Molecular recognition of angiogenesis inhibitors fumagillin and ovalicin by methionine aminopeptidase 2

Angiogenesis inhibitors are a novel class of promising therapeutic agents for treating cancer and other human diseases. Fumagillin and ovalicin compose a class of structurally related natural products that potently inhibit angiogenesis by blocking endothelial cell proliferation. A synthetic analog of fumagillin, TNP-470, is currently undergoing clinical trials for treatment of a variety of cancers. A common target for fumagillin and ovalicin recently was identified as the type 2 methionine aminopeptidase (MetAP2). These natural products bind MetAP2 covalently, inhibiting its enzymatic activity. The specificity of this binding is underscored by the lack of inhibition of the closely related type 1 enzyme, MetAP1. The molecular basis of the high affinity and specificity of these inhibitors for MetAP2 has remained undiscovered. To determine the structural elements of these inhibitors and MetAP2 that are involved in this interaction, we synthesized fumagillin analogs in which each of the potentially reactive epoxide groups was removed either individually or in combination. We found that the ring epoxide in fumagillin is involved in the covalent modification of MetAP2, whereas the side chain epoxide group is dispensable. By using a fumagillin analog tagged with fluorescein, His-231 in MetAP2 was identified as the residue that is covalently modified by fumagillin. Site-directed mutagenesis of His-231 demonstrated its importance for the catalytic activity of MetAP2 and confirmed that the same residue is covalently modified by fumagillin. These results, in agreement with a recent structural study, suggest that fumagillin and ovalicin inhibit MetAP2 by irreversible blockage of the active site.

Strong DNA binding by covalently linked dimeric Lac headpiece: Evidence for the crucial role of the hinge helices

The combined structural and biochemical studies on Lac repressor bound to operator DNA have demonstrated the central role of the hinge helices in operator bending and the induction mechanism. We have constructed a covalently linked dimeric Lac-headpiece that binds DNA with four orders of magnitude higher affinity as compared with the monomeric form. This enabled a detailed biochemical and structural study of Lac binding to its cognate wild-type and selected DNA operators. The results indicate a profound contribution of hinge helices to the stability of the protein–DNA complex and highlight their central role in operator recognition. Furthermore, protein–DNA interactions in the minor groove appear to modulate hinge helix stability, thus accounting for affinity differences and protein-induced DNA bending among the various operator sites. Interestingly, the in vitro DNA-binding affinity of the reported dimeric Lac construct can de readily modulated by simple adjustment of redox conditions, thus rendering it a potential artificial gene regulator.

La tagatose-1,6-bisphosphate aldolase et la fructose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : mécanisme et stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase qui fait preuve d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-bisphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-bisphosphate (FBP), du sorbose-1,6-bisphosphate et du psicose-1,6-bisphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Aldolase de classe I, qui donc catalyse sa réaction en formant un intermédiaire covalent obligatoire, ou base de Schiff, avec son susbtrat, la TBP aldolase de S. pyogenes partage 14 % d’identité avec l’enzyme modèle de cette famille, la FBP aldolase de muscle de mammifère. Bien que le mécanime catalytique de la FBP aldolase des mammifères ait été examiné en détails et qu’il soit approprié d’en tirer des renseignements quant à celui de la TBP aldolase, le manque singulier de stéréospécificité de cette dernière tant dans le sens du clivage que celui de la condensation n’est toujours pas éclairci. Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution des structures de l’enzyme native et mutée, en complexe avec des subtrats et des inhibiteurs compétitifs, à des résolutions comprises entre 1.8 Å et 2.5 Å. Le trempage des cristaux de TBP aldolase native et mutante dans une solution saturante de FBP ou TBP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire covalent lié à la Lys205, la lysine catalytique. La determination des profils pH de la TBP aldolase native et mutée, entreprise afin d'évaluer l’influence du pH sur la réaction de clivage du FBP et TBP et ìdentifier le(s) résidu(s) impliqué(s), en conjonction avec les données structurales apportées par la cristallographie, ont permis d’identifier sans équivoque Glu163 comme résidu responsable du clivage. En effet, le mode de liaison sensiblement différent des ligands utilisés selon la stéréochimie en leur C3 et C4 permet à Glu163, équivalent à Glu187 dans la FBP aldolase de classe I, d’abstraire le proton sur l’hydroxyle du C4 et ainsi d’amorcer le clivage du lien C3-C4. L’étude du mécanimse inverse, celui de la condensation, grâce par exemple à la structure de l’enzyme native en complexe avec ses substrats à trois carbones le DHAP et le G3P, a en outre permis d’identifier un isomérisme du substrat G3P comme possible cause de la synthèse des isomères en C4 par cette enzyme. Ce résultat, ainsi que la decouverte d’un possible isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP, identifié précedemment, permet de cerner presque complètement les particularités du mécanisme de cette enzyme et d’expliquer comment elle est capable de synthétiser les quatres stéréoisomères 3(S/R), 4(S/R). De plus, la résolution de ces structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. Enfin, la résolution de la structure du mutant Lys229→Met de la FBP aldolase de muscle en complexe avec la forme cyclique du FBP, de même que des études cristallographiques sur le mutant équivalent Lys205→Met de la TBP aldolase de S. pyogenes et des expériences de calorimétrie ont permis d’identifier deux résidus particuliers, Ala31 et Asp33 chez la FBP aldolase, comme possible cause de la discrimination de cette enzyme contre les substrats 3(R) et 4(S), et ce par encombrement stérique des substrats cycliques. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Spectroscopie Raman de fibres électrofilées : développement de méthodes et application aux fibres individuelles

L’électrofilage est une technique de mise en œuvre efficace et versatile qui permet la production de fibres continues d’un diamètre typique de quelques centaines de nanomètres à partir de l’application d’un haut voltage sur une solution concentrée de polymères enchevêtrés. L’évaporation extrêmement rapide du solvant et les forces d’élongation impliquées dans la formation de ces fibres leur confèrent des propriétés hors du commun et très intéressantes pour plusieurs types d’applications, mais dont on commence seulement à effleurer la surface. À cause de leur petite taille, ces matériaux ont longtemps été étudiés uniquement sous forme d’amas de milliers de fibres avec les techniques conventionnelles telles que la spectroscopie infrarouge ou la diffraction des rayons X. Nos connaissances de leur comportement proviennent donc toujours de la convolution des propriétés de l’amas de fibres et des caractéristiques spécifiques de chacune des fibres qui le compose. Les études récentes à l’échelle de la fibre individuelle ont mis en lumière des comportements inhabituels, particulièrement l’augmentation exponentielle du module avec la réduction du diamètre. L’orientation et, de manière plus générale, la structure moléculaire des fibres sont susceptibles d’être à l'origine de ces propriétés, mais d’une manière encore incomprise. L’établissement de relations structure/propriétés claires et l’identification des paramètres qui les influencent représentent des défis d’importance capitale en vue de tirer profit des caractéristiques très particulières des fibres électrofilées. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes plus accessibles et permettant des analyses structurales rapides et approfondies sur une grande quantité de fibres individuelles présentant une large gamme de diamètre. Dans cette thèse, la spectroscopie Raman confocale est utilisée pour l’étude des caractéristiques structurales, telles que l’orientation moléculaire, la cristallinité et le désenchevêtrement, de fibres électrofilées individuelles. En premier lieu, une nouvelle méthodologie de quantification de l’orientation moléculaire par spectroscopie Raman est développée théoriquement dans le but de réduire la complexité expérimentale de la mesure, d’étendre la gamme de matériaux pour lesquels ces analyses sont possibles et d’éliminer les risques d’erreurs par rapport à la méthode conventionnelle. La validité et la portée de cette nouvelle méthode, appelée MPD, est ensuite démontrée expérimentalement. Par la suite, une méthodologie efficace permettant l’étude de caractéristiques structurales à l’échelle de la fibre individuelle par spectroscopie Raman est présentée en utilisant le poly(éthylène téréphtalate) comme système modèle. Les limites de la technique sont exposées et des stratégies expérimentales pour les contourner sont mises de l’avant. Les résultats révèlent une grande variabilité de l'orientation et de la conformation d'une fibre à l'autre, alors que le taux de cristallinité demeure systématiquement faible, démontrant l'importance et la pertinence des études statistiques de fibres individuelles. La présence de chaînes montrant un degré d’enchevêtrement plus faible dans les fibres électrofilées que dans la masse est ensuite démontrée expérimentalement pour la première fois par spectroscopie infrarouge sur des amas de fibres de polystyrène. Les conditions d'électrofilage favorisant ce phénomène structural, qui est soupçonné d’influencer grandement les propriétés des fibres, sont identifiées. Finalement, l’ensemble des méthodologies développées sont appliquées sur des fibres individuelles de polystyrène pour l’étude approfondie de l’orientation et du désenchevêtrement sur une large gamme de diamètres et pour une grande quantité de fibres. Cette dernière étude permet l’établissement de la première relation structure/propriétés de ces matériaux, à l’échelle individuelle, en montrant clairement le lien entre l’orientation moléculaire, le désenchevêtrement et le module d'élasticité des fibres.

Spectroscopie Raman de fibres électrofilées : développement de méthodes et application aux fibres individuelles

L’électrofilage est une technique de mise en œuvre efficace et versatile qui permet la production de fibres continues d’un diamètre typique de quelques centaines de nanomètres à partir de l’application d’un haut voltage sur une solution concentrée de polymères enchevêtrés. L’évaporation extrêmement rapide du solvant et les forces d’élongation impliquées dans la formation de ces fibres leur confèrent des propriétés hors du commun et très intéressantes pour plusieurs types d’applications, mais dont on commence seulement à effleurer la surface. À cause de leur petite taille, ces matériaux ont longtemps été étudiés uniquement sous forme d’amas de milliers de fibres avec les techniques conventionnelles telles que la spectroscopie infrarouge ou la diffraction des rayons X. Nos connaissances de leur comportement proviennent donc toujours de la convolution des propriétés de l’amas de fibres et des caractéristiques spécifiques de chacune des fibres qui le compose. Les études récentes à l’échelle de la fibre individuelle ont mis en lumière des comportements inhabituels, particulièrement l’augmentation exponentielle du module avec la réduction du diamètre. L’orientation et, de manière plus générale, la structure moléculaire des fibres sont susceptibles d’être à l'origine de ces propriétés, mais d’une manière encore incomprise. L’établissement de relations structure/propriétés claires et l’identification des paramètres qui les influencent représentent des défis d’importance capitale en vue de tirer profit des caractéristiques très particulières des fibres électrofilées. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes plus accessibles et permettant des analyses structurales rapides et approfondies sur une grande quantité de fibres individuelles présentant une large gamme de diamètre. Dans cette thèse, la spectroscopie Raman confocale est utilisée pour l’étude des caractéristiques structurales, telles que l’orientation moléculaire, la cristallinité et le désenchevêtrement, de fibres électrofilées individuelles. En premier lieu, une nouvelle méthodologie de quantification de l’orientation moléculaire par spectroscopie Raman est développée théoriquement dans le but de réduire la complexité expérimentale de la mesure, d’étendre la gamme de matériaux pour lesquels ces analyses sont possibles et d’éliminer les risques d’erreurs par rapport à la méthode conventionnelle. La validité et la portée de cette nouvelle méthode, appelée MPD, est ensuite démontrée expérimentalement. Par la suite, une méthodologie efficace permettant l’étude de caractéristiques structurales à l’échelle de la fibre individuelle par spectroscopie Raman est présentée en utilisant le poly(éthylène téréphtalate) comme système modèle. Les limites de la technique sont exposées et des stratégies expérimentales pour les contourner sont mises de l’avant. Les résultats révèlent une grande variabilité de l'orientation et de la conformation d'une fibre à l'autre, alors que le taux de cristallinité demeure systématiquement faible, démontrant l'importance et la pertinence des études statistiques de fibres individuelles. La présence de chaînes montrant un degré d’enchevêtrement plus faible dans les fibres électrofilées que dans la masse est ensuite démontrée expérimentalement pour la première fois par spectroscopie infrarouge sur des amas de fibres de polystyrène. Les conditions d'électrofilage favorisant ce phénomène structural, qui est soupçonné d’influencer grandement les propriétés des fibres, sont identifiées. Finalement, l’ensemble des méthodologies développées sont appliquées sur des fibres individuelles de polystyrène pour l’étude approfondie de l’orientation et du désenchevêtrement sur une large gamme de diamètres et pour une grande quantité de fibres. Cette dernière étude permet l’établissement de la première relation structure/propriétés de ces matériaux, à l’échelle individuelle, en montrant clairement le lien entre l’orientation moléculaire, le désenchevêtrement et le module d'élasticité des fibres.

Synthesis and characterization of nanocomposites based on PANI and carbon nanostructures prepared by electropolymerization

Nanocomposites based on polyaniline (PANI) and carbon nanostructures (CNSs) (graphene (G) and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs)) were prepared by in situ electrochemical polymerization. CNSs were inserted into the PANI matrix by dispersing them into the electrolyte before the electropolymerization. Electrochemical characterization by means of cyclic voltammetry and steady state polarization were performed in order to determine conditions for electro- polymerization. Electro-polymerization of the PANI based nanocomposites was carried out at 0.75 V vs. saturated calomel electrode (SCE) for 40 and 60 minutes. The morphology and structural characteristics of the obtained nanocomposites were studied by scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy, while thermal stability was determined using thermal gravimetric analysis (TGA). According to the morphological and structural study, fibrous and porous structure of PANI based nanocomposites was detected well embedding both G and MWCNTs. Also, strong interaction between quinoidal structure of PANI with carbon nanostructures via π–π stacking was detected by Raman spectroscopy. TGA showed the increased thermal stability of composites reinforced with CNSs, especially those reinforced with graphene.

SOVLENT REACTIVITY AND INTERFACE EVOLUTION AT MODEL ELECTRODES FOR ENERGY APPLICATIONS

The Li-ion rechargeable battery (LIB) is widely used as an energy storage device, but has significant limitations in battery cycle life and safety. During initial charging, decomposition of the ethylene carbonate (EC)-based electrolytes of the LIB leads to the formation of a passivating layer on the anode known as the solid electrolyte interphase (SEI). The formation of an SEI has great impact on the cycle life and safety of LIB, yet mechanistic aspects of SEI formation are not fully understood. In this dissertation, two surface science model systems have been created under ultra-high vacuum (UHV) to probe the very initial stage of SEI formation at the model carbon anode surfaces of LIB. The first model system, Model System I, is an lithium-carbonate electrolyte/graphite C(0001) system. I have developed a temperature programmed desorption/temperature programmed reaction spectroscopy (TPD/TPRS) instrument as part of my dissertation to study Model System I in quantitative detail. The binding strengths and film growth mechanisms of key electrolyte molecules on model carbon anode surfaces with varying extents of lithiation were measured by TPD. TPRS was further used to track the gases evolved from different reduction products in the early-stage SEI formation. The branching ratio of multiple reaction pathways was quantified for the first time and determined to be 70.% organolithium products vs. 30% inorganic lithium product. The obtained branching ratio provides important information on the distribution of lithium salts that form at the very onset of SEI formation. One of the key reduction products formed from EC in early-stage SEI formation is lithium ethylene dicarbonate (LEDC). Despite intensive studies, the LEDC structure in either the bulk or thin-film (SEI) form is unknown. To enable structural study, pure LEDC was synthesized and subject to synchrotron X-ray diffraction measurements (bulk material) and STM measurements (deposited films). To enable studies of LEDC thin films, Model System II, a lithium ethylene dicarbonate (LEDC)-dimethylformamide (DMF)/Ag(111) system was created by a solution microaerosol deposition technique. Produced films were then imaged by ultra-high vacuum scanning tunneling microscopy (UHV-STM). As a control, the dimethylformamide (DMF)-Ag(111) system was first prepared and its complex 2D phase behavior was mapped out as a function of coverage. The evolution of three distinct monolayer phases of DMF was observed with increasing surface pressure — a 2D gas phase, an ordered DMF phase, and an ordered Ag(DMF)2 complex phase. The addition of LEDC to this mixture, seeded the nucleation of the ordered DMF islands at lower surface pressures (DMF coverages), and was interpreted through nucleation theory. A structural model of the nucleation seed was proposed, and the implication of ionic SEI products, such as LEDC, in early-stage SEI formation was discussed.

Early-stage deformation localisation in thrust systems: new perspectives from carbonates in the Italian Southern Alps and Oman Mountains

This thesis investigates mechanisms and boundary conditions that steer the early localisation of deformation and strain in carbonate multilayers involved in thrust systems, under shallow and mid-crustal conditions. Much is already understood about deformation localisation, but some key points remain loosely constrained. They encompass i) the understanding of which structural domains can preserve evidence of early stages of tectonic shortening, ii) the recognition of which mechanisms assist deformation during these stages and iii) the identification of parameters that actually steer the beginning of localisation. To clarify these points, the thesis presents the results of an integrated, multiscale and multi-technique structural study that relied on field and laboratory data to analyse the structural, architectural, mineralogical and geochemical features that govern deformation during compressional tectonics. By focusing on two case studies, the Eastern Southern Alps (northern Italy), where deformation is mainly brittle, and the Oman Mountains (northeastern Oman), where ductile deformation dominates, the thesis shows that the deformation localisation is steered by several mechanisms that mutually interact at different stages during compression. At shallow crustal conditions, derived conceptual and numerical models show that both inherited (e.g., stratigraphic) and acquired (e.g., structural) features play a key role in steering deformation and differentiating the seismic behaviour of the multilayer succession. At the same time, at deeper crustal conditions, strain localises in narrow domains in which fluids, temperature, shear strain and pressure act together during the development of the internal fabric and the chemical composition of mylonitic shear zones, in which localisation took place under high-pressure (HP) and low-temperature (LT) conditions. In particular, results indicate that those shear zones acted as “sheltering structural capsules” in which peculiar processes can happen and where the results of these processes can be successively preserved even over hundreds of millions of years.

GENEOs, compactifications, and graphs

Our objective in this thesis is to study the pseudo-metric and topological structure of the space of group equivariant non-expansive operators (GENEOs). We introduce the notions of compactification of a perception pair, collectionwise surjectivity, and compactification of a space of GENEOs. We obtain some compactification results for perception pairs and the space of GENEOs. We show that when the data spaces are totally bounded and endow the common domains with metric structures, the perception pairs and every collectionwise surjective space of GENEOs can be embedded isometrically into the compact ones through compatible embeddings. An important part of the study of topology of the space of GENEOs is to populate it in a rich manner. We introduce the notion of a generalized permutant and show that this concept too, like that of a permutant, is useful in defining new GENEOs. We define the analogues of some of the aforementioned concepts in a graph theoretic setting, enabling us to use the power of the theory of GENEOs for the study of graphs in an efficient way. We define the notions of a graph perception pair, graph permutant, and a graph GENEO. We develop two models for the theory of graph GENEOs. The first model addresses the case of graphs having weights assigned to their vertices, while the second one addresses weighted on the edges. We prove some new results in the proposed theory of graph GENEOs and exhibit the power of our models by describing their applications to the structural study of simple graphs. We introduce the concept of a graph permutant and show that this concept can be used to define new graph GENEOs between distinct graph perception pairs, thereby enabling us to populate the space of graph GENEOs in a rich manner and shed more light on its structure.

Experimental study of the structural, microscopy and magnetic properties of Ni-doped SnO(2) nanoparticles

A polymer precursor method has been used to synthesize Ni-doped SnO(2) nanoparticles. X-ray diffraction (XRD) data analyses indicate the exclusive formation of nanosized particles with rutile-type phase (tetragonal SnO(2)) for Ni contents below 10 mol%. In this concentration range, the particle sizes decrease with increasing Ni content and a bulk solid solution limit was determined at similar to 1 mol%. Ni surface enrichment is present at concentrations higher than the solution limit. Only above 10 mol% Ni. the formation of a second NiO-related phase has been determined. Magnetization measurements suggest the occurrence of ferromagnetism for samples in the solid solution regime (below similar to 1 mol%). This ferromagnetism is associated with the exchange interaction between electron spins trapped on oxygen vacancies, and is enhanced as the amount of Ni(2+) substituting at Sn(4+) sites increases. Above the solid solution limit, ferromagnetism is destroyed by the Ni surface enrichment and the system behaves as a paramagnet. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anodic porous alumina structural characteristics study based on SEM image processing and analysis

The present work reports the porous alumina structures fabrication and their quantitative structural characteristics study based on mathematical morphology analysis by using the SEM images. The algorithm used in this work was implemented in 6.2 MATLAB software. Using the algorithm it was possible to obtain the distribution of maximum, minimum and average radius of the pores in porous alumina structures. Additionally, with the calculus of the area occupied by the pores, it was possible to obtain the porosity of the structures. The quantitative results could be obtained and related to the process fabrication characteristics, showing to be reliable and promising to be used to control the pores formation process. Then, this technique could provide a more accurate determination of pore sizes and pores distribution. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A study of the stability of subcycling algorithms in structural dynamics

Algorithms for explicit integration of structural dynamics problems with multiple time steps (subcycling) are investigated. Only one such algorithm, due to Smolinski and Sleith has proved to be stable in a classical sense. A simplified version of this algorithm that retains its stability is presented. However, as with the original version, it can be shown to sacrifice accuracy to achieve stability. Another algorithm in use is shown to be only statistically stable, in that a probability of stability can be assigned if appropriate time step limits are observed. This probability improves rapidly with the number of degrees of freedom in a finite element model. The stability problems are shown to be a property of the central difference method itself, which is modified to give the subcycling algorithm. A related problem is shown to arise when a constraint equation in time is introduced into a time-continuous space-time finite element model. (C) 1998 Elsevier Science S.A.

Analysis of dynamic models for structural insight and model reduction .2. A multi-stage compressor shutdown case-study

In this second paper, the three structural measures which have been developed are used in the modelling of a three stage centrifugal synthesis gas compressor. The goal of this case study is to determine the essential mathematical structure which must be incorporated into the compressor model to accurately model the shutdown of this system. A simple, accurate and functional model of the system is created via three structural measures. It was found that the model can be correctly reduced into its basic modes and that the order of the differential system can be reduced from 51(st) to 20(th). Of the 31 differential equational 21 reduce to algebraic relations, 8 become constants and 2 can be deleted thereby increasing the algebraic set from 70 to 91 equations. An interpretation is also obtained as to which physical phenomena are dominating the dynamics of the compressor add whether the compressor will enter surge during the shutdown. Comparisons of the reduced model performance against the full model are given, showing the accuracy and applicability of the approach. Copyright (C) 1996 Elsevier Science Ltd

Gamma ventral capsulotomy for treatment of resistant obsessive-compulsive disorder: A structural MRI pilot prospective study

Objective: The purpose of this study was to investigate regional structural abnormalities in the brains of five patients with refractory obsessive-compulsive disorder (OCD) submitted to gamma ventral capsulotomy. Methods: We acquired morphometric magnetic resonance imaging (MRI) data before and after 1 year of radiosurgery using a 1.5-T MRI scanner. Images were spatially normalized and segmented using optimized voxel-based morphometry (VBM) methods. Voxelwise statistical comparisons between pre- and post-surgery MRI scans were performed using a general linear model. Findings in regions predicted a priori to show volumetric changes (orbitofrontal cortex, anterior cingulate gyrus, basal ganglia and thalamus) were reported as significant if surpassing a statistical threshold of p<0.001 (uncorrected for multiple comparisons). Results: We detected a significant regional postoperative increase in gray matter volume in the right inferior frontal gyri (Brodmann area 47, BA47) when comparing all patients pre and postoperatively. Conclusions: Our results support the current theory of frontal-striatal-thalamic-cortical (FSTC) circuitry involvement in OCD pathogenesis. Gamma ventral capsulotomy is associated with neurobiological changes in the inferior orbitofrontal cortex in refractory OCD patients. (C) 2008 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Brain Structural Variability due to Aging and Gender in Cognitively Healthy Elders: Results from the Sao Paulo Ageing and Health Study

BACKGROUND AND PURPOSE: Several morphometric MR imaging studies have investigated age- and sex-related cerebral volume changes in healthy human brains, most often by using samples spanning several decades of life and linear correlation methods. This study aimed to map the normal pattern of regional age-related volumetric reductions specifically in the elderly population. MATERIALS AND METHODS: One hundred thirty-two eligible individuals (67-75 years of age) were selected from a community-based sample recruited for the Sao Paulo Ageing and Health (SPAH) study, and a cross-sectional MR imaging investigation was performed concurrently with the second SPAH wave. We used voxel-based morphometry (VBM) to conduct a voxelwise search for significant linear correlations between gray matter (GM) volumes and age. In addition, region-of-interest masks were used to investigate whether the relationship between regional GM (rGM) volumes and age would be best predicted by a nonlinear model. RESULTS: VBM and region-of-interest analyses revealed selective foci of accelerated rGM loss exclusively in men, involving the temporal neocortex, prefrontal cortex, and medial temporal region. The only structure in which GM volumetric changes were best predicted by a nonlinear model was the left parahippocampal gyrus. CONCLUSIONS: The variable patterns of age-related GM loss across separate neocortical and temporolimbic regions highlight the complexity of degenerative processes that affect the healthy human brain across the life span. The detection of age-related Ill GM decrease in men supports the view that atrophy in such regions should be seen as compatible with normal aging.