A dose-response curve for biodosimetry from a 6 MV electron linear accelerator

Biological dosimetry (biodosimetry) is based on the investigation of radiation-induced biological effects (biomarkers), mainly dicentric chromosomes, in order to correlate them with radiation dose. To interpret the dicentric score in terms of absorbed dose, a calibration curve is needed. Each curve should be constructed with respect to basic physical parameters, such as the type of ionizing radiation characterized by low or high linear energy transfer (LET) and dose rate. This study was designed to obtain dose calibration curves by scoring of dicentric chromosomes in peripheral blood lymphocytes irradiated in vitro with a 6 MV electron linear accelerator (Mevatron M, Siemens, USA). Two software programs, CABAS (Chromosomal Aberration Calculation Software) and Dose Estimate, were used to generate the curve. The two software programs are discussed; the results obtained were compared with each other and with other published low LET radiation curves. Both software programs resulted in identical linear and quadratic terms for the curve presented here, which was in good agreement with published curves for similar radiation quality and dose rates.

Thérapie prolongée au mesylate d'imatinib avant la chirurgie pour les tumeurs stromales gastrointestinales avancées : résultats d'une étude prospective de phase II

Les tumeurs stromales gastrointestinales (GIST) sont les néoplasies mésenchymateuses les plus complexes du système gastrointestinal. Le traitement curatif standard de cette pathologie est la chirurgie avec l'obtention de marges microscopiques négatives. Les résultats impressionnants obtenus sur la prolongation de la survie avec l'administration d'imatinib (IM) chez les patients atteints de maladie métastatique et non-réséquable ont suggéré aux cliniciens que ce même médicament pourrait aussi collaborer à l'obtention de marges négatives plus aisément lors de cancer avancé. Jusqu'à présent, aucune étude prospective n'a caractérisée l'effet d'une thérapie néoadjuvante prolongée à l'IM sur la qualité de la résection chirurgicale subséquente. L'objectif de ce projet de maîtrise était d'évaluer l'efficacité de l'imatinib utilisé avant la chirurgie (néoadjuvant) jusqu'à l'obtention d'une réponse maximale, en vue d'augmenter le taux de résection microscopique complète (R0) dans le traitement chirurgical des GIST à haut risque de résection microscopique incomplète (R1) ou impossible (R2). Pour ce faire, une étude prospective multicentrique de phase II a été réalisée. Le traitement néoadjuvant à l'IM a été instauré chez des patients porteurs d'une GIST localement avancée ou métastatique. Au total, quatorze patients ont reçu une dose de 400-600 mg/d d'IM pour une durée de 6-12 mois avant la chirurgie. Quatorze patients ont été inclus dans l'étude. Onze ont eu une chirurgie à visée curative, un patient a démontré une maladie non-réséquable suite à une laparotomie exploratrice et deux patients ont refusé la chirurgie. Après un suivi moyen de 48 mois, tous les patients opérés étaient vivants et sept sans évidence de récidive. L'utilisation prolongée (12 mois) d'IM dans un contexte néoadjuvant est faisable, sécuritaire, efficace et comporte peu de toxicité. De plus, cette approche est associée à des hauts taux de résection complète (R0), tout en permettant une chirurgie moins extensive. Des études de phase III actuellement en cours sont nécessaires afin de confirmer nos résultats.

Implantation et validation d’un modèle Monte Carlo du Cyberknife dans un outil de calcul de dose clinique

Le travail de modélisation a été réalisé à travers EGSnrc, un logiciel développé par le Conseil National de Recherche Canada.

High-amylose carboxymethyl starch matrices for oral sustained drug-release : in vitro and in vivo evaluation

Les amidons non modifiées et modifiés représentent un groupe d’excipients biodégradables et abondants particulièrement intéressant. Ils ont été largement utilisés en tant qu’excipients à des fins diverses dans des formulations de comprimés, tels que liants et/ou agents de délitement. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose atomisé (SD HASCA) a été récemment proposé comme un excipient hydrophile à libération prolongée innovant dans les formes posologiques orales solides. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose amorphe (HASCA) a d'abord été produit par l'éthérification de l'amidon de maïs à haute teneur en amylose avec le chloroacétate. HASCA a été par la suite séché par atomisation pour obtenir le SD HASCA. Ce nouvel excipient a montré des propriétés présentant certains avantages dans la production de formes galéniques à libération prolongée. Les comprimés matriciels produits à partir de SD HASCA sont peu coûteux, simples à formuler et faciles à produire par compression directe. Le principal objectif de cette recherche était de poursuivre le développement et l'optimisation des comprimés matriciels utilisant SD HASCA comme excipient pour des formulations orales à libération prolongée. A cet effet, des tests de dissolution simulant les conditions physiologiques du tractus gastro-intestinal les plus pertinentes, en tenant compte de la nature du polymère à l’étude, ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques à libération prolongée et démontrer la performance des formulations SD HASCA. Une étude clinique exploratoire a également été réalisée pour évaluer les propriétés de libération prolongée de cette nouvelle forme galénique dans le tractus gastro-intestinal. Le premier article présenté dans cette thèse a évalué les propriétés de libération prolongée et l'intégrité physique de formulations contenant un mélange comprimé de principe actif, de chlorure de sodium et de SD HASCA, dans des milieux de dissolution biologiquement pertinentes. L'influence de différentes valeurs de pH acide et de temps de séjour dans le milieu acide a été étudiée. Le profil de libération prolongée du principe actif à partir d'une formulation de SD HASCA optimisée n'a pas été significativement affecté ni par la valeur de pH acide ni par le temps de séjour dans le milieu acide. Ces résultats suggèrent une influence limitée de la variabilité intra et interindividuelle du pH gastrique sur la cinétique de libération à partir de matrices de SD HASCA. De plus, la formulation optimisée a gardé son intégrité pendant toute la durée des tests de dissolution. L’étude in vivo exploratoire a démontré une absorption prolongée du principe actif après administration orale des comprimés matriciels de SD HASCA et a montré que les comprimés ne se sont pas désintégrés en passant par l'estomac et qu’ils ont résisté à l’hydrolyse par les α-amylases dans l'intestin. Le deuxième article présente le développement de comprimés SD HASCA pour une administration orale une fois par jour et deux fois par jour contenant du chlorhydrate de tramadol (100 mg et 200 mg). Ces formulations à libération prolongée ont présenté des valeurs de dureté élevées sans nécessiter l'ajout de liants, ce qui facilite la production et la manipulation des comprimés au niveau industriel. La force de compression appliquée pour produire les comprimés n'a pas d'incidence significative sur les profils de libération du principe actif. Le temps de libération totale à partir de comprimés SD HASCA a augmenté de manière significative avec le poids du comprimé et peut, de ce fait, être utilisé pour moduler le temps de libération à partir de ces formulations. Lorsque les comprimés ont été exposés à un gradient de pH et à un milieu à 40% d'éthanol, un gel très rigide s’est formé progressivement sur leur surface amenant à la libération prolongée du principe actif. Ces propriétés ont indiqué que SD HASCA est un excipient robuste pour la production de formes galéniques orales à libération prolongée, pouvant réduire la probabilité d’une libération massive de principe actif et, en conséquence, des effets secondaires, même dans le cas de co-administration avec une forte dose d'alcool. Le troisième article a étudié l'effet de α-amylase sur la libération de principe actif à partir de comprimés SD HASCA contenant de l’acétaminophène et du chlorhydrate de tramadol qui ont été développés dans les premières étapes de cette recherche (Acetaminophen SR et Tramadol SR). La modélisation mathématique a montré qu'une augmentation de la concentration d’α-amylase a entraîné une augmentation de l'érosion de polymère par rapport à la diffusion de principe actif comme étant le principal mécanisme contrôlant la libération de principe actif, pour les deux formulations et les deux temps de résidence en milieu acide. Cependant, même si le mécanisme de libération peut être affecté, des concentrations d’α-amylase allant de 0 UI/L à 20000 UI/L n'ont pas eu d'incidence significative sur les profils de libération prolongée à partir de comprimés SD HASCA, indépendamment de la durée de séjour en milieu acide, le principe actif utilisé, la teneur en polymère et la différente composition de chaque formulation. Le travail présenté dans cette thèse démontre clairement l'utilité de SD HASCA en tant qu'un excipient à libération prolongée efficace.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Síntesi, caracterització química i estudi de l'activitat biològica de nous complexos de Pt(II) amb lligands de tipus diaminocarboxílic i els respectius ésters i derivats peptídics

El cisplatí, PtCl2(NH3)2, ha estat una de les drogues més utilitzades en la quimioteràpia del càncer des del descobriment de la seva activitat. Però degut a la seva alta toxicitat i greus efectes secundaris, s'han sintetitzat nous compostos amb la finalitat de reduir aquests inconvenients. En aquest sentit, el treball desenvolupat en aquesta tesi doctoral ha estat la síntesi i caracterització de tretze complexos de Pt(II) amb la finalitat d'estudiar llur activitat antitumoral. Aquests complexos presenten unes característiques estructurals comunes: geometria cis, dos lligands làbils de tipus clorur i un lligand diaminoquelatant derivat dels àcids d,l-2,3-diaminopropiònic (Hdap) i d,l-2,4-diaminobutíric (Hdab). S'han dissenyat unes estratègies sintètiques a partir de les quals els lligands han estat funcionalitzats amb diferents grups de tipus éster, aminoàcid i peptídic: Etdap·2HCl, Etdab·2HCl, [(dap-Metala)·2CF3COOH], [(dab-Metala)·2CF3COOH], [(dap-phe)·2CF3COOH], [(dab-phe)·2CF3COOH], [(dap-Mettrp)·2CF3COOH], [(dab-Mettrp)·2CF3COOH], [(dap-ASTTTNYT-NH2)·2CF3COOH], essent Metala= éster metílic de L-alanina, phe= L-fenilalanina, Mettrp= éster metílic del L-triptofà. Aquests lligands diaminoquelatants s'han utilitzat per sintetitzar els corresponents complexos de Pt(II): PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dab-phe), PtCl2(dap-Mettrp), PtCl2(dab-Mettrp), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2). A través de diferents tècniques i assaigs biològics (dicroisme circular, electroforesi en gel d'agarosa, microscopia de forces atòmiques, citometria de flux, assaigs de proliferació cel·lular) s'ha pogut demostrar l'activitat antitumoral d'aquests compostos. A través de la tècnica de dicroisme circular (DC) s'ha pogut demostrar que els lligands lliures no interaccionen covalentment amb el DNA de Calf Thymus i no modifiquen l'estructura secundària de la doble hèlix. En canvi, els respectius complexos han demostrat tenir capacitat per interaccionar amb el DNA i modificar la seva estructura secundària. Els complexos PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab) i PtCl2(dab-phe) mostren un comportament similar al cisplatí, generant adductes cis-bifuncionals que distorcionen la doble hèlix de forma no desnaturalitzant amb obertura de la doble cadena. Els complexos PtCl2(Etdap), PtCl2(Etdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-Metala), PtCl2(dab-Metala), PtCl2(dap-phe), PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) quan interaccionen amb el DNA generen un canvi en la conformació del DNA de la forma B a la forma C, produint-se un augment de la curvatura de l'hèlix per rotació de les bases nitrogenades. En aquests estudis s'ha comprovat que l'estructura del complex influeix en l'efecte generat sobre l'estructura secundària de l'àcid nucleic. En primer lloc, existeix una diferència en el comportament en funció del tamany del lligand diaminoquelatant, de manera que els complexos amb el lligand (dab) provoquen un efecte més remarcable. També s'observa aquest canvi de comportament al passar dels complexos que tenen el grup funcional esterificat als que el tenen protonat. D'aquesta manera, s'observa un major efecte sobre l'estructura secundària del DNA en aquells complexos que tenen el lligand diaminoquelatant de tres metilens (dab) i amb el grup carboxilat terminal protonat. Per tal de modelitzar la interacció d'aquests complexos amb el DNA, s'ha estudiat la interacció d'aquests compostos de Pt(II) amb 5'-GMP a través de RMN-1H, observant la variació dels senyals corresponents al H8 de 5'-GMP. Així s'ha pogut demostrar que aquests compostos interaccionen amb la 5'-GMP a través d'un enllaç covalent Pt-N7, de la mateixa manera a com interacciona el cisplatí. A través d'electroforesi en gel d'agarosa i microscopia de forces atòmiques (AFM) s'ha pogut determinar l'efecte que generen els lligands lliures i els respectius complexos de Pt(II) sobre l'estructura terciària del plasmidi pBR322. Els lligands provoquen un augment de l'agregació de les molècules de DNA i un lleuger augment de la compactació de l'estructura terciària. Aquests resultats s'atribueixen a la capacitat d'aquests compostos a interaccionar per pont d'hidrogen amb el DNA. Els corresponents complexos de Pt(II) provoquen un augment de l'agregació i una important compactació, degut per una banda a la capacitat de l'àtom de Pt a interaccionar covalentment amb el DNA, i per altra banda, a la capacitat del lligand a interaccionar per pont d'hidrogen amb l'àcid nucleic. Finalment s'ha estudiat l'activitat citotòxica d'aquests complexos de Pt(II) en diferents línies cel·lulars: A431 (línia de carcinoma epidermoide), HeLa (línia de carcinoma de coll d'úter) i HL-60 (línia promielocítica de leucèmia). Els complexos moderadament solubles en aigua, PtCl2(Hdap), PtCl2(Hdab), PtCl2(dap-ala), PtCl2(dab-ala), PtCl2(dap-phe) i PtCl2(dab-phe), han demostrat ser actius. L'activitat depèn de la concentració de complex, del temps d'incubació i de la línia cel·lular. Per temps d'incubació alts i concentracions de complex elevades s'observa la màxima activitat. Els complexos de l'alanina, PtCl2(dap-ala) i PtCl2(dab-ala), són els que mostren més activitat, mentre que els compostos de la fenilalanina són els menys actius, degut probablement a la voluminositat del lligand, la qual pot impedir o dificultar el transport del compost a través de la membrana cel·lular. L'activitat citotòxica dels complexos insolubles en aigua, PtCl2(Etdap) i PtCl2(Etdab), queda bloquejada per l'elevada concentració de DMSO (12%) necessària per solubilitzar els compostos. Aquests resultats permeten deduir que la presència d'un 12% de DMSO anul·la l'activitat d'aquests complexos, ja que el DMSO pot coordinar-se amb el Pt ocupant les posicions làbils del complex i evitant que es pugui coordinar amb el DNA. Els assaigs de proliferació cel·lular del complex PtCl2(dap-ASTTTNYT-NH2) i del pèptid lliure ASTTTNYT-NH2 han demostrat que ambdós compostos són actius. Tot i això, l'activitat del complex és superior a la del pèptid lliure, ja que el Pt pot interaccionar covalentment amb el DNA i augmentar l'efecte citotòxic. Per tant, el complex presenta un lligand portador biològicament actiu que pot transportar el metall a través de la membrana cel·lular i facilitar així la seva interacció amb el DNA. A través de la tècnica de citometria de flux s'ha comprovat que en tots els casos la mort cel·lular produïda pels complexos ha estat per apoptosi. Per últim, s'ha sintetitzat i caracteritzat un complex trinuclear de Pt(II), {[Pt(Me2Bpy)2][PtCl2(Me2Bpy)]2}, essent Me2Bpy= 4,4'-dimetil-2,2'-dipiridil. La resolució de la seva estructura per difracció de Raig-X ha permès determinar l'existència d'una interacció intramolecular Pt-Pt de 3.474 Å.

Germ-line chimaeras can produce both strains of fowl with high efficiency after partial sterilization

The drug busulphan is known to be cytotoxic to migrating primordial germ cells (PGCs). A technique is described in which doses of 0, 25, 50 and 250 micrograms busulphan in 40 microliters sesame oil were injected into the yolk of White Leghorn eggs incubated for 0, 24, 48 and 72 h. The percentage survival values of these embryos showed that the older the embryo at the time of injection, the greater the survival. Increasing the dose of busulphan decreased the survival. The percentage of embryos showing abnormalities increased with higher doses of busulphan. The number of germ cells in histological sections from gonads of 16-day embryos was estimated and in embryos treated with 50 micrograms and 250 micrograms busulphan the number of germ cells was significantly less than in the controls. Eggs were injected with 50 micrograms busulphan at 24-30 h, and at 50-55 h the embryos received an intravascular injection of a germinal crescent cell suspension containing PGCs from Rhode Island Red embryos. Twenty hatchlings from these experiments were raised to sexual maturity. All these birds were fertile and half of the breeding groups producing offspring from the transferred germ cells at a rate of about 35% of the total. The technique would improve the efficiency of producing transgenic gametes.

Mutant prevention concentrations of ciprofloxacin and enrofloxacin for Salmonella enterica

Objectives: To determine the mutant prevention concentrations (MPCs) of ciprofloxacin and enrofloxacin against four strains of Salmonella enterica serovar Enteritidis and four strains of S. Typhimurium including one fully susceptible, one multiply resistant (MAR), one GyrA mutant and one GyrA/MAR mutant. Further, to examine mutants arising after exposure to sub-MPC concentrations of the antibiotics for susceptibility to ciprofloxacin and enrofloxacin, and cyclohexane tolerance. Methods: MICs were determined using the agar dilution method of the BSAC. The MPC was recorded as the lowest concentration of antibiotic to inhibit growth from an inoculum of 10(10) cfu. Results: The MPCs and resulting MPC/MIC ratios of enrofloxacin were generally two- to four-fold higher than for ciprofloxacin. At 24 h for both antibiotics, MPCs were lowest for the fully susceptible strains (0.25-0.5 mg/L), similar for the MAR (1-4 mg/L) and GyrA (2-4 mg/L) mutants and highest for the GyrA/MAR mutants (1-8 mg/L). MPC/MIC ratios at 24 h were 2-16 for all strains except those for the MAR strains without mutation in gyrA where the ratios were 8-64. Conclusions: The ability to eradicate Salmonella in vivo depends on many factors such as antibiotic susceptibility of the strain, dose and route of administration. It is suggested that these MPC values will be useful when considering dosing strategies. In view of the high MPC/MIC ratio, MAR strains with wild-type gyrA, although susceptible to ciprofloxacin (MICs 0.06-0.13 mg/L), may give rise to treatment failures.

Detection of mutations in Salmonella enterica gyrA, gyrB, parC and parE genes by denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC) using standard HPLC instrumentation

Aims: Quinolone antibiotics are the agents of choice for treating systemic Salmonella infections. Resistance to quinolones is usually mediated by mutations in the DNA gyrase gene gyrA. Here we report the evaluation of standard HPLC equipment for the detection of mutations (single nucleotide polymorphisms; SNPs) in gyrA, gyrB, parC and parE by denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC). Methods: A panel of Salmonella strains was assembled which comprised those with known different mutations in gyrA (n = 8) and fluoroquinolone-susceptible and -resistant strains (n = 50) that had not been tested for mutations in gyrA. Additionally, antibiotic-susceptible strains of serotypes other than Salmonella enterica serovar Typhimurium strains were examined for serotype-specific mutations in gyrB (n = 4), parC (n = 6) and parE (n = 1). Wild-type (WT) control DNA was prepared from Salmonella Typhimurium NCTC 74. The DNA of respective strains was amplified by PCR using Optimase (R) proofreading DNA polymerase. Duplex DNA samples were analysed using an Agilent A1100 HPLC system with a Varian Helix (TM) DNA column. Sequencing was used to validate mutations detected by DHPLC in the strains with unknown mutations. Results: Using this HPLC system, mutations in gyrA, gyrB, parC and parE were readily detected by comparison with control chromatograms. Sequencing confirmed the gyrA predicted mutations as detected by DHPLC in the unknown strains and also confirmed serotype-associated sequence changes in non-Typhimurium serotypes. Conclusions: The results demonstrated that a non-specialist standard HPLC machine fitted with a generally available column can be used to detect SNPs in gyrA, gyrB, parC and parE genes by DHPLC. Wider applications should be possible.

Modification of enrofloxacin treatment regimens for poultry experimentally infected with Salmonella enterica serovar Typhimurium DT104 to minimize selection of resistance

We hypothesized that higher doses of fluoroquinolones for a shorter duration could maintain efficacy (as measured by reduction in bacterial count) while reducing selection in chickens of bacteria with reduced susceptibility. Chicks were infected with Salmonella enterica serovar Typhimurium DT104 and treated 1 week later with enrofloxacin at the recommended dose for 5 days (water dose adjusted to give 10 mg/kg of body weight of birds or equivalence, i.e., water at 50 ppm) or at 2.5 or 5 times the recommended dose for 2 days or 1 day, respectively. The dose was delivered continuously (ppm) or pulsed in the water (mg/kg) or by gavage (mg/kg). In vitro in sera, increasing concentrations of 0.5 to 8 mu g/ml enrofloxacin correlated with increased activity. In vivo, the efficacy of the 1-day treatment was significantly less than that of the 2- and 5-day treatments. The 2-day treatments showed efficacy similar to that of the 5-day treatment in all but one repeat treatment group and significantly (P < 0.01) reduced the Salmonella counts. Dosing at 2.5x the recommended dose and pulsed dosing both increased the peak antibiotic concentrations in cecal contents, liver, lung, and sera as determined by high-pressure liquid chromatography. There was limited evidence that shorter treatment regimens (in particular the 1-day regimen) selected for fewer strains with reduced susceptibility. In conclusion, the 2-day treatment would overall require a shorter withholding time than the 5-day treatment and, in view of the increased peak antibiotic concentrations, may give rise to improved efficacy, in particular for treating respiratory and systemic infections. However, it would be necessary to validate the 2-day regimen in a field situation and in particular against respiratory and systemic infections to validate or refute this hypothesis.

Environmental oestrogens and breast cancer: long-term low-dose effects of mixtures of various chemical combinations

The incidence of breast cancer has risen worldwide to unprecedented levels in recent decades, making it now the major cancer of women in many parts of the world.1 Although diet, alcohol, radiation and inherited loss of BRCA1/2 genes have all been associated with increased incidence, the main identified risk factors are life exposure to hormones including physiological variations associated with puberty/pregnancy/menopause,1 personal choice of use of hormonal contraceptives2 and/or hormone replacement therapy.3–6 On this basis, exposure of the human breast to the many environmental pollutant chemicals capable of mimicking or interfering with oestrogen action7 should also be of concern.8 Hundreds of such environmental chemicals have now been measured in human breast tissue from a range of dietary and domestic exposure sources7 ,9 including persistent organochlorine pollutants (POPs),10 polybrominated diphenylethers and polybromobiphenyls,11 polychlorinated biphenyls,12 dioxins,13 alkyl phenols,14 bisphenol-A and chlorinated derivatives,15 as well as other less lipophilic compounds such as parabens (alkyl esters of p-hydroxybenzoic acid),16 but studies investigating any association between raised levels of such compounds and the development of breast cancer remain inconclusive.7–16 However, the functionality of these chemicals has continued to be assessed on the basis of individual chemicals rather than the environmental reality of long-term low-dose exposure to complex mixtures. This misses the potential for individuals to have high concentrations of different compounds but with a common mechanism of action. It also misses the complex interactions between chemicals and physiological hormones which together may act to alter the internal homeostasis of the oestrogenic environment of mammary tissue.

Accounting for the economic risk, caused by variation in disease severity, in fungicide dose decisions: exemplified for Mycosphaerella graminicola on winter wheat

A method is presented to calculate economic optimum fungicide doses accounting for the risk-aversion of growers responding to variability in disease severity between crops. Simple dose-response and disease-yield loss functions are used to estimate net disease-related costs (fungicide cost, plus disease-induced yield loss) as a function of dose and untreated severity. With fairly general assumptions about the shapes of the probability distribution of disease severity and the other functions involved, we show that a choice of fungicide dose which minimises net costs on average across seasons results in occasional large net costs caused by inadequate control in high disease seasons. This may be unacceptable to a grower with limited capital. A risk-averse grower can choose to reduce the size and frequency of such losses by applying a higher dose as insurance. For example, a grower may decide to accept ‘high loss’ years one year in ten or one year in twenty (i.e. specifying a proportion of years in which disease severity and net costs will be above a specified level). Our analysis shows that taking into account disease severity variation and risk-aversion will usually increase the dose applied by an economically rational grower. The analysis is illustrated with data on septoria tritici leaf blotch of wheat caused by Mycosphaerella graminicola. Observations from untreated field plots at sites across England over three years were used to estimate the probability distribution of disease severities at mid-grain filling. In the absence of a fully reliable disease forecasting scheme, reducing the frequency of ‘high loss’ years requires substantially higher doses to be applied to all crops. Disease resistant cultivars reduce both the optimal dose at all levels of risk and the disease-related costs at all doses.

Genomic and nongenomic dose-dependent biphasic effect of aldosterone on Na(+)/H(+) exchanger in proximal S3 segment: role of cytosolic calcium

Leite-Dellova DC, Oliveira-Souza M, Malnic G, Mello-Aires M. Genomic and nongenomic dose-dependent biphasic effect of aldosterone on Na(+)/H(+) exchanger in proximal S3 segment: role of cytosolic calcium. Am J Physiol Renal Physiol 295: F1342-F1352, 2008. First published August 20, 2008; doi:10.1152/ajprenal.00048.2008.-The effects of aldosterone on the intracellular pH recovery rate (pHirr) via Na(+)/H(+) exchanger and on the [Ca(2+)](i) were investigated in isolated rat S3 segment. Aldosterone [10(-12), 10(-10), or 10(-8) M with 1-h, 15- or 2-min preincubation (pi)] caused a dose-dependent increase in the pHirr, but aldosterone (10(-6) M with 1-h, 15- or 2-min pi) decreased it (these effects were prevented by HOE694 but not by S3226). After 1 min of aldosterone pi, there was a transient and dose-dependent increase of the [Ca(2+)](i) and after 6-min pi there was a new increase of [Ca(2+)](i) that persisted after 1 h. Spironolactone, actinomycin D, or cycloheximide did not affect the effects of aldosterone (15 -or 2-min pi) but inhibited the effects of aldosterone (1-h pi) on pHirr and on [Ca(2+)](i). RU 486 prevented the stimulatory effect of aldosterone (10(-12) M, 15 -or 2-min pi) on both parameters and maintained the inhibitory effect of aldosterone (10(-6) M, 15- or 2-min pi) on the pHirr but reversed its stimulatory effect on the [Ca(2+)](i) to an inhibitory effect. The data indicate a genomic (1 h, via MR) and a nongenomic action (15 or 2 min, probably via GR) on [Ca(2+)](i) and on the basolateral NHE1 and are compatible with stimulation of the NHE1 by increases in [Ca(2+)](i) in the lower range (at 10(-12) M aldosterone) and inhibition by increases at high levels (at 10(-6) M aldosterone) or decreases in [Ca(2+)](i) (at 10(-6) M aldosterone plus RU 486).

High sodium intake enhances insulin-stimulated glucose uptake in rat epididymal adipose tissue

Objective: This study investigated the effect of different sodium content diets on rat adipose tissue carbohydrate metabolism and insulin sensitivity. Methods and Procedures: Male Wistar rats were fed on normal- (0.5% Na+; NS), high- (3.12% Na+; HS), or low-sodium (0.06% Na+; LS) diets for 3, 6, and 9 weeks after weaning. Blood pressure (BP) was measured using a computerized tail-cuff system. An intravenous insulin tolerance test (ivITT) was performed in fasted animals. At the end of each period, rats were killed and blood samples were collected for glucose and insulin determinations. The white adipose tissue (WAT) from abdominal and inguinal subcutaneous (SC) and periepididymal (PE) depots were weighed and processed for adipocyte isolation and measurement of in vitro rates of insulin-stimulated 2-deoxy-d-[H-3]-glucose uptake (2DGU) and conversion of -[U-C-14]-glucose into (CO2)-C-14. Results: After 6 weeks, HS diet significantly increased the BP, SC and PE WAT masses, PE adipocyte size, and plasma insulin concentration. The sodium dietary content did not influence the whole-body insulin sensitivity. A higher half-maximal effective insulin concentration (EC50) from the dose - response curve of 2DGU and an increase in the insulin-stimulated glucose oxidation rate were observed in the isolated PE adipocytes from HS rats. Discussion: The chronic salt overload enhanced the adipocyte insulin sensitivity for glucose uptake and the insulin-induced glucose metabolization, contributing to promote adipocyte hypertrophy and increase the mass of several adipose depots, particularly the PE fat pad.

Attempts at a peptide vaccine against paracoccidioidomycosis, adjuvant to chemotherapy

Chemotherapy is the basis of treatment of paracoccidioidomycosis in its various forms. Depending on the Paracoccidioides brasiliensis virulence, the status of host immunity, the degree of tissue involvement and fungal dissemination, treatment can be extended for long periods with an alarming frequency of relapses. Association of chemotherapy with a vaccine to boost the cellular immune response seemed a relevant project not only to reduce the time of treatment but also to prevent relapses and improve the prognosis of anergic cases. The candidate immunogen is the gp43 major diagnostic antigen of P. brasiliensis and more specifically its derived peptide P10, carrying the CD4(+) T-cell epitope. Both gp43 and P10 protected Balb/c mice against intratracheal infections with virulent P. brasiliensis strain. P10 as single peptide or in a multiple-antigen-peptide (MAP) tetravalent construction was protective without adjuvant either by preimmunization and intratracheal challenge or as a therapeutic agent in mice with installed infection. P10 showed additive protective effects in drug-treated mice stimulating a Th-1 type immune response with high IFN-gamma and IL-12. P10 and few other peptides in the gp43 were selected by Tepitope algorithm and actually shown to promiscuously bind several prominent HLA-DR molecules suggesting that a peptide vaccine could be devised for a genetically heterogenous population. P10 was protective in animals turned anergic, was effective in a DNA minigene vaccine, and increased the protection by monoclonal antibodies in Balb/c mice. DNA vaccines and peptide vaccines are promising therapeutic tools to be explored in the control of systemic mycoses.