Excitotoxicity in the lung: N-methyl-D-aspartate-induced, nitric oxide-dependent, pulmonary edema is attenuated by vasoactive intestinal peptide and by inhibitors of poly(ADP-ribose) polymerase.

Excitatory amino acid toxicity, resulting from overactivation of N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptors, is a major mechanism of neuronal cell death in acute and chronic neurological diseases. We have investigated whether excitotoxicity may occur in peripheral organs, causing tissue injury, and report that NMDA receptor activation in perfused, ventilated rat lungs triggered acute injury, marked by increased pressures needed to ventilate and perfuse the lung, and by high-permeability edema. The injury was prevented by competitive NMDA receptor antagonists or by channel-blocker MK-801, and was reduced in the presence of Mg2+. As with NMDA toxicity to central neurons, the lung injury was nitric oxide (NO) dependent: it required L-arginine, was associated with increased production of NO, and was attenuated by either of two NO synthase inhibitors. The neuropeptide vasoactive intestinal peptide and inhibitors of poly(ADP-ribose) polymerase also prevented this injury, but without inhibiting NO synthesis, both acting by inhibiting a toxic action of NO that is critical to tissue injury. The findings indicate that: (i) NMDA receptors exist in the lung (and probably elsewhere outside the central nervous system), (ii) excessive activation of these receptors may provoke acute edematous lung injury as seen in the "adult respiratory distress syndrome," and (iii) this injury can be modulated by blockade of one of three critical steps: NMDA receptor binding, inhibition of NO synthesis, or activation of poly(ADP-ribose) polymerase.

Eradication of human hepatic and pulmonary melanoma metastases in SCID mice by antibody-interleukin 2 fusion proteins.

Antibody-cytokine fusion proteins combine the unique targeting ability of antibodies with the multifunctional activity of cytokines. Here, we demonstrate the therapeutic efficacy of such constructs for the treatment of hepatic and pulmonary metastases of different melanoma cell lines. Two antibody-interleukin 2 (IL-2) fusion proteins, ch225-IL2 and ch14.18-IL2, constructed by fusion of a synthetic sequence coding for human IL-2 to the carboxyl end of the Cgamma1 gene of the corresponding antibodies, were tested for their therapeutic efficacy against xenografted human melanoma in vivo. Tumor-specific fusion proteins completely inhibited the growth of hepatic and pulmonary metastases in C.B-17 scid/scid mice previously reconstituted with human lymphokine-activated killer cells, whereas treatment with combinations of the corresponding antibodies plus recombinant IL-2 only reduced the tumor load. Even when treatment with fusion proteins was delayed up to 8 days after inoculation of tumor cells, it still resulted in complete eradication of micrometastases that were established at that time point. Selection of tumor cell lines expressing or lacking the targeted antigen of the administered fusion protein proved the specificity of the observed antitumor effect. Biodistribution analysis demonstrated that the tumor-specific fusion protein accumulated not only in subcutaneous tumors but also in lungs and livers affected with micrometastases. Survival times of animals treated with the fusion protein were more than doubled as compared to those treated with the combination of the corresponding antibody plus IL-2. Our data demonstrate that an immunotherapeutic approach using cytokines targeted by antibodies to tumor sites has potent effects against disseminated human melanoma.

Isolation of an ovine pulmonary surfactant-associated anionic peptide bactericidal for Pasteurella haemolytica.

Ovine pulmonary surfactant is bactericidal for Pasteurella haemolytica when surfactant and bacteria mixtures are incubated with normal ovine serum. To isolate this component, surfactant (1 mg/ml) was centrifuged at 100,000 x gav, and the supernatant was fractionated by HPLC. Fractions were eluted with acetonitrile (10-100%)/0.1% trifluoracetic acid and tested for bactericidal activity. Amino acid and sequence analysis of three bactericidal fractions showed that fraction 2 contained H-GDDDDDD-OH, fraction 3 contained H-DDDDDDD-OH, and fraction 6 contained H-GADDDDD-OH. Peptides in 0.14 M NaCl/10 microM ZnCl2 (zinc saline solution) induced killing of P. haemolytica and other bacteria comparable to defensins and beta-defensins [minimal bactericidal concentration (MBC)50 range, 0.01-0.06 mM] but not in 0.14 M NaCl/10 mM sodium phosphate buffer, pH 7.2/0.5 mM CaCl2/0.15 mM MgCl2 (MBC50 range, 2.8-11.5 mM). Bactericidal activity resided in the core aspartate hexapeptide homopolymeric region, and MBC50 values of aspartate dipeptide-to-heptapeptide homopolymers were inversely proportional to the number of aspartate residues in the peptide. P. haemolytica incubated with H-DDDDDD-OH in zinc saline solution was killed within 30 min. Ultrastructurally, cells contained flocculated intracellular constituents. In contrast to cationic defensins and beta-defensins, surfactant-associated anionic peptides are smaller in size, opposite in charge, and are bactericidal in zinc saline solution. They are members of another class of peptide antibiotics containing aspartate, which when present in pulmonary secretions may help clear bacteria as a part of the innate pulmonary defense system.

Pulmonary malformation in transgenic mice expressing human keratinocyte growth factor in the lung.

Expression of human keratinocyte growth factor (KGF/FGF-7) was directed to epithelial cells of the developing embryonic lung of transgenic mice disrupting normal pulmonary morphogenesis during the pseudoglandular stage of development. By embryonic day 15.5(E15.5), lungs of transgenic surfactant protein C (SP-C)-KGF mice resembled those of humans with pulmonary cystadenoma. Lungs were cystic, filling the thoracic cavity, and were composed of numerous dilated saccules lined with glycogen-containing columnar epithelial cells. The normal distribution of SP-C proprotein in the distal regions of respiratory tubules was disrupted. Columnar epithelial cells lining the papillary structures stained variably and weakly for this distal respiratory cell marker. Mesenchymal components were preserved in the transgenic mouse lungs, yet the architectural relationship of the epithelium to the mesenchyme was altered. SP-C-KGF transgenic mice failed to survive gestation to term, dying before E17.5. Culturing mouse fetal lung explants in the presence of recombinant human KGF also disrupted branching morphogenesis and resulted in similar cystic malformation of the lung. Thus, it appears that precise temporal and spatial expression of KGF is likely to play a crucial role in the control of branching morphogenesis during fetal lung development.

Two cystic fibrosis transmembrane conductance regulator mutations have different effects on both pulmonary phenotype and regulation of outwardly rectified chloride currents.

Cystic fibrosis (CF), a disorder of electrolyte transport manifest in the lungs, pancreas, sweat duct, and vas deferens, is caused by mutations in the CF transmembrane conductance regulator (CFTR). The CFTR protein has been shown to function as a cAMP-activated chloride channel and also regulates a separate protein, the outwardly rectifying chloride channel (ORCC). To determine the consequence of disease-producing mutations upon these functions, mutant CFTR was transiently expressed in Xenopus oocytes and in human airway epithelial cells lacking functional CFTR. Both G551D, a mutation that causes severe lung disease, and A455E, a mutation associated with mild lung disease, altered but did not abolish CFTR's function as a chloride channel in Xenopus oocytes. Airway epithelial cells transfected with CFTR bearing either A455E or G551D had levels of chloride conductance significantly greater than those of mock-transfected and lower than those of wild-type CFTR-transfected cells, as measured by chloride efflux. A combination of channel blockers and analysis of current-voltage relationships were used to dissect the contribution of CFTR and the ORCC to whole cell currents of transfected cells. While CFTR bearing either mutation could function as a chloride channel, only CFTR bearing A455E retained the function of regulating the ORCC. These results indicate that CF mutations can affect CFTR functions differently and suggest that severity of pulmonary disease may be more closely associated with the regulatory rather than chloride channel function of CFTR.

Underuse of beta-blockers in heart failure and chronic obstructive pulmonary disease

Acknowledgments The data in this article have been partly presented in preliminary abstract form as a poster at the winter meeting of the British Thoracic Society, London, 2 December 2015 (10.1136/thoraxjnl-2015-207770.161).

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Long-Term Clinical and Imaging Follow-Up After Reinforced Pulmonary Autograft Ross Procedure.

The Ross operation remains a controversially discussed procedure when performed in the full root technique because concern exists regarding late dilatation of the pulmonary autograft and regurgitation of the neo-aortic valve. In 2008, we published our short-term experience when using external reinforcement of the autograft, which was inserted into a prosthetic Dacron graft. This detail was thought to prevent neoaortic root dilatation. Since 2006, 22 adult patients have undergone a Ross procedure using this technique. Indications were aortic regurgitation (n = 2), aortic stenosis (n = 15), and combined aortic stenosis and insufficiency (n = 5). A bicuspid aortic valve was present in 10 patients. Prior balloon valvuloplasty had been performed in seven patients. No early or late deaths occurred in this small series. One patient required aortic valve replacement early postoperatively, but freedom from late reoperation is 100% in the 21 remaining patients. Echocardiography confirmed the absence of more than trivial aortic insufficiency in 15 patients after a mean of 70 months (range, 14 to 108 months). No autograft dilatation was observed during follow-up and all patients are in New York Heart Association Class I. Autograft reinforcement is a simple and reproducible technical adjunct that may be especially useful in situations known for late autograft dilatation, namely, bicuspid aortic valve, predominant aortic insufficiency, and ascending aortic enlargement. The mid- to long-term results are encouraging because no late aortic root enlargement has been observed and the autograft valve is well functioning in all cases.

Pulmonary hypoplasia and anasarca syndrome in Cika cattle

BACKGROUND: Hydrops foetalis is defined as excessive fluid accumulation within the foetal extravascular compartments and body cavities. It has been described in human and veterinary medicine, but despite several descriptive studies its aetiology is still not fully clarified. Pulmonary hypoplasia and anasarca (PHA) syndrome is a rare congenital abnormality in cattle that is characterised by hydrops foetalis including extreme subcutaneous oedema (anasarca) and undeveloped or poorly formed lungs (pulmonary hypoplasia). Until now, sporadic cases of PHA were reported in cattle breeds like Australian Dexter, Belted Galloway, Maine-Anjou, and Shorthorn. This report describes the first known cases of PHA syndrome in Slovenian Cika cattle. CASE PRESENTATION: A 13-year-old cow aborted a male calf in the seventh month of pregnancy, while a male calf was delivered by caesarean section on the due date from a 14-year-old cow. The pedigree analysis showed that the calves were sired by the same bull, the dams were paternal half-sisters and the second calf was the product of a dam-son mating. Gross lesions were similar in both cases and characterized by severe anasarca, hydrothorax, hydropericardium, ascites, hypoplastic lungs, absence of lymph nodes, and an enlarged heart. The first calf was also athymic. Histopathology of the second affected calf confirmed severe oedema of the subcutis and interstitium of the organs, and pulmonary hypoplasia. The lymph vessels in the subcutis and other organs were severely dilated. Histopathology of the second calf revealed also lack of bronchus associated lymphoid tissue and adrenal gland hypoplasia. CONCLUSIONS: The findings were consistent with known forms of the bovine PHA syndrome. This is the first report of the PHA syndrome occurring in the local endangered breed of Cika cattle. Observed inbreeding practice supports that this lethal defect most likely follows an autosomal recessive mode of inheritance. In the light of the disease phenotype it is assumed that a mutation causing an impaired development of lymph vessels is responsible for the hydrops foetalis associated malformations in bovine PHA.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Excerpts from pulmonary SCOR progress reports /

"October 1, 1983."

Venous thrombosis and pulmonary embolism /

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Observations on the distinguishing symptoms of three different species of pulmonary consumption, the catarrhal, the apostematous, and the tuberculous, with some remarks on the remedies ... /

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Temperature changes of pulmonary blood during exposure to cold

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