Neuroprotection in cerebral ischemia with XG-102, a new peptide inhibitor of JNK

Abstract Stroke or cerebrovascular accident, whose great majority is of ischemic nature, is the third leading cause of mortality and long lasting disability in industrialised countries. Resulting from the loss of blood supply to the brain depriving cerebral tissues of oxygen and glucose, it induces irreversible neuronal damages. Despite the large amount of research carried out into the causes and pathogenic features of cerebral ischemia the progress toward effective treatments has been poor. Apart the clot-busting drug tissue-type plasminogen activator (tPA) as effective therapy for acute stroke (reperfusion by thrombolysis) but limited to a low percentage of patients, there are currently no other approved medical treatments. The need for new therapy strategies is therefore imperative. Neuronal death in cerebral ischemia is among others due to excitotoxic mechanisms very early after stroke onset. One of the main involved molecular pathways leading to excitotoxic cell death is the c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) pathway. Several studies have already shown the efficacy of a neuroprotective agent of a new type, a dextrogyre peptide synthesized in the retro inverso form (XG102, formerly D-JNKI1), which is protease-resistant and cell-penetrating and that selectively and strongly blocks the access of JNK to many of its targets. A powerful protection was observed with this compound in several models of ischemia (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). This chimeric compound, made up of a 10 amino acid TAT transporter sequence followed by a 20 amino acids JNK binding domain (JBD) sequence from JNK inhibitor protein (JIP) molecule, induced both a major reduction in lesion size and improved functional outcome. Moreover it presents a wide therapeutic window. XG-102 has proved its powerful efficacy in an occlusion model of middle cerebral artery in mice with intracérebroventricular (i.c.v.) injection but in order to be able to consider the development of this drug for human ischemic stroke it was therefore necessary to determine the feasibility of its systemic administration. The studies being the subject of this thesis made it possible to show a successful neuroprotection with XG-102 administered systemically after transient mouse middle cerebral artery occlusion (MCAo). Moreover our data. provided information about the feasibility to combine XG-102 with tPA without detrimental action on cell survival. By combining the benefits from a reperfusion treatment with the effects of a neuroprotective compound, it would represent the advantage of bringing better chances to protect the cerebral tissue. Résumé L'attaque cérébrale ou accident vasculaire cérébral, dont la grande majorité est de nature ischémique, constitue la troisième cause de mortalité et d'infirmité dans les pays industrialisés. Résultant de la perte d'approvisionnement de sang au cerveau privant les tissus cérébraux d'oxygène et de glucose, elle induit des dommages neuronaux irréversibles. En dépit du nombre élevé de recherches effectuées pour caractériser les mécanismes pathogènes de l'ischémie. cérébrale, les progrès vers des traitements efficaces restent pauvres. Excepté l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) dont le rôle est de désagréger les caillots sanguins et employé comme thérapie efficace contre l'attaque cérébrale aiguë (reperfusion par thrombolyse) mais limité à un faible pourcentage de patients, il n'y a actuellement aucun autre traitement médical approuvé. Le besoin de nouvelles stratégies thérapeutiques est par conséquent impératif. La mort neuronale dans l'ischémie cérébrale est entre autres due à des mécanismes excitotoxiques survenant rapidement après le début de l'attaque cérébrale. Une des principales voies moléculaires impliquée conduisant à la mort excitotoxique des cellules est la voie de la c-Jun NH2terminal kinase (JNK). Plusieurs études ont déjà montré l'efficacité d'un agent neuroprotecteur d'un nouveau type, un peptide dextrogyre synthétisé sous la forme retro inverso (XG-102, précédemment D-JNKI1) résistant aux protéases, capable de pénétrer dans les cellules et de bloquer sélectivement et fortement l'accès de JNK à plusieurs de ses cibles. Une puissante protection a été observée avec ce composé dans plusieurs modèles d'ischémie (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). Ce composé chimérique, construit à partir d'une séquence TAT de 10 acides aminés suivie par une séquence de 20 acides aminés d'un domaine liant JNK (JBD) issu de la molécule JNK protéine inhibitrice. (JIP), induit à la fois une réduction importante de la taille de lésion et un comportement fonctionnel amélioré. De plus il présente une fenêtre thérapeutique étendue. XG-102 a prouvé sa puissante efficacité dans un modèle d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne chez la souris avec injection intracerebroventriculaire (i.c.v.) mais afin de pouvoir envisager le développement de ce composé pour l'attaque cérébrale chez l'homme, il était donc nécessaire de déterminer la faisabilité de son administration systémique. Les études faisant l'objet de cette thèse ont permis de montrer une neuroprotection importante avec XG-102 administré de façon systémique après l'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris (MCAo). De plus nos données ont fourni des informations quant à la faisabilité de combiner XG-102 et tPA, démontrant une protection efficace par XG-102 malgré l'action nuisible du tPA sur la survie des cellules. En combinant les bénéfices de la reperfusion avec les effets d'un composé neurooprotecteur, cela représenterait l'avantage d'apporter des meilleures chances de protéger le tissu cérébral.

Combined modality treatment with full-dose chemotherapy and concomitant boost radiotherapy for advanced head and neck carcinoma

Résumé Le but de cette étude est d'évaluer la faisabilité et l'efficacité d'un traitement des carcinomes pharyngo-laryngés avancés par combinaison de chimiothérapie intensive associé à une radiothérapie accélérée. Vingt-trois patients ont été inclus (age médian 54 ans, entre 35 et 70 ans). Les localisations tumorales étaient l'hypopharynx (n=7), base de langue (n=10), nasopharynx (n=2) ou l'oesophage proximal (n.1), ou sans porte d'entrée (n=3). Le traitement comprend trois cycles de chimiothérapie (cisplatin 100mg/m2 à J1 ; 5-FU 1000mg/m2 par jour pendant 5 jours en perfusion continue, précédé par de l'amifostine 910mg/m2 ; répété toutes les trois semaines). La radiothérapie concomitante, accélérée (dose totale de 70Gy en 6 semaines) a été débuté au premier jour du deuxième cycle de chimiothérapie. Vingt et un patients ont pu achever la radiothérapie. Dix-huit patients étaient en rémission complète à la fin du traitement. Avec un suivi médian de 45 mois, le taux de survie globale atteint 56% (95% Cl, 32-79%). Le contrôle loco-régional était de 71% (95% CI, 52-91%). La toxicité associée au traitement consistait en une insuffisance rénale réversible (≥grade II) chez 9 patients (43%) et une agranulocytose fébrile chez 9 patients (43%). Tous les patients ont présenté une mucite modérée à sévère (grade II/III) et 19 patients ont montré une toxicité cutanée de grade III. En conclusion, le traitement combiné de radiothérapie accélérée avec une chimiothérapie concomitante à base de Cisplatin/5-FU full-dose avec amifostine est faisable. La toxicité est importante mais reste maîtrisable dans le cadre d'un centre multidisciplinaire. Le taux de survie globale à 4 ans est prometteur, la recherche en vue de traitements moins toxiques doit se poursuivre. Abstract The purpose of this study was to evaluate the feasibility and efficacy of a treatment concept combining three cycles of full-dose chemotherapy (CT) with concomitant accelerated uninterrupted radiotherapy (RI). Twenty- three patients (median age: 54 years, range: 35-70) with locally advanced squamous cell carcinoma of the head and neck (SCCHN) were included. The primary tumor involved the hypopharynx (n=7), base of the tongue (n=10), nasopharynx (n=2) or upper esophagus (n=1) or its location was unknown (n=3). Treatment consisted of three cycles of chemotherapy (cisplatin 100 mg/m2 on day 1; 5-FU 1,000 mg/m2 per day for 5 days as a continuous infusion, preceded by amifostine 910 mg/m2). repeated every 3 weeks. Uninterrupted concomitant boost-accelerated RI (total dose of 70 Gy in 6 weeks) started together on day 1 of the second cycle. All but two patients received the full course of RT. Eighteen patients achieved complete remission (78%). At a median follow-up of 45 months the overall survival was 56% (95% c.i. 32-79%) and the loco-regional control 71% (95% c.i. 52-91%). Toxicity involved reversible renal insufficiency of grade II in 9 patients (39%) and neutropenic fever in 9 patients (39%). All patients suffered from moderate to severe mucositis (grade HMI), and 19 patients presented cutaneous toxicity grade III. Concomitant boost-accelerated RI combined with concurrent full-dose cisplatin/5-FU chemotherapy and amifostine is feasible with manageable, although substantial, toxicity. The overall survival of 4 years is promising. Newer regimens causing less acute mucosal and skin toxicity are needed.

Hemodynamic consequences of chronic parasympathetic blockade with a peripheral muscarinic antagonist

Résumé Alors que le système nerveux sympathique a un rôle bien établi dans la régulation de la pression artérielle, l'influence de la fonction ou dysfonction du système parasympathique sur la pression artérielle n'est pas évidente, en particulier à long terme. Nous avons testé l'hypothèse que l'inhibition chronique du système parasympathique a un effet persistant sur la pression artérielle (PA), la fréquence cardiaque (FC) et la variabilité de la pression artérielle (VPA). Des rats de type Sprague Dawley ont été instrumentés pour monitoring de la pression artérielle 22h par jour par télémétrie et abrités dans des cages métaboliques. Après guérison de l'intervention et après une période contrôle de référence, de la scopolamine methyl bromide (SMB), un antagoniste muscarinique périphérique, a été perfusé i.v. pendant 12 jours. Le tout fut suivi d'une période de récupération de 10 jours. La SMB a entraîné une augmentation rapide de la PA de 98±2 mmHg à un maximum de 108±2 mmHg le deuxième jour de perfusion de la SMB puis la PA s'est stabilisée à une valeur plateau de +3±1 mmHg au dessus de la valeur contrôle (P < 0.05). Après l'arrêt de la perfusion de SMB, la PA moyenne a diminué de 6±1 mmHg. La FC a augmenté immédiatement et est restée significativement au dessus de la valeur contrôle le dernier jour de 1a perfusion de SMB. La SMB a également induit une diminution de la variabilité à court terme de la FC (au sein d'intervalles de 30 minutes et une augmentation de la variabilité à court terme et à long terme (entre intervalles de 30 minutes) de la PA. Ces données suggèrent que l'inhibition muscarinique périphérique chronique conduit à une augmentation modeste mais persistante de la PA, FC et VPA, qui sont des facteurs de risque cardiovasculaires connus.

Plasma and cerebrospinal fluid population pharmacokinetics of temozolomide in malignant glioma patients

RESUME : Objectif: Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale maligne la plus agressive qui conduit au décès de la majorité des patients moins d'une année après le diagnostic. La plupart des agents chimiothérapeutiques actuellement disponibles ne traversent pas la barrière hémato¬encéphalique et ne peuvent par conséquent pas être utilisés pour ce type de tumeur. Le Temozolomide (TMZ) est un nouvel agent alkylant récemment développé pour le traitement des gliomes malins. A ce jour, très peu d'informations sont disponibles sur la pénétration intra-cérébrale de cet agent. Au cours d'une étude pilote de phase II menée auprès de 64 patients atteints de GBM, l'administration précoce de TMZ combinée à une radiothérapie standard (RT) afin d'intervenir au plus tôt dans l'évolution de la maladie, a permis de prolonger la survie de ces patients, résultat qui pu être confirmé par la suite lors de l'étude randomisée de phase III. L'objectif de cette étude a été de déterminer les paramètres pharmacocinétique du TMZ dans le plasma et le liquide céphalo-rachidien (LCR), d'évaluer l'influence de certains facteurs individuels (âge, sexe, surface corporelle, fonction rénale/hépatique, co-médications, RT concomitante) sur ces différents paramètres, et enfin d'explorer la relation existant entre l'exposition au TMZ et certains marqueurs cliniques d'efficacité et de toxicité. Matériel et Méthode: Les concentrations de TMZ ont été mesurées par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) dans le plasma et le LCR de 35 patients atteints de GBM nouvellement diagnostiqués (étude pilote) ou de gliomes malins en récidive (étude récidive). L'analyse pharmacocinétique de population a été réalisée à l'aide du programme NONMEM. L'exposition systémique et cérébrale, définie par les AUC (Area Under the time-concentration Curve) dans le plasma et le LCR, a été estimée pour chaque patient et corrélée à la toxicité, la survie ainsi que la survie sans progression tumorale. Résultats: Un modèle à 1 compartiment avec une cinétique d'absorption et de transfert Kplasma -> LCR de ordre a été retenu afin de décrire le profil pharmacocinétique du TMZ. Les valeurs moyennes de population ont été de 10 L/h pour la clairance, de 30.3 L pour le volume de distribution, de 2.1 h pour la 1/2 vie d'élimination, de 5.78 hE-1 pour la constante d'absorption, de 7.2 10E4 hE-1 pour Kplasma->LCR et de 0.76 hE-1 pour KLCR plasma. La surface corporelle a montré une influence significative sur la clairance et le volume de distribution, alors que le sexe influence la clairance uniquement. L'AUC mesurée dans le LCR représente ~20% de celle du plasma et une augmentation de 15% de Kplasma->LCR a été observée lors du traitement concomitant de radiochimiothérapie. Conclusions: Cette étude est la première analyse pharmacocinétique effectuée chez l'homme permettant de quantifier la pénétration intra-cérébrale du TMZ. Le rapport AUC LCR/AUC Plasma a été de 20%. Le degré d'exposition systémique et cérébral au TMZ ne semble pas être un meilleur facteur prédictif de la survie ou de la tolérance au produit que ne l'est la dose cumulée seule. ABSTRACT Purpose: Scarce information is available on the brain penetration of temozolomide (TMZ), although this novel methylating agent is mainly used for the treatment of ma¬lignant brain tumors. The purpose was to assess TNIZ phar¬macokinetics in plasma and cerebrospinal fluid (CSF) along with its inter-individual variability, to characterize covari¬ates and to explore relationships between systemic or cere¬bral drug exposure and clinical outcomes. Experimental Design: TMZ levels were measured by high-performance liquid chromatography in plasma and CSF samples from 35 patients with newly diagnosed or recurrent malignant gliomas. The population pharmacoki¬netic analysis was performed with nonlinear mixed-effect modeling software. Drug exposure, defined by the area un¬der the concentration-time curve (AUC) in plasma and CSF, was estimated for each patient and correlated with toxicity, survival, and progression-free survival. Results: A three-compartment model with first-order absorption and transfer rates between plasma and CSF described the data appropriately. Oral clearance was 10 liter/h; volume of distribution (VD), 30.3 liters; absorption constant rate, 5.8 hE-1; elimination half-time, 2.1 h; transfer rate from plasma to CSF (Kplasma->CSF), 7.2 x 10E-4hE-1 and the backwards rate, 0.76hE-1. Body surface area signifi¬cantly influenced both clearance and VD, and clearance was sex dependent. The AU CSF corresponded to 20% of the AUCplasma. A trend toward an increased K plasma->CSF of 15% was observed in case of concomitant radiochemo-therapy. No significant correlations between AUC in plasma or CSF and toxicity, survival, or progression-free survival were apparent after deduction of dose-effect. Conclusions: This is the first human pharmacokinetic study on TMZ to quantify CSF penetration. The AUC CSF/ AUC plasma ratio was 20%. Systemic or cerebral exposures are not better predictors than the cumulative dose alone for both efficacy and safety.

Glucose and lactate are equally effective in energizing activity-dependent synaptic vesicle turnover in purified cortical neurons.

This study examines the role of glucose and lactate as energy substrates to sustain synaptic vesicle cycling. Synaptic vesicle turnover was assessed in a quantitative manner by fluorescence microscopy in primary cultures of mouse cortical neurons. An electrode-equipped perfusion chamber was used to stimulate cells both by electrical field and potassium depolarization during image acquisition. An image analysis procedure was elaborated to select in an unbiased manner synaptic boutons loaded with the fluorescent dye N-(3-triethylammoniumpropyl)-4-(4-(dibutylamino)styryl)pyridinium dibromide (FM1-43). Whereas a minority of the sites fully released their dye content following electrical stimulation, others needed subsequent K(+) depolarization to achieve full release. This functional heterogeneity was not significantly altered by the nature of metabolic substrates. Repetitive stimulation sequences of FM1-43 uptake and release were then performed in the absence of any metabolic substrate and showed that the number of active sites dramatically decreased after the first cycle of loading/unloading. The presence of 1 mM glucose or lactate was sufficient to sustain synaptic vesicle cycling under these conditions. Moreover, both substrates were equivalent for recovery of function after a phase of decreased metabolic substrate availability. Thus, lactate appears to be equivalent to glucose for sustaining synaptic vesicle turnover in cultured cortical neurons during activity.

Distinct neuronal circuits underlying the bahavioral and physiological components of the fear response

Abstract : Expression of fear involves changes in a number of behavioral and physiological parameters that are triggered by the central amygdala (CeA). The fear circuit also includes a series of brain stem nuclei that are the final effectors of the changes induced by the fear reaction. The CeA expresses many different neuropeptide receptors that can modulate fear responses. Today, the precise organization and the modulation of projections from the amygdala to the brain stem are still poorly understood. The aim of this project was to better understand the organization and the modulation of the fear circuit. To investigate this we first determined whether the CeA is composed of separate neuronal populations, where each one projects to specific brain stem nuclei, or whether single CeA neurons project to several nuclei. For this purpose, we first selected two brain stem nuclei implicated in the modulation of different components of the fear reactions, the periaqueductal gray (implicated in freezing) and the nucleus of solitary tract (implicated in heart rate modulation). We then performed double injections of two different retrograde tracers in these two nuclei and we quantified the subsequent presence of co-labelling in the CeA. We found that neurons projecting to the PAG and to the NTS are organized in separate populations. Subsequent electrophysiological recordings of the two populations revealed that PAG and NTS projecting neurons also have different electrophysiological characteristics. We then verified in vitro whether the neurons projecting to different brain stem nuclei express specific combinations of neuropeptide receptors, and whether a neuropeptide acting pre-synaptically (oxytocin) specifically modulates one of these two projections. We did not find differences at the level of expression of neurópeptide receptors, but we observed that oxytocin, a neuropeptide with anxiolytic properties, modulates PAG projecting neurons without affecting NTS projecting neurons. As oxytocin appeared to specifically modulate projections to the PAG, involved in the modulation of the freezing reaction, but did not affect the projections to the NTS, implicated in the modulation of cardiovascular parameters, we verified how this modulation translates in living animals. We investigated the effects of infra-amygdala injection of oxytocin on cardiovascular and behavioral changes induced by contextual fear conditioning. We found that oxytocin decreased the freezing response without affecting the cardiovascular system. Finally, as neuropeptides are considered potential future anxiolytics, we investigated whether diazepam and oxytocin, acting on the same circuit, had additive effects. This question was addressed exclusively with an in vitro electrophysiological approach. We obtained that oxytocin and diazepam, when co-applied, had an additive effect on both synaptic transmission and neuronal activity. These results open new perspectives for the possible clinical applications of oxytocin. Résumé : L'expression de la peur est accompagnée par de nombreux changements physiologiques et comportementaux qui sont déclenchés par l'amygdale centrale (CeA). Le circuit inclue aussi une série de noyaux du tronc cérébrale qui sont les effecteurs des différentes composantes de la réaction de peur. On sait que CeA envoie des projections aux noyaux du tronc cérébral et que ces neurones expriment une grande variété de récepteurs aux neuropeptides. Par contre, l'organisation des projections, ainsi que la modulation de ces projections par les neuropeptides reste encore peu connue. Avec ce projet, on premièrement voulu déterminer si CeA est composée de populations neuronales séparées qui projettent vers un noyau spécifique, ou bien si chaque neurones envoie des projections vers plusieurs noyaux. A ce propos, on a effectué des doubles injections de deux traceurs rétrogrades différentes dans deux noyaux du tronc cérébral impliqués dans des différentes composantes des réactions de peur. On a injecté la substance grise périaqueducale (PAG), qui est impliquée dans la réponse d'immobilisation, ainsi que le noyau du tractus solitaire (NTS) qui est responsable des changements cardiovasculaires. On a ensuite quantifié la présence de neurones contenant les deux traceurs dans CeA. On a trouvé que la plupart des neurones de l'amygdale centrale projettent vers un noyau spécifique, et on peut donc dire que l'amygdale semble être composée de populations neuronales séparées. On a ensuite mesuré les caractéristiques électrophysiologiques de ces deux projections et on a trouvé des différences substantielles concernant la résistance membranaire, la capacitance, le potentiel membranaire de repos ainsi que la fréquence des potentiels d'action spontanés. Puis, comme beaucoup de neuropéptides dans l'amygdale exercent un effet modulatoire sûr les réactions de peur et sur l'anxiété, on a étudié les effets directs et indirects d'une série de neuropeptides sur les différentes projections pour évaluer s'il y a des neuropeptides qui agissent spécifiquement sur une. On n'a pas trouvé de différences entre neurones qui projettent vers le PAG et neurones qui projettent vers le NTS concernant les effets de neuropeptides qui agissent directement sur ces cellules. Par contre, on a trouvé que l'ocytocine, un neuropeptide qui se lie à des récepteurs dans la partie latérale de l'amygdale centrale et inhibe de façon indirecte les neurones de l'amygdala centrale médiale, module les projections vers le PAG sans affecter celles qui vont vers le NTS. Comme le PAG est impliqué dans la réponse d'immobilisation, alors que le NTS est impliqué dans la modulation cardiovasculaire, on a ensuite étudié les effets de l'ocytocine injectée dans l'amygdale de rat vivants sur les réactions de peur conditionnées. On a trouvé que l'ocytocine diminue la réponse d'immobilisation sans par contre affecter la réponse cardiovasculaire. Pour terminer, on a vérifié si l'ocytocine potentialise les effets d'un médicament anxiolytique, le diazeparn. Avec une étude in vitro on a trouvé qu'une co-application d'ocytocine et diazeparn résulte en un effet additionnel à la fois sur la transmission synaptique ainsi que sur l'activité neuronale des neurones de l'amygdale centrale médiale. Ces résultats ouvrent des nouvelles perspectives pour une potentielle utilisation clinique de l'ocytocine.

Added prognostic value of myocardial blood flow quantitation in rubidium-82 positron emission tomography imaging

Les maladies cardiovasculaires restent la cause de mortalité la plus élevée dans le monde occidental. Il s'agit d'un processus long et complexe, dont l'infarctus du myocarde et la mort cardiaque ne sont que la fin d'un spectrum. La perfusion myocardique joue un rôle central dans l'évolution de la maladie et survient chronologiquement en amont de la dysfonction diastolique et systolique, ainsi que de l'infarctus du myocarde. Une meilleure compréhension de la Physiopathologie sous-jacente est cruciale dans le diagnostique et la prise en charge du patient. Dans ce sens, ce travail tente d'évaluer l'apport de l'évaluation de la perfusion myocardique évaluée par la tomographic à émission de positron (PET/CT) quant à la prédiction d'événements cardiovasculaires. De plus, l'apport de l'évaluation quantitative par rapport à l'évaluation qualitative a été démontré dans ce travail. Nous avons utilisé un radiotraceur unique au regard de ses caractéristiques. En effet, Le Rubidium-82 est un traceur qui ne nécessite pas d'un cyclotron pour sa fabrication, dès lors qu'il est produit par un générateur, rendant ainsi sa disponibilité un atout et un avantage potentiel lors de futurs implémentations à plus grande échelle. Ce travail démontre la supériorité de l'analyse de perfusion myocardique quantitative par rapport à l'analyse traditionnelle qualitative, ce qui n'était pas encore confirmé avec le Rubidium-82. Les résultats montrent une démarcation significative entre les différentes valeurs de perfusion quantitative/absolue, permettant de distinguer différentes populations plus ou moins à risque en terme de prédiction d'événements cardiaques futurs. Il est intéressant de noter que dans un modèle combinant l'analyse qualitative et quantitative proposé dans ce travail, l'inclusion des résultats les plus ischémiques obtenus par l'analyse qualitative avec les résultats de perfusion les plus bas en terme de flux myocardique absolu (analyse quantitative) démarque une population à très bas risque d'événements cardiovasculaires majeurs, une prédiction pouvant être observée surplus de 1'000 jours. Ces résultats forment un ajout significatif quant à l'évaluation de la perfusion myocardique par la médecine nucléaire, notamment par ce model intégratif proposé, lequel permet une prédiction précise et contributive dans le cadre de futurs événements cardiovasculaires majeurs.

Differential effects of high-fat diet on myocardial lipid metabolism in failing and nonfailing hearts with angiotensin II-mediated cardiac remodeling in mice.

Normal myocardium adapts to increase of nutritional fatty acid supply by upregulation of regulatory proteins of the fatty acid oxidation pathway. Because advanced heart failure is associated with reduction of regulatory proteins of fatty acid oxidation, we hypothesized that failing myocardium may not be able to adapt to increased fatty acid intake and therefore undergo lipid accumulation, potentially aggravating myocardial dysfunction. We determined the effect of high-fat diet in transgenic mice with overexpression of angiotensinogen in the myocardium (TG1306/R1). TG1306/R1 mice develop ANG II-mediated left ventricular hypertrophy, and at one year of age approximately half of the mice present heart failure associated with reduced expression of regulatory proteins of fatty acid oxidation and reduced palmitate oxidation during ex vivo working heart perfusion. Hypertrophied hearts from TG1306/R1 mice without heart failure adapted to high-fat feeding, similarly to hearts from wild-type mice, with upregulation of regulatory proteins of fatty acid oxidation and enhancement of palmitate oxidation. There was no myocardial lipid accumulation or contractile dysfunction. In contrast, hearts from TG1306/R1 mice presenting heart failure were unable to respond to high-fat feeding by upregulation of fatty acid oxidation proteins and enhancement of palmitate oxidation. This resulted in accumulation of triglycerides and ceramide in the myocardium, and aggravation of contractile dysfunction. In conclusion, hearts with ANG II-induced contractile failure have lost the ability to enhance fatty acid oxidation in response to increased fatty acid supply. The ensuing accumulation of lipid compounds may play a role in the observed aggravation of contractile dysfunction.

Surgical management of hemorrhage from rupture of the aortic arch.

BACKGROUND: Control of hemorrhage in patients with active bleeding from rupture of the aortic arch is difficult, because of the location of the bleeding and the impossibility of cross-clamping the aorta without interfering with cerebral perfusion. A precise and swift plan of management helped us salvage some patients and prompted us to review our experience. METHODS: Six patients with active bleeding of the aortic arch in the mediastinum and pericardial cavity (5 patients) or left pleural cavity (1 patient), treated between 1992 and 1996, were reviewed. Bleeding was reduced by keeping the mediastinum under local tension (3 patients) or by applying compression on the bleeding site (2 patients), or both (1 patient) while circulatory support, retransfusion of aspirated blood, and hypothermia were established. The diseased aortic arch was replaced during deep hypothermic circulatory arrest, which ranged from 25 to 40 minutes. In 3 patients, the brain was further protected by retrograde (2 patients) or antegrade (1 patient) cerebral perfusion. RESULTS: Hemorrhage from the aortic arch was controlled in all patients. Two patients died postoperatively, one of respiratory failure and the other of abdominal sepsis. Recovery of neurologic function was assessed and complete in all patients. The 4 survivors are well 8 to 49 months after operation. CONCLUSIONS: An approach relying on local tamponade to reduce bleeding, rapid establishment of circulatory support and hypothermia, retransfusion of aspirated blood, and swift repair of the aortic arch under circulatory arrest allows salvage of patients with active bleeding from an aortic arch rupture.

Contribution of genome-wide significant single-nucleotide polymorphisms and antiretroviral therapy to dyslipidemia in HIV-infected individuals : a longitudinal study

Rapport de synthèse :Les individus HIV-positifs constituent une population à risque pour les maladies cardiovasculaires telles que |'infarctus cardiaque ou cérébrale. Celles-ci découlent d'une formation accélérée d'athéroscIérose. Ces pathologies s'expliquent en grande partie par une dyslipidémie observée au sein de cette population et qui sont dues à des facteurs externes tels que : l'immunosuppression avancée, la virémie non-contrôlée, et les effets de la thérapie antirétrovirale. Récemment, des polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) associés à la dyslipidémie ont été mis en évidence d'une manière globale par des Genome-Wide Association Studies (GWAS). Le but principal de cette étude est d'éva|uer et de valider |'effet cumulatif des SNP identifiés dans ces GWAS pour la dyslipidémie chez des patients HIV-positifs. De plus, |'identification des facteurs non-génétiques qui contribuent à la dyslipidémie démontrent |'importance des facteurs externes, tels que mentionnés ci- dessus, et en particulier à ceux de la thérapie antirétrovirale.Les participants de l'étude proviennent de trois groupes: 426 personnes sélectionnées pour une étude précédente, 222 personnes sélectionnées de façon arbitraire dans la "Cohorte HIV Suisse" et 103 personnes sélectionnées avec un "New-Onset Diabetes mellitus" identifiées lors d'études précédentes. Ces individus ont contribué à plus de 34'000 mesures de lipides sur une durée moyenne supérieure à 7 ans. Pour l'étude, 33 SNP identifiés dans des GWAS et 9 SNP identifiés dans d'autres études publiées dans la littérature non-couverte par des GWAS ont été repris. Le génotypage a été complété pour 745 (99.2%) des 751 participants. Pour les analyses statistiques, les thérapies antirétrovirales ont été divisées en trois groupes (favorisant peu, moyennement et fortement la dyslipidémie), et trois scores génétiques ont été créés (profil favorable, moyennement favorable, non favorable/favorisant la dyslipidémie). Dans un premier temps, l'effet sur la valeur des lipides d'un ou deux allèles variants a été analysé au moyen d'un modèle de régression pour chaque SNP en ajustant le modèle pour les variables non- génétiques. Dans un deuxième temps, les SNP ayant une valeur p >= à 0.2 ont été repris dans un model Multi-SNP, ce modèle est également ajusté pour les variables non-génétiques. Puisque cette étude se base sur des SNP précédemment identifiés, celle-ci évalue uniquement l'association établie entre chaque SNP et les critères qui ont été établis au préalable, tels que : Cholestérol totale, HDL Cholestérol, non-HDL Cholestérol ou Triglycérides. Les résultats trouvés lors de |'étude confirment les résultats de la littérature. Cette étude montre que les SNP associés à la dyslipidémie doivent être analysés dans le contexte d'une thérapie antirétrovirale en tenant compte de la démographie et en considérant les valeurs du HIV (CD4+, virémie). Ces SNP montrent une tendance à prédire une dyslipidémie prolongée chez l'individu. En effet, un patient avec une thérapie antirétrovirale favorisant la dyslipidémie et un patrimoine génétique non-favorable a un risque qui est 3-f0is plus important d'avoir un Non-HDL- Cholestérol élevé, 5-fois plus important d'avoir un HDL-Cholestérol abaissé, et 4 à 5-fois plus important d'avoir une hypertriglycéridémie qu'un patient qui suit une thérapie antirétrovirale favorisant peu la dyslipidémie qui a un patrimoine génétique favorable. Vu la corrélation entre les SNP et la thérapie antirétrovirale, les cliniciens devraient intégrer les informations génétiques afin de choisir une thérapie antirétrovirale en fonction du patrimoine génétique.

Influência dos parâmetros de reconstrução analíticos e iterativos na cintigrafia de perfusão do miocárdio

As guidelines de cardiologia nuclear europeia e americanas não são específicas na escolha dos melhores parâmetros de reconstrução de imagem a utilizar na Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio (CPM). Assim, o presente estudo teve como objectivo estabelecer e comparar o efeito dos parâmetros quantitativos dos métodos de reconstrução: Retroprojecção Filtrada (FBP) e Ordered ‑Sub‑set Expectation Maximization (OSEM). Métodos: Foi utilizado um fantoma cardíaco, cujos valores do volume telediastólico (VTD), volume telesistólico (VTS) e fracção de ejecção ventricular esquerda (FEVE) eram conhecidos. O software Quantitative Gated SPECT/Quantitative Perfusion SPECT foi utilizado em modo semi‑automático, a fim de obter esses parâmetros quantitativos. O filtro Butterworth foi usado no FBP com as frequências de corte entre 0,2 e 0,8 ciclos/pixel combinadas com as ordens de 5, 10, 15 e 20. Na reconstrução OSEM, foram utilizados os subconjuntos 2, 4, 6, 8, 10, 12 e 16, combinados com os números de iterações de 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 32 e 64. Durante a reconstrução OSEM efectuou‑se uma outra reconstrução baseada no número de iterações equivalentes - Expectation‑Maximization (EM) 12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 28, 30 e 32. Resultados: Após a reconstrução com FBP verificou‑se que os valores de VTD e VTS aumentavam com o aumento da frequência de corte, enquanto o valor da FEVE diminui. Esse mesmo padrão é verificado na reconstrução OSEM. No entanto, com OSEM há uma estimativa mais precisa dos parâmetros quantitativos, especialmente com as combinações 2I × 10S e 12S × 2I. Conclusão: A reconstrução OSEM apresenta uma melhor estimativa dos parâmetros quantitativos e uma melhor qualidade de imagem do que a reconstrução com FBP. Este estudo recomenda o uso de 2 iterações com 10 ou 12 subconjuntos para a reconstrução OSEM e uma frequência de corte de 0,5 ciclos/pixel com as ordens 5, 10 ou 15 para a reconstrução com FBP como a melhor estimativa para a quantificação da FEVE através da CPM.

Severe hyperlipidemia causes impaired renin-angiotensin system function in apolipoprotein E deficient mice.

Dyslipidemia is a known risk factor for cardiovascular diseases and may associate with renal injury. Using mouse models with various degrees of hypercholesterolemia and hypertryliceridemia, we investigated the effects of lipids on the renin-angiotensin system (RAS). ApoE-/- mice were fed either a high fat diet (HF-ApoE-/-; mice developed hypertriglyceridemia and severe hypercholesterolemia) or regular chow (R-ApoE(-/-); mice developed less severe hypercholesterolemia only). Renal histopathology in the HF-ApoE-/- revealed massive lipid accumulation especially at the glomerular vascular pole. In these mice plasma renin concentration was significantly reduced (489+/-111 ng/(ml h) versus 1023+/-90 ng/(ml h) in R-ApoE-/- mice) and blood pressure was consequently significantly lower than in R-ApoE-/- (104+/-2 mmHg versus 115+/-2 mmHg, respectively). A model of renin-dependent renovascular hypertension (two-kidney, one clip) was generated and HF-ApoE-/- mice proved unable to increase renin secretion, and blood pressure, in response to diminished renal perfusion as compared to regular chow fed mice (665+/-90 ng/(ml h) versus 2393+/-372 ng/(ml h), respectively and 106+/-3 mmHg versus 140+/-2 mmHg, respectively). Hypertriglyceridemia and severe hypercholesterolemia are associated with renal lipid deposition and impaired renin secretion in ApoE-/- mice exposed to high fat diet. These observations further characterize the phenotype of this widely used mouse model and provide a rationale for the use of these mice to study lipid induced organ damage.

Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.

Apports et limites de la scintigraphie pulmonaire dans le diagnostic de l'embolie pulmonaire [Value and limitation of pulmonary scintigraphy in the diagnosis of pulmonary embolism].

Perfusion lung scan, whether associated with a ventilation lung scan or not, is frequently used in the diagnosis of pulmonary emboli. The characteristics of perfusion lung scan are reviewed. The added diagnostic value of standard chest X-ray and of ventilation scan is discussed, as well as its use in the intensive care unit.