and SCH23390.The responses were modestly affected by the inhibitor of inducible NOS (iNOS). The B1R mRNA (measured by RT-PCR) was significantly increased in the hypothalamus, the VTA and the nucleus accumbens of hypertensive animals (SHR and treated with Ang II) compared with control rats. These neuropharmacological studies suggest that: (1) the NK-3R from the VTA is involved in the maintenance of hypertension in SHR by increasing DA transmission in the midbrain; (2) the B1R in SHR and Ang II-treated rats contributes to hypertension via a central mechanism involving DA-D2R; (3) the central B1R increases locomotor activity and nocifensive behaviours via the release of substance P (NK-1), DA and nitric oxide in both rat models of hypertension. Thus, the brain tachykinin NK-3R and kinin B1R represent potential therapeutic targets for the treatment of hypertension. The modulation of the mesolimbic/mesocortical dopaminergic pathway by these receptors suggests their involvement in other physiological functions (pleasure, motor activity, coordination of the response to stress) and pathophysiology (anxiety, depression).

Régulation moléculaire de la barrière hémo-encéphalique

La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune inflammatoire démyélinisante du système nerveux central (SNC), lors de laquelle des cellules inflammatoires du sang périphérique infiltrent le SNC pour y causer des dommages cellulaires. Dans ces réactions neuroinflammatoires, les cellules immunitaires traversent le système vasculaire du SNC, la barrière hémo-encéphalique (BHE), pour avoir accès au SNC et s’y accumuler. La BHE est donc la première entité que rencontrent les cellules inflammatoires du sang lors de leur migration au cerveau. Ceci lui confère un potentiel thérapeutique important pour influencer l’infiltration de cellules du sang vers le cerveau, et ainsi limiter les réactions neuroinflammatoires. En effet, les interactions entre les cellules immunitaires et les parois vasculaires sont encore mal comprises, car elles sont nombreuses et complexes. Différents mécanismes pouvant influencer la perméabilité de la BHE aux cellules immunitaires ont été décrits, et représentent aujourd’hui des cibles potentielles pour le contrôle des réactions neuro-immunes. Cette thèse a pour objectif de décrire de nouveaux mécanismes moléculaires opérant au niveau de la BHE qui interviennent dans les réactions neuroinflammatoires et qui ont un potentiel thérapeutique pour influencer les interactions neuro-immunologiques. Ce travail de doctorat est séparé en trois sections. La première section décrit la caractérisation du rôle de l’angiotensine II dans la régulation de la perméabilité de la BHE. La seconde section identifie et caractérise la fonction d’une nouvelle molécule d’adhérence de la BHE, ALCAM, dans la transmigration de cellules inflammatoires du sang vers le SNC. La troisième section traite des propriétés sécrétoires de la BHE et du rôle de la chimiokine MCP-1 dans les interactions entre la BHE et les cellules souches. Dans un premier temps, nous démontrons l’importance de l’angiotensinogène (AGT) dans la régulation de la perméabilité de la BHE. L’AGT est sécrété par les astrocytes et métabolisé en angiotensine II pour pouvoir agir au niveau des CE de la BHE à travers le récepteur à l’angiotensine II, AT1 et AT2. Au niveau de la BHE, l’angiotensine II entraîne la phosphorylation et l’enrichissement de l’occludine au sein de radeaux lipidiques, un phénomène associé à l’augmentation de l’étanchéité de la BHE. De plus, dans les lésions de SEP, on retrouve une diminution de l’expression de l’AGT et de l’occludine. Ceci est relié à nos observations in vitro, qui démontrent que des cytokines pro-inflammatoires limitent la sécrétion de l’AGT. Cette étude élucide un nouveau mécanisme par lequel les astrocytes influencent et augmentent l’étanchéité de la BHE, et implique une dysfonction de ce mécanisme dans les lésions de la SEP où s’accumulent les cellules inflammatoires. Dans un deuxième temps, les techniques établies dans la première section ont été utilisées afin d’identifier les protéines de la BHE qui s’accumulent dans les radeaux lipidiques. En utilisant une technique de protéomique nous avons identifié ALCAM (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule) comme une protéine membranaire exprimée par les CE de la BHE. ALCAM se comporte comme une molécule d’adhérence typique. En effet, ALCAM permet la liaison entre les cellules du sang et la paroi vasculaire, via des interactions homotypiques (ALCAM-ALCAM pour les monocytes) ou hétérotypiques (ALCAM-CD6 pour les lymphocytes). Les cytokines inflammatoires augmentent le niveau d’expression d’ALCAM par la BHE, ce qui permet un recrutement local de cellules inflammatoires. Enfin, l’inhibition des interactions ALCAM-ALCAM et ALCAM-CD6 limite la transmigration des cellules inflammatoires (monocytes et cellules T CD4+) à travers la BHE in vitro et in vivo dans un modèle murin de la SEP. Cette deuxième partie identifie ALCAM comme une cible potentielle pour influencer la transmigration de cellules inflammatoires vers le cerveau. Dans un troisième temps, nous avons pu démontrer l’importance des propriétés sécrétoires spécifiques à la BHE dans les interactions avec les cellules souches neurales (CSN). Les CSN représentent un potentiel thérapeutique unique pour les maladies du SNC dans lesquelles la régénération cellulaire est limitée, comme dans la SEP. Des facteurs qui limitent l’utilisation thérapeutique des CSN sont le mode d’administration et leur maturation en cellules neurales ou gliales. Bien que la route d’administration préférée pour les CSN soit la voie intrathécale, l’injection intraveineuse représente la voie d’administration la plus facile et la moins invasive. Dans ce contexte, il est important de comprendre les interactions possibles entre les cellules souches et la paroi vasculaire du SNC qui sera responsable de leur recrutement dans le parenchyme cérébral. En collaborant avec des chercheurs de la Belgique spécialisés en CSN, nos travaux nous ont permis de confirmer, in vitro, que les cellules souches neurales humaines migrent à travers les CE humaines de la BHE avant d’entamer leur différenciation en cellules du SNC. Suite à la migration à travers les cellules de la BHE les CSN se différencient spontanément en neurones, en astrocytes et en oligodendrocytes. Ces effets sont notés préférentiellement avec les cellules de la BHE par rapport aux CE non cérébrales. Ces propriétés spécifiques aux cellules de la BHE dépendent de la chimiokine MCP-1/CCL2 sécrétée par ces dernières. Ainsi, cette dernière partie suggère que la BHE n’est pas un obstacle à la migration de CSN vers le SNC. De plus, la chimiokine MCP-1 est identifiée comme un facteur sécrété par la BHE qui permet l’accumulation et la différentiation préférentielle de cellules souches neurales dans l’espace sous-endothélial. Ces trois études démontrent l’importance de la BHE dans la migration des cellules inflammatoires et des CSN vers le SNC et indiquent que de multiples mécanismes moléculaires contribuent au dérèglement de l’homéostasie du SNC dans les réactions neuro-immunes. En utilisant des modèles in vitro, in situ et in vivo, nous avons identifié trois nouveaux mécanismes qui permettent d’influencer les interactions entre les cellules du sang et la BHE. L’identification de ces mécanismes permet non seulement une meilleure compréhension de la pathophysiologie des réactions neuroinflammatoires du SNC et des maladies qui y sont associées, mais suggère également des cibles thérapeutiques potentielles pour influencer l’infiltration des cellules du sang vers le cerveau

Altération du couplage neurovasculaire par l'angiotensine II : évaluation du rôle de la signalisation calcique astrocytaire

Le couplage neurovasculaire (CNV) est un mécanisme d’homéostasie cérébrale régulant le débit sanguin cérébral (CBF) en fonction de l’activité neuronale. La manière dont il est altéré par l’angiotensine II (Ang II), une hormone synthétisée et relâchée dans la circulation systémique ou, alternativement, produite dans le cerveau grâce aux astrocytes, demeure à élucider. Ces cellules expriment le récepteur AT1 (rAT1) et participent à l’orchestration du CNV en relâchant des agents vasoactifs suivant la réponse calcique astrocytaire. Nous avons donc étudié le rôle de cette réponse dans l’altération du CNV induite par l’Ang II. Nous avons trouvé par fluxmétrie par laser Doppler que l’Ang II atténue (p<0.05) la réponse du CBF engendrée par l’activation des récepteurs métabotropes du glutamate du groupe I (mGluRI) du cortex chez la souris C57BL/6. De manière similaire, l’Ang II diminue l'élévation du CBF induite par la stimulation des vibrisses (p<0.05). Sur tranches de cerveaux en aiguë, la polarité de la réponse vasculaire induite par un agoniste mGluRI dans les artérioles parenchymateuses a été significativement renversée par l’Ang II de la vasodilatation vers la vasoconstriction. En parallèle, l’Ang II a augmenté les niveaux de calcium astrocytaire basaux et l’amplitude des réponses calciques (p<0.05). L’altération des réponses vasculaires et calciques maximales a été prévenue par le candesartan, antagoniste des rAT1. Nos résultats suggèrent que l’Ang II potentialise via les rAT1 la réponse calcique qui atteint un seuil favorisant la vasoconstriction par rapport à la vasodilatation, altérant ainsi l’augmentation du CBF en réponse à l’activité neuronale.

Hypertension et régulation de l'expression moléculaire de l'angiotensinogène par la ribonucléoprotéine hétérogène nucléaire K

Le diabète est une maladie chronique dont la principale caractéristique est un niveau plasmatique élevé de glucose, qui est causé soit par un défaut dans la production d’insuline, l’action de l’insuline, ou les deux à la fois. Plusieurs études ont démontré que l’hyperglycémie chronique peut mener à la dysfonction et même la défaillance de plusieurs organes, dont le coeur, le système vasculaire, les yeux et les reins, se traduisant par des infarctus du myocarde, des accidents cérébro-vasculaires et des complications rétinales et rénales, respectivement. La néphropathie diabétique (DN) est la principale cause de déficience rénale et affecte près de 25-40% des patients diabétiques. La DN est invariablement associée à un risque élevé d’accident cérébrovasculaire et de dysfonction cardivasculaire. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique précurseur de tous les types d’angiotensines. En plus du système rénine-angiotensine (RAS) sytémique, le rein possède son propre système intrarénal et exprime tous les composants du RAS. L’Agt est fortement exprimé dans les cellules du tubule proximal rénal (RPTC) et y est converti en angiotensine II (AngII), le peptide biologiquement actif du RAS. Les patients diabétiques présentent de hauts niveaux d’AngII et une augmentation de l’expression des gènes du RAS, suggérant que l’activation du RAS intrarénal joue un rôle important dans la progression de la DN. Les mécanismes qui contrôlent la régulation du niveau rénal d’Agt par l’hyperglycémie et l’insuline demeurent mal compris. Le but global de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression du gène Agt chez la souris Akita (un modèle murin de diabète de type 1). Dans cette optique, la première partie de la thèse se concentre sur deux facteurs de transcription de la famille des ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes (hnRNP). Chan et collaborateurs ont déjà identifié 2 protéines nucléaires hnRNP F et hnRNP K, de 48kD et 70kD respectivement. HnRNP F et hnRNP K forment un hétérodimère et se lient à l’élément de réponse à l’insuline (IRE) présent dans le promoteur du gène Agt du rat et inhibent la transcription du gène Agt in vitro. Afin de déterminer si hnRNP F / K sont responsables de l’inhibition de l’expression rénale de Agt par l’insuline in vivo, nous avons étudié des souris Akita males traités ou non avec des implants d’insuline pour une période de 4 semaines. Des souris non-Akita males ont été employées comme contrôles. Les souris Akita développent de l’hypertension et de l’hypertrophie rénale. Le traitement à l’insuline rétablit les niveaux de glucose plasmatiques et la pression systolique (SBP), et atténue l’hypertrophie rénale, l’albuminurie (ratio albumine/créatinine urinaire, ACR) et les niveaux urinaires d’Agt et AngII chez les souris Akita. De plus, le traitement à l’insuline inhibe l’expression rénale du gène Agt, tout en augmentant l’expression des gènes hnRNP F, hnRNP K et ACE2 (enzyme de conversion de l’angiotensine-2). Dans des RPTC in vitro, l’insuline inhibe Agt, mais stimule l’expression de hnRNP F et hnRNP K en présence de hautes concentrations de glucose, et ce via la voie de signalisation MAPK p44/42 (protéine kinase activée par un mitogène). La transfection avec des petits ARN interférents (siRNA) contre hnRNP F et hnRNP K prévient l’inhibition de l’expression d’Agt par l’insuline dans les RPTC. Cette étude démontre bien que l’insuline prévient l’hypertension et atténue les dommages rénaux observés chez les souris Akita diabétiques, en partie grâce à la suppression de la transcription rénale de Agt, via une augmentation de l’expression de hnRNP F et hnRNP K. La seconde partie de cette thèse change de focus et se tourne vers le facteur Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Nrf2 est un facteur de transcription qui contrôle les gènes de la réponse antioxydante cellulaire en réponse au stress oxydant ou aux électrophiles. Le but de cette étude est d’examiner l’impact de la surexpression de la catalase (Cat) dans les RPTC sur l’expression du gène Agt via Nrf2 et sur le développement de l’hypertension et des dommages rénaux résultants chez les souris diabétiques Akita transgéniques (Tg). Nos études ont démontré que la surexpression de Cat dans les souris Akita Cat-Tg normalise la SBP, atténue les dommages rénaux et inhibe l’expression des gènes Nrf2 et Agt dans les RPTC. In vitro, le glucose élevé (HG) et l’oltipraz (un activateur de Nrf2) stimulent l’expression de Nrf2 et Agt, et cet effet peut être bloqué par la trigonelline (inhibiteur de Nrf2), des siRNA contre Nrf2, des antioxydants ou des inhibiteurs pharmacologiques NF-κB et MAPK p38. La suppression de sites de réponse à Nrf2 présents dans le promoteur du gène Agt du rat abolit la stimulation par l’oltipraz. Finalement, des souris males adultes non-transgéniques traitées avec l’oltipraz montrent une augmentation de l’expression de Nrf2 et Agt dans leurs RPTC et cette augmentation peut être normalisée par la trigonelline. Ces données permettent d’identifier un nouveau mécanisme d’action de Nrf2, par la stimulation du gène Agt intrarénal et l’activation du RAS, qui induisent l’hypertension et les dommages rénaux par le glucose élevé et les espèces réactives de l’oxygène chez les souris diabétiques. Nos conclusions permettent de démontrer que l’insuline induit l’expression de hnRNP F et hnRNP K, qui jouent ensuite un rôle protecteur en prévenant l’hypertension. La surexpression de la catalase dans les RPTC vient quant à elle atténuer l’activation de Nrf2 et ainsi réduit la SBP chez les souris Akita.

Spectral Characteristics of the Blood of Streptozotocin Diabetic Rats using Photoacoustic Technique

Optical absorption characteristics of rat blood affected by diabetes has been studied using photoacoustic (PA) technique. PA spectrum of blood depends on the molecular structure of haemoglobin. The peak value ratio ylQ increases with increase in the diabetic state. Externally added glucose to normal blood does not show any increase in y//3 ratio as seen in the diabetic condition . The increase in yl,8 ratio may be due to the decrease in DPG level and the resultant shift from R -> T conformation of majority of diabetic haemoglobin.

A Gain Scheduling Model Predictive Controller for Blood Glucose Control in Type 1 Diabetes

This paper presents a control strategy for blood glucose(BG) level regulation in type 1 diabetic patients. To design the controller, model-based predictive control scheme has been applied to a newly developed diabetic patient model. The controller is provided with a feedforward loop to improve meal compensation, a gain-scheduling scheme to account for different BG levels, and an asymmetric cost function to reduce hypoglycemic risk. A simulation environment that has been approved for testing of artificial pancreas control algorithms has been used to test the controller. The simulation results show a good controller performance in fasting conditions and meal disturbance rejection, and robustness against model–patient mismatch and errors in meal estimation

Prediction of postprandial blood glucose under intra-patient variability and uncertainty and its use in the design of insulin dosing strategies for type 1 diabetic patients

In this thesis I propose a novel method to estimate the dose and injection-to-meal time for low-risk intensive insulin therapy. This dosage-aid system uses an optimization algorithm to determine the insulin dose and injection-to-meal time that minimizes the risk of postprandial hyper- and hypoglycaemia in type 1 diabetic patients. To this end, the algorithm applies a methodology that quantifies the risk of experiencing different grades of hypo- or hyperglycaemia in the postprandial state induced by insulin therapy according to an individual patient’s parameters. This methodology is based on modal interval analysis (MIA). Applying MIA, the postprandial glucose level is predicted with consideration of intra-patient variability and other sources of uncertainty. A worst-case approach is then used to calculate the risk index. In this way, a safer prediction of possible hyper- and hypoglycaemic episodes induced by the insulin therapy tested can be calculated in terms of these uncertainties.

Effects of cottonseed cake-based diets supplemented with blood meal, alone or with lysine, on the growth of pigs

An experiment was carried out to establish the effect on the growth of pigs of including blood meal or lysine in diets containing gossypol from cottenseed cake. Forty Landrace x Large White pigs (20 of each sex) were randomly allocated to 5 treatments of 8 pigs each in a 2x2 factorial design with two levels of lysine or two levels of blood meal in the diets plus a control diet. The pigs were fed different diets and slaughtered at 75.0+/-2.0 kg live weight for carcase analysis. Supplementing the diets with blood meal resulted in higher live weight gains (p<0.001) and improved feed conversion ratios (p<0.001) than supplementing with lysine. Pigs fed the higher level of cottonseed cake showed a significant (p<0.001) depression in live weight gain and feed conversion ratio compared to those fed a low level of the cake. There was no significant difference (p>0.05) in intake in the pigs fed diets with cottonseed cake including blood meal or synthetic lysine. The kidney and liver weights of the pigs fed the diets with a higher level of cottonseed cake were significantly greater (p<0.001) than in those fed the lower level, but when the diets containing cottonseed cake were supplemented with blood meal or lysine at the same level there was no significant difference (p>0.05) in the weights of these organs. Lysine or other factors derived from blood meal appear to be more efficient than synthetic lysine in reducing the adverse effects of gossypol.

Hepatozoon griseisciuri in grey squirrels (Sciurus carolinensis): changes of blood leucocyte numbers resulting from infection

Numbers of leucocytes in squirrels with gametocytes of Hepatozoon in their blood (infected) were compared with animals without gametocytes (uninfected). Typical values for leucocytes/mm(3) blood in uninfected squirrels were: leucocytes 5-7 x 10(3), granulocytes 3-4 x 10(3), lymphocytes 2-0 x 10(3) and monocytes 0-3 x 10(3) cells. Infection caused an increase in monocytes, lymphocytes and granulocytes, and there was a significant positive association between parasitaemia level and numbers of both total leucocytes and monocytes. Infected animals had more uninfected monocytes/mm(3) blood than did uninfected animals. The proportions of monocytes were more variable over time in infected animals, but no shift between infected and uninfected status was detected. Transfer of serum from infected squirrels to mice resulted in elevated counts of total blood leucocytes, monocytes and granulocytes, but not of lymphocytes, as compared with controls. Serum from squirrels with high parasitaemias had a more marked effect than serum from squirrels with low parasitaemias. Results indicate an infection - related monocytosis, possibly controlled by cytokines, that increases the number of cells available for invasion by gametocytes, thus enhancing the chances of parasite transmission.

Effects of lipid emulsions on lipid body formation and eicosanoid production by human peripheral blood mononuclear and polymorphonuclear cells

Background & aims: This study investigated the influence of four commercial lipid emulsions, Ivelip, ClinOleic, Omegaven and SMOFlipid (R), on lipid body formation, fatty acid composition and eicosanoid production by cultured human peripheral blood polymorphonuclear cells (PMN) and mononuclear cells (PBMC). Methods: PMN and PBMC were exposed to emulsions at concentrations ranging from 0.01 to 0.04%. Lipid body formation was assessed by microscopy, fatty acid composition by gas chromatography and eicosanoids by ELISA. Results: Stimulation of inflammatory cells and exposure to lipid emulsions promoted the formation of lipid bodies, but there did not appear to be differential effects of the emulsions tested. In contrast, there were differential effects of lipid emulsions on eicosanoid formation, particularly with regards to LTB4 production by PMN. Omegaven dramatically increased production of eicosanoids compared with the other emulsions in a dose-dependent manner. This effect was associated with a significantly higher level of lipid peroxides in the supernatants of cells exposed to Omegaven. Conclusions: Stimulation of inflammatory cells and exposure to lipid emulsions promotes lipid body formation and eicosanoid production, although the differential effects of different emulsions appear to be largely due to lipid peroxidation of unsaturated fatty acids in some emulsions in this in vitro system. (C) 2009 Elsevier Ltd and European Society for Clinical Nutrition and Metabolism. All rights reserved.

Production of angiotensin converting enzyme inhibitory peptides from β-lactoglobulin and casein derived peptides: an integrative approach

Angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibition is one of the mechanisms by which reduction in blood pressure is exerted. Whey proteins are a rich source of ACE inhibitory peptides and have shown a blood pressure reduction effect i.e. antihypertensive activity. The aim of this work was to develop a simplified process using a combination of adsorption and microfiltration steps for the production of hydrolysates from whey with high ACE inhibitory activity and potency; the latter was measured as the IC50, which is the peptide concentration required to reduce ACE activity by half. This process integrates the selective separation of β-lactoglobulin and casein derived peptides (CDP) from rennet whey and their hydrolysis, which results in partially pure, less complex hydrolysates with high bioactive potency. Hydrolysis was carried out with protease N ‘Amano’ in a thermostatically controlled membrane reactor operated in a batch mode. By applying the integrative approach it was possible to produce from the same feedstock two different hydrolysates that exhibited high ACE inhibition. One hydrolysate was mainly composed of casein-derived peptides with IC50= 285 μg/mL. In this hydrolysate we identified the well known potent ACE-I and anti-hypertensive tri-peptide Ile-Pro-Pro (IPP) and another novel octa-peptide Gln-Asp-Lys-Thr-Glu-Ile-Pro-Thr (QDKTEIPT). The second hydrolysate was mainly composed of β-lactoglobulin derived peptides with IC50=128 µg/mL. This hydrolysate contained a tetra-peptide (Ile-Ile-Ala-Glu) IIAE as one of the two major peptides. A further advantage to this process is that enzyme activity was substantially increased as enzyme product inhibition was reduced.