The Possibilities and Dosimetric Limitations of MLC-Based Intensity-Modulated Radiotherapy Delivery and Optimization Techniques

The use of intensity-modulated radiotherapy (IMRT) has increased extensively in the modern radiotherapy (RT) treatments over the past two decades. Radiation dose distributions can be delivered with higher conformality with IMRT when compared to the conventional 3D-conformal radiotherapy (3D-CRT). Higher conformality and target coverage increases the probability of tumour control and decreases the normal tissue complications. The primary goal of this work is to improve and evaluate the accuracy, efficiency and delivery techniques of RT treatments by using IMRT. This study evaluated the dosimetric limitations and possibilities of IMRT in small (treatments of head-and-neck, prostate and lung cancer) and large volumes (primitive neuroectodermal tumours). The dose coverage of target volumes and the sparing of critical organs were increased with IMRT when compared to 3D-CRT. The developed split field IMRT technique was found to be safe and accurate method in craniospinal irradiations. By using IMRT in simultaneous integrated boosting of biologically defined target volumes of localized prostate cancer high doses were achievable with only small increase in the treatment complexity. Biological plan optimization increased the probability of uncomplicated control on average by 28% when compared to standard IMRT delivery. Unfortunately IMRT carries also some drawbacks. In IMRT the beam modulation is realized by splitting a large radiation field to small apertures. The smaller the beam apertures are the larger the rebuild-up and rebuild-down effects are at the tissue interfaces. The limitations to use IMRT with small apertures in the treatments of small lung tumours were investigated with dosimetric film measurements. The results confirmed that the peripheral doses of the small lung tumours were decreased as the effective field size was decreased. The studied calculation algorithms were not able to model the dose deficiency of the tumours accurately. The use of small sliding window apertures of 2 mm and 4 mm decreased the tumour peripheral dose by 6% when compared to 3D-CRT treatment plan. A direct aperture based optimization (DABO) technique was examined as a solution to decrease the treatment complexity. The DABO IMRT technique was able to achieve treatment plans equivalent with the conventional IMRT fluence based optimization techniques in the concave head-and-neck target volumes. With DABO the effective field sizes were increased and the number of MUs was reduced with a factor of two. The optimality of a treatment plan and the therapeutic ratio can be further enhanced by using dose painting based on regional radiosensitivities imaged with functional imaging methods.

ERBB4 mutations in cancer and amyotrophic lateral sclerosis

ErbB receptor tyrosine kinases, epidermal growth factor receptor (EGFR, also known as ErbB1), ErbB2 (HER2 or NEU), ErbB3 (HER3), and ErbB4 (HER4), transduce signals borne by extracellular ligands into central cellular responses such as proliferation, survival, differentiation, and apoptosis. Mutations in ERBB genes are frequently detected in human malignant diseases of epithelial and neural origin, making ErbB receptors important drug targets. Targeting EGFR and ErbB2 has been successful in eg. lung and breast cancer, respectively, and mutations in these genes can be used to select patients that are responsive to the targeted treatment. Although somatic ERBB4 mutations have been found in many high-incidence cancers such as melanoma, lung cancer, and colorectal cancer and germ-line ERBB4 mutations have been linked to neuronal disorders and cancer, ErbB4 has generally been neglected as a potential drug target. Thus, the consequences of ERBB4 mutations on ErbB4 biology are largely unknown. This thesis aimed to elucidate the functional consequences and assess the clinical significance of somatic and germ-line ERBB4 mutations in the context of cancer and amyotrophic lateral sclerosis. The results of this study indicated that cancer-associated ERBB4 mutations can promote aberrant ErbB4 function by activating the receptor or inducing qualitative changes in ErbB4 signaling. ERBB4 mutations increased survival or decreased differentiation in vitro, suggesting that ERBB4 mutations can be oncogenic. Importantly, the potentially oncogenic mutations were located in various subdomains in ErbB4, possibly providing explanation for the characteristic scattered pattern of mutations in ERBB4. This study also demonstrated that hereditary variation in ERBB4 gene can have a significant effect on the prognosis of breast cancer. In addition, it was shown that hereditary or de novo germ-line ERBB4 mutations that predispose to amyotrophic lateral sclerosis inhibit ErbB4 activity. Together, these results suggest that ErbB4 should be considered as a novel drug target in cancer and amyotrophic lateral sclerosis.

Caryocar brasiliense camb protects against genomic and oxidative damage in urethane-induced lung carcinogenesis

The antioxidant effects of Caryocar brasiliense Camb, commonly known as the pequi fruit, have not been evaluated to determine their protective effects against oxidative damage in lung carcinogenesis. In the present study, we evaluated the role of pequi fruit against urethane-induced DNA damage and oxidative stress in forty 8-12 week old male BALB/C mice. An in vivo comet assay was performed to assess DNA damage in lung tissues and changes in lipid peroxidation and redox cycle antioxidants were monitored for oxidative stress. Prior supplementation with pequi oil or its extract (15 µL, 60 days) significantly reduced urethane-induced oxidative stress. A protective effect against DNA damage was associated with the modulation of lipid peroxidation and low protein and gene expression of nitric oxide synthase. These findings suggest that the intake of pequi fruit might protect against in vivo genotoxicity and oxidative stress.

The pancreatic islet system of the rock bass /|nby Edward Francis Squires. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

The endocrine pancreas of the rock bass (Ambloplites rupestris) was examined by light and electron microscopy. Two cell types with staining properties similar to mammalian A and B cells, and a third, non-staining cell type were found in the spherical pancreatic islets that were surrounded by a connective tissue capsule and embedded in two small masses of exocrine tissue. From an analysis of the ultrastructure of the A and B cells, a secretory cycle for each of these cell types was proposed. The secretory cycle of the A cell consisted of three well defined stages: (1) A cell production stage: during which A granule formation occurred in the sacs of the Golgi apparatus and the cell was characterized by the presence of numerous secretory granules, some elements of lamellar endoplasmic reticulum, and a homogeneously granular nucleus. The cytoplasm contained few distended cisternae, variable numbers of free ribosomes, microtubules and small vesicles. (2) A cell release stage: during which the release of A granules occurred and the cell usually contained several large distended cisternae and variable numbers of secretory granules. Granule release mechanisms included exocytosis, by which individual granules were released into the extracellular space after their membranes fused with the plasmalemma, and emiocytosis, by which one or more granules were released into a large cisterna whose membrane fused with the plasmalemma and formed a pore through which the cisternal contents passed out of the cell. (3) A cell reorganization stage: during which the changeover from the release stage to the production stage occurred and the reorganization of organelles and membrane structures took place. The cell contained few secretory granules and numerous small endoplasmic reticular cisternae. The cytoplasm exhibited less electron density than either of the other two stages. The A granule after formation underwent a series of morphological changes which were described in four numerically identified phases. The secretory cycle of the B cell consisred of two stages: (1) B cell production stage: during which the B granule formation occurred in the sacs of the Go1gi apparatus. The cell was characterized by an irregular outline, the presence of numerous secretory granules, and an irregularly shaped nucleus which contained variable amounts of clumped chromatin. The cytoplasm contained moderate amounts of lamellar endoplasmic reticulum studded with ribosomes, several small vesicles, and an active Go1gi apparatus. (2) B cell release stage: during which the release of B granules occurred. The cell contained a rounded nucleus with dispersed chromatin, several distended endoplasmic reticular cisternae and a variable number of secretory granules. Granule release occu~ by emiocytosis and exocytosis similar to that found for the A cell.

New statistical methods to assess the effect of time-dependent exposures in case-control studies

Contexte. Les études cas-témoins sont très fréquemment utilisées par les épidémiologistes pour évaluer l’impact de certaines expositions sur une maladie particulière. Ces expositions peuvent être représentées par plusieurs variables dépendant du temps, et de nouvelles méthodes sont nécessaires pour estimer de manière précise leurs effets. En effet, la régression logistique qui est la méthode conventionnelle pour analyser les données cas-témoins ne tient pas directement compte des changements de valeurs des covariables au cours du temps. Par opposition, les méthodes d’analyse des données de survie telles que le modèle de Cox à risques instantanés proportionnels peuvent directement incorporer des covariables dépendant du temps représentant les histoires individuelles d’exposition. Cependant, cela nécessite de manipuler les ensembles de sujets à risque avec précaution à cause du sur-échantillonnage des cas, en comparaison avec les témoins, dans les études cas-témoins. Comme montré dans une étude de simulation précédente, la définition optimale des ensembles de sujets à risque pour l’analyse des données cas-témoins reste encore à être élucidée, et à être étudiée dans le cas des variables dépendant du temps. Objectif: L’objectif général est de proposer et d’étudier de nouvelles versions du modèle de Cox pour estimer l’impact d’expositions variant dans le temps dans les études cas-témoins, et de les appliquer à des données réelles cas-témoins sur le cancer du poumon et le tabac. Méthodes. J’ai identifié de nouvelles définitions d’ensemble de sujets à risque, potentiellement optimales (le Weighted Cox model and le Simple weighted Cox model), dans lesquelles différentes pondérations ont été affectées aux cas et aux témoins, afin de refléter les proportions de cas et de non cas dans la population source. Les propriétés des estimateurs des effets d’exposition ont été étudiées par simulation. Différents aspects d’exposition ont été générés (intensité, durée, valeur cumulée d’exposition). Les données cas-témoins générées ont été ensuite analysées avec différentes versions du modèle de Cox, incluant les définitions anciennes et nouvelles des ensembles de sujets à risque, ainsi qu’avec la régression logistique conventionnelle, à des fins de comparaison. Les différents modèles de régression ont ensuite été appliqués sur des données réelles cas-témoins sur le cancer du poumon. Les estimations des effets de différentes variables de tabac, obtenues avec les différentes méthodes, ont été comparées entre elles, et comparées aux résultats des simulations. Résultats. Les résultats des simulations montrent que les estimations des nouveaux modèles de Cox pondérés proposés, surtout celles du Weighted Cox model, sont bien moins biaisées que les estimations des modèles de Cox existants qui incluent ou excluent simplement les futurs cas de chaque ensemble de sujets à risque. De plus, les estimations du Weighted Cox model étaient légèrement, mais systématiquement, moins biaisées que celles de la régression logistique. L’application aux données réelles montre de plus grandes différences entre les estimations de la régression logistique et des modèles de Cox pondérés, pour quelques variables de tabac dépendant du temps. Conclusions. Les résultats suggèrent que le nouveau modèle de Cox pondéré propose pourrait être une alternative intéressante au modèle de régression logistique, pour estimer les effets d’expositions dépendant du temps dans les études cas-témoins

Relation entre statut socio-économique et incidence du cancer du poumon dans le contexte d’une étude cas-témoins montréalaise

Des études ont observé que le statut socio-économique (SSE) est inversement associé avec le risque de cancer du poumon. Cette thèse approfondit différents aspects de la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon afin de contribuer à la compréhension des facteurs influençant le risque de cette maladie. Son objectif général consiste à étudier les associations entre le SSE et le risque de cancer du poumon en fonction à la fois : 1) de l’indicateur du SSE ; 2) des types d’ajustement pour le tabagisme, et ; 3) des facteurs de risque intermédiares potentiels de l’association entre le SSE et le cancer du poumon. Les données d’une vaste étude cas-témoins menée à Montréal entre 1996 et 2002 et portant sur l’identification de facteurs environnementaux impliqués dans l’étiologie du cancer du poumon ont été utilisées. L’échantillon analysé était constitué de 1203 cas (738 hommes et 465 femmes) diagnostiqués en 1996-1997 dans les 18 principaux hôpitaux du Grand Montréal et 1513 témoins (899 hommes et 614 femmes). Les témoins, recrutés au hasard à partir de la liste électorale, ont été appariés aux cas selon l’âge, le sexe et le district électoral. Les sujets ont été interviewés afin de colliger de l’information entre autres sur les caractéristiques sociodémographiques et économiques, les habitudes de tabagisme, l‘histoire professionnelle et l’alimentation. Une collecte de données additionnelle a été effectuée spécifiquement pour la présente thèse. En effet, l’évaluation foncière de la résidence correspondant à l’adresse de chacun des sujets à l’entrevue a été obtenue à partir des bases de données publiques de la ville de Montréal. Le premier article portait sur la comparaison de différents indices de disponibilité financière chacun en 5 catégories: un indice de valeur résidentielle, le revenu médian issu des données du recensement et le revenu familial auto-rapporté. En comparant au revenu familial auto-rapporté, une très bonne concordance a été obtenue pour 73% et 64% des individus respectivement pour l’indice de valeur résidentielle et le revenu du recensement. Le Kappa pondéré était plus élevé pour la comparaison du revenu familial auto-rapporté avec l’indice de valeur résidentielle (Kappap=0.36, IC 95%: 0.31-0.40) qu’avec le revenu médian issu du recensement (Kappap=0.22, IC 95%: 0.17-0.27). Le choix d’un indice dépend toutefois des objectifs et de la faisabilité de son utilisation dans la population étudiée. Le deuxième article présentait les associations entre les trois indices de disponibilité financière et le risque de cancer du poumon. Les fortes associations observées initialement sont disparues après un ajustement pour plusieurs dimensions du tabagisme. Ce dernier jouait un rôle de grande importance dans la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon. Finalement, les facteurs de risque intermédiares des associations entre trois différentes dimensions du SSE – éducation, revenu, classe professionnelle – ont été étudiés. Les résultats ont suggéré que les 3 facteurs de risque intermédiares potentiels étudiés: tabagisme, consommation de fruits et légumes riches en caroténoïdes, expositions professionnelles avaient un effet médiateur indépendant dans la relation entre le SSE et le cancer du poumon. Le plus important médiateur était le tabagisme, suivi de l’alimentation et à un degré moindre, les expositions professionnelles. Il nous paraît particulièrement pertinent d‘évaluer différents indicateurs du SSE lorsque possible, et d’effectuer un ajustement détaillé pour le tabagisme lorsque la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon est étudiée. Une bonne connaissance et la prise en compte des facteurs de risque intermédiares sont essentielles à la formulation des mesures de prévention du cancer du poumon.

Les variations géographiques de la mortalité par cancer au Québec en relation avec l’incidence et la létalité, 2000-2004

Le cancer occupe le premier rang parmi les causes de décès au Québec. Les taux de mortalité diffèrent cependant à travers les régions du Québec. En considérant les territoires des Centres de santé et de services sociaux (CSSS), ce mémoire propose dans un premier temps d’étudier la distribution des taux de mortalité pour les principaux sièges de cancer, d’identifier les régions où une différence significative du taux avec le reste du Québec est perceptible et d’approfondir des éléments impliqués dans la mortalité, soit l’incidence et la létalité. D’autre part, dans le but d’expliquer les variations des taux de mortalité, des variables socio-économiques liées aux territoires retenus serviront de variables explicatives au modèle de régression utilisé. Les résultats ont permis de constater que c’est pour le cancer du poumon que les écarts significatifs sont les plus nombreux. Quant au cancer colorectal, un seul territoire présentait un écart significatif. Pour ce qui est du cancer de la prostate et du sein, aucun écart n’est perceptible dans les taux de mortalité. Concernant la partie explicative de la mortalité, dans le cas du cancer du poumon, les taux d’incidence sont fortement corrélés aux taux de mortalité. On ne peut cependant faire le même constat pour les cancers colorectal, du sein et de la prostate. De plus, les variables socio-économiques considérées pour les territoires de CSSS ne permettaient pas d’arriver à un modèle explicatif convaincant. Ces résultats montrent la nécessité d’avoir des données longitudinales permettant de suivre les individus dès le moment où le diagnostic de cancer est établi afin d’être en mesure de mieux mesurer les liens entre l’incidence, la survie, le niveau socio-économique et la mortalité.

Développement d’outils analytiques pour la détection de biomolécules directement dans des fluides sanguins

Cette thèse porte sur le développement de biocapteurs basés sur la technique de résonance des plasmons de surface (SPR) pour effectuer des analyses directement dans un fluide sanguin n’ayant subi aucune purification ou dilution. L’ensemble des biocapteurs discutés exploiteront un instrument SPR portable développé dans le groupe du professeur Masson. Le premier volet de la thèse portera sur le processus d’interférence lié à l’adsorption non spécifique du sérum à la surface du capteur. L’analyse des biomolécules adsorbées sera effectuée en combinant la SPR à la spectrométrie de masse. Les informations obtenues seront exploitées pour la construction de biocapteurs adaptés à l’analyse en milieu sanguin. Un premier biocapteur développé ciblera la protéine antigène prostatique spécifique (APS) contenue dans le sérum servant de biomarqueur pour dépister le cancer de la prostate. Pour détecter les faibles concentrations de cette protéine directement dans le sérum, un matériel plasmonique microstructuré sera utilisé pour amplifier les signaux obtenus et sera recouvert d’une monocouche peptidique minimisant l’adsorption non spécifique du sérum. L’instrument SPR aura été adapté pour permettre également la détection simultanée de fluorescence. Un test ELISA sera ainsi effectué en parallèle du test SPR. Chacune des techniques fournira un contrôle pour la deuxième, tout en permettant de détecter le biomarqueur au niveau requis pour dépister la maladie. La combinaison des deux méthodes permettra aussi d’élargir la gamme dynamique du test de dépistage. Pour terminer, l’instrument SPR portable sera utilisé dans le cadre de détection de petites biomolécules ayant un potentiel thérapeutique directement dans un échantillon de sang. Des peptides ayant une activité anti-athérosclérotique pourront ainsi être détectés à même un échantillon de sang ni purifié ni dilué, et ce à des concentrations de l’ordre du micromolaire. Une modification de la microfluidique via l’introduction d’une membrane poreuse au cœur de celle-ci sera la clé permettant d’effectuer de telles analyses. La présente thèse met de l’avant de nouvelles stratégies et des modifications instrumentales permettant d’analyser des protéines et des petites molécules directement dans un échantillon non purifié de sérum ou de sang. Les modifications apportées au système fluidique, à l’instrument SPR et au niveau du biocapteur employé permettront d’effectuer des biodétections dans des matrices aussi complexes que les fluides sanguins. Les présents travaux mettent en lumière la capacité d’un instrument SPR/fluorescence portable à faire en 12 minutes la biodétection d’un marqueur du cancer de la prostate directement dans un échantillon de sérum. Finalement, on rapporte ici un des premiers articles où un biocapteur SPR est utilisé à même un échantillon de sang non-purifié pour faire des biodétections.

Development of a cell culture system from the ovarian tissue of African catfish Clarias gariepinus

A growth medium with Leibovitz-15 L-15.as the base, supplemented with foetal bovine serum 10% vrv., fish muscle extract 10% vrv., prawn muscle extract 10% vrv., lectin concanavalin A. 0.02 mg mly1., lipopolysaccharide 0.02 mg mly1., glucose D 0.2 mg mly1., ovary extract 0.5% vrv.and prawn haemolymph 0.5%. has been formulated with 354"10 mOsm for the development and maintenance of a cell culture system from the ovarian tissue of African catfish, Clarias gariepinus. For its subculturing, a cell dissociationrextracting solution, composed of equal portions of trypsin phosphate versene glucose TPVG. containing 0.0125% wrv.trypsin and 25% vrv.non-enzymatic cell dissociation solution 1 and 2, has also been developed with which the cell culture can be passaged 15 times after which they cease to multiply and consequently perish. The cell cultures can be maintained for 12–15 days without fluid change between the passages. This is the first report of a cell culture system from the ovarian tissues of African catfish

Supervivencia cáncer específica posterior a nefrectomía radical frente a nefrectomía parcial en carcinoma renal t2: revisión sistemática

Introducción: El tratamiento estándar para los tumores renales localizados es la nefrectomía radical, sin embargo debido a la variación el tamaño del tumor renal en el momento del diagnóstico, se ha reemplazado en algunos casos por la nefrectomía parcial. Objetivo: Este estudio busca comparar el resultado oncológico de la nefrectomía parcial en términos de supervivencia cáncer específica, respecto a la nefrectomía radical, en pacientes mayores de 50 años con carcinoma renal estadio II (T2N0M0) Métodos: Se realizó una revisión sistemática de la literatura, con inclusión de estudios de casos y controles, cohortes y experimentos clínicos aleatorizados incluidos en las bases de datos de MEDLINE , EMBASE y CENTRAL Resultados: La búsqueda inicial emitió un total de 101 resultados, 11 artículos fueron preseleccionados y sólo un artículo cumplió con los criterios de selección; éste se clasificó como nivel de evidencia II. Conclusión: No fue posible concluir su equivalencia oncológica de la nefrectomía radical con la nefrectomía parcial, dado que no hay diseños de estudios que permitan llegar a esta conclusión.

Exposición acumulada de polvo respirable como predictor de enfermedad respiratoria

En la minería de carbón se presenta exposición prolongada a polvo de carbón y a polvo de sílice en diferentes porcentajes, encontrándose una asociación con las alteraciones obstructivas, bronquitis crónica, Neumoconiosis de los trabajadores de carbón y Silicosis. Se han establecido varias formas de estimar el riesgo de desarrollar dichas enfermedades respiratorias no malignas secundarias a la exposición a estos polvos (carbón y sílice) en el ámbito ocupacional, siendo el cálculo de la exposición acumulada, la que ha demostrado mayor utilidad. Con el fin de establecer el riesgo de desarrollar alteraciones funcionales, a partir de la exposición acumulada de polvo respirable - y en los trabajadores de una empresa de minería a cielo abierto en Colombia, se estructuró este estudio de cohorte. Se contó con el registro de 566 trabajadores distribuidos en 29 Grupos de Exposición Similar (GES). El cálculo de la dosis acumulada se realizó considerando las medianas de exposición para cada GES y el tiempo de exposición de cada trabajador. Y posteriormente se estimó el riesgo empleando una regresión de poisson con varianza robusta. Los resultados más importantes del estudio muestran la exposición acumulada en niveles inferiores a los reportados en la literatura, sin embargo se encuentra un riesgo ligeramente elevado, IRR 1.000124 (IC95% 1 - 1.000248) en los expuestos, estimando que por cada unidad de medición de la exposición acumulada que se incremente, el riesgo de que aparezca una alteración respiratoria funcional se incrementa en 1.000124 veces entre los trabajadores expuestos y los no expuestos.

Métodos de estadística espacial para evaluar la influencia de factores medioambientales sobre la incidencia y mortalidad por cáncer

Los objetivos de la tesis son: 1.- Estudiar la relación entre la incidencia y mortalidad por cáncer y los factores medioambientales, en particular la contaminación atmosférica, controlando por factores socioeconómicos. 2.- Utilizar aquellos métodos de estadística espacial apropiados para cada tipo de diseño. 3.- Distinguir en los modelos las diferentes fuentes de extra-variabilidad espacial. 4.- Controlar el problema de exceso de ceros inherente a alguna de las neoplasias de interés medioambientales. Conclusiones: - Tanto la incidencia como la mortalidad de las neoplasias, presentaron dos fuentes de extravariación. La extravariaicón espacial, por la que unidades vecinas tienden a presentar razones de incidencia/mortalidad similares, y la heterogeneidad no espacial. En general la extravariabilidad espacial ha resultado ser mucho mayor que la no espacial. - Para suavizar las RIE/RME correspondientes a variables con un porcentaje de ceros superior al40-50% debe utilizarse un modelo que capture este comportamiento. - El mejor modelo en términos de ajuste para recoger el exceso de ceros en las variables de interés ha resultado ser el modelo mixto de riesgo relativo. - Las RIE/RME suavizadas presentan un patrón geográfico claro sólo en algunas neoplasias de interés medioambiental. - Parte de la variabilidad remanente en las RIE/RME suavizadas pudo ser explicada mediante la introducción de variables explicativas, en particular la contaminación atmosférica y variables socioeconómicas. -Como los contaminantes atmosféricos fueron observados en un diseño geoestadístico y las neoplasias de interés mediambiental lo fueron en un diseño en rejilla se modelizó la superficie de exposición. - El efecto del contaminante en cada municipio/sección censal se aproximó introduciendo en el modelo el valor promedio en cada área y la variabilidad intra-área. - El efecto del contaminante se consideró aleatorio, en el sentido de que podría ser diferente en cada una de las áreas. - Las condiciones socioeconómicas fueron otra de las variables que redujeron la variabilidad remanente en las RIE/RME suavizadas. -Las variables explicativas observadas con un diseño en rejilla, como el índice de privación, se introdujeron en el modelo como efectos fijos. - El efecto de la privación sobre la incidencia y/o mortalidad por cáncer de tráquea, bronquios y pulmón, controlando por contaminantes atmosféricos, fue mayor en las mujeres que en los hombres. -Altas concentraciones de contaminantes atmosféricos aumentan el riesgo de padecer neoplasias de interés medioambiental, controlando por condiciones socioeconómicas.

Genistein protects human mammary epithelial cells from benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide and 4-hydroxy-2-nonenal genotoxicity by modulating the glutathione/glutathione S-transferase system

Epidemiological studies have shown that ingestion of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced risk for the development of breast cancer. In the present study, we investigated the hypothesis that genistein modulates the expression of glutathione S-transferases (GSTs) in human breast cells, thus conferring protection towards genotoxic carcinogens which are GST substrates. Our approach was to use human mammary cell lines MCF-10A and MCF-7 as models for non-neoplastic and neoplastic epithelial breast cells, respectively. MCF-10A cells expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4, hGSTM1-1 and hGSTP1-1 proteins, but not hGSTM2-2. In contrast, MCF-7 cells only marginally expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4 and hGSTM1-1. Concordant to the protein expression, the hGSTA4 and hGSTP1 mRNA expression was higher in the non-neoplastic cell line. Exposure to genistein significantly increased hGSTP1 mRNA (2.3-fold), hGSTP1-1 protein levels (3.1-fold), GST catalytic activity (4.7-fold) and intracellular glutathione concentrations (1.4-fold) in MCF-10A cells, whereas no effects were observed on GST expression or glutathione concentrations in MCF-7 cells. Preincubation of MCF-10A cells with genistein decreased the extent of DNA damage by 4-hydroxy-2-nonenal (150 mu M) and benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (50 mu M), compounds readily detoxified by hGSTA4-4 and hGSTP1-1. In conclusion, genistein pretreatment protects non-neoplastic mammary cells from certain carcinogens that are detoxified by GSTs, suggesting that dietary-mediated induction of GSTs may be a mechanism contributing to prevention against genotoxic injury in the aetiology of breast cancer.

Non-genomic actions of estrogens and their interaction with genomic actions in the brain

Ligands for the nuclear receptor superfamily have at least two mechanisms of action: (a) classical transcriptional regulation of target genes (genomic mechanisms); and (b) non-genomic actions, which are initiated at the cell membrane, which could also impact transcription. Though transcriptional mechanisms are increasingly well understood, membrane-initiated actions of these ligands are incompletely understood. This has led to considerable debate over the physiological relevance of membrane-initiated actions of hormones versus genomic actions of hormones, with genomic actions predominating in the endocrine field. There is good evidence that the membrane-limited actions of hormones, particularly estrogens, involve the rapid activation of kinases and the release of calcium and that these are linked to physiologically relevant scenarios in the brain. We show evidence in this review, that membrane actions of estrogens, which activate these rapid signaling cascades, can also potentiate nuclear transcription in both the central nervous system and in non-neuronal cell lines. We present a theoretical scenario which can be used to understand this phenomenon. These signaling cascades may occur in parallel or in series but subsequently, converge at the modification of transcriptionally relevant molecules such as nuclear receptors and/or coactivators. In addition, other non-cognate hormones or neurotransmitters may also activate cascades to crosstalk with estrogen receptor-mediated transcription, though the relevance of this is less clear. The idea that coupling between membrane-initiated and genomic actions of hormones is a novel idea in neuroendocrinology and provides us with a unified view of hormone action in the central nervous system.

Lot sizing and furnace scheduling in small foundries

A lot sizing and scheduling problem prevalent in small market-driven foundries is studied. There are two related decision levels: (I the furnace scheduling of metal alloy production, and (2) moulding machine planning which specifies the type and size of production lots. A mixed integer programming (MIP) formulation of the problem is proposed, but is impractical to solve in reasonable computing time for non-small instances. As a result, a faster relax-and-fix (RF) approach is developed that can also be used on a rolling horizon basis where only immediate-term schedules are implemented. As well as a MIP method to solve the basic RF approach, three variants of a local search method are also developed and tested using instances based on the literature. Finally, foundry-based tests with a real-order book resulted in a very substantial reduction of delivery delays and finished inventory, better use of capacity, and much faster schedule definition compared to the foundry`s own practice. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.