Reactivity of the isolated perfused rat tail vascular bed

Isolated segments of the perfused rat tail artery display a high basal tone when compared to other isolated arteries such as the mesenteric and are suitable for the assay of vasopressor agents. However, the perfusion of this artery in the entire tail has not yet been used for functional studies. The main purpose of the present study was to identify some aspects of the vascular reactivity of the rat tail vascular bed and validate this method to measure vascular reactivity. The tail severed from the body was perfused with Krebs solution containing different Ca2+ concentrations at different flow rates. Rats were anesthetized with sodium pentobarbital (65 mg/kg) and heparinized (500 U). The tail artery was dissected near the tail insertion, cannulated and perfused with Krebs solution plus 30 µM EDTA at 36oC and 2.5 ml/min and the procedures were started after equilibration of the perfusion pressure. In the first group a dose-response curve to phenylephrine (PE) (0.5, 1, 2 and 5 µg, bolus injection) was obtained at different flow rates (1.5, 2.5 and 3.5 ml/min). The mean perfusion pressure increased with flow as well as PE vasopressor responses. In a second group the flow was changed (1.5, 2, 2.5, 3 and 3.5 ml/min) at different Ca2+ concentrations (0.62, 1.25, 2.5 and 3.75 mM) in the Krebs solution. Increasing Ca2+ concentrations did not alter the flow-pressure relationship. In the third group a similar protocol was performed but the rat tail vascular bed was perfused with Krebs solution containing PE (0.1 µg/ml). There was an enhancement of the effect of PE with increasing external Ca2+ and flow. PE vasopressor responses increased after endothelial damage with air and CHAPS, suggesting an endothelial modulation of the tone of the rat tail vascular bed. These experiments validate the perfusion of the rat tail vascular bed as a method to investigate vascular reactivity

Anxiolytic effect of methylene blue microinjected into the dorsal periaqueductal gray matter

The dorsal periaqueductal gray (DPAG) has been implicated in the behavioral and autonomic expression of defensive reactions. Several results suggest that, along with GABA, glutamate and serotonin, nitric oxide (NO) may play a role in defense reactions mediated by this region. To further investigate this possibility we microinjected methylene blue (MB; 10, 30 or 100 nmol/0.5 µl) into the DPAG of rats submitted to the elevated plus-maze test, an animal model of anxiety. MB has been used as an inhibitor of soluble guanylate cyclase (sGC) to demonstrate cGMP-mediated processes, and there is evidence that NO may exert its biological effects by binding to the heme part of guanylate cyclase, causing an increase in cGMP levels. The results showed that MB (30 nmol) significantly increased the percent of time spent in the open arms (saline = 11.57 ± 1.54, MB = 18.5 ± 2.45, P<0.05) and tended to do the same with the percentage of open arm entries (saline = 25.8 ± 1.97, MB = 33.77 ± 3.07, P<0.10), but did not change the number of enclosed arm entries. The dose-response curve, however, had an inverted U shape. These results indicate that MB, within a limited dose range, has anxiolytic properties when microinjected into the DPAG.

Sulfated proteoglycans as modulators of neuronal migration and axonal decussation in the developing midbrain

Proteoglycans are abundant in the developing brain and there is much circumstantial evidence for their roles in directional neuronal movements such as cell body migration and axonal growth. We have developed an in vitro model of astrocyte cultures of the lateral and medial sectors of the embryonic mouse midbrain, that differ in their ability to support neuritic growth of young midbrain neurons, and we have searched for the role of interactive proteins and proteoglycans in this model. Neurite production in co-cultures reveals that, irrespective of the previous location of neurons in the midbrain, medial astrocytes exert an inhibitory or nonpermissive effect on neuritic growth that is correlated to a higher content of both heparan and chondroitin sulfates (HS and CS). Treatment of astrocytes with chondroitinase ABC revealed a growth-promoting effect of CS on lateral glia but treatment with exogenous CS-4 indicated a U-shaped dose-response curve for CS. In contrast, the growth-inhibitory action of medial astrocytes was reversed by exogenous CS-4. Treatment of astrocytes with heparitinase indicated that the growth-inhibitory action of medial astrocytes may depend heavily on HS by an as yet unknown mechanism. The results are discussed in terms of available knowledge on the binding of HS proteoglycans to interactive proteins, with emphasis on the importance of unraveling the physiological functions of glial glycoconjugates for a better understanding of neuron-glial interactions.

Effect of salbutamol on pulmonary responsiveness in chronic pulmonary allergic inflammation in guinea pigs

Beta-2-agonists have been widely used by asthmatic subjects to relieve their obstructive symptoms. However, there are reports that continuous use could lead to loss of bronchial protection and exacerbation of asthma symptoms. We evaluated the effect of two regimens of salbutamol administration (twice and five times a week) in a model of chronic airway inflammation in male Hartley guinea pigs (protocol starting weight: 286 ± 30 g) induced by repeated exposures to aerosols of ovalbumin (OVA). After sensitization, guinea pigs were exposed to aerosols of 0.1 mg/ml salbutamol solution twice a week (OVA + S2x, N = 7) or five times a week (OVA + S5x, N = 8). We studied allergen-specific (OVA inhalation time) and -nonspecific (response to methacholine) respiratory system responsiveness. Seventy-two hours after the last OVA challenge, guinea pigs were anesthetized and tracheostomized, respiratory system resistance and elastance were measured and a dose-response curve to inhaled methacholine chloride was obtained. Specific IgG1 was also quantified by the passive cutaneous anaphylactic technique. OVA-sensitized guinea pigs (N = 8) showed reduction of the time of OVA exposure before the onset of respiratory distress, at the 5th, 6th and 7th exposures (P < 0.001). The OVA + S2x group (but not the OVA + S5x group) showed a significant increase in OVA inhalation time. There were no significant differences in pulmonary responsiveness to methacholine among the experimental groups. OVA + S2x (but not OVA + S5x) animals showed a decrease in the levels of IgG1-specific anaphylactic antibodies compared to the OVA group (P < 0.05). Our results suggest that, in this experimental model, frequent administration of ß2-agonists results in a loss of some of their protective effects against the allergen.

Adenosine A1 receptor-mediated inhibition of in vitro prolactin secretion from the rat anterior pituitary

In previous studies, we demonstrated biphasic purinergic effects on prolactin (PRL) secretion stimulated by an adenosine A2 agonist. In the present study, we investigated the role of the activation of adenosine A1 receptors by (R)-N6-(2-phenylisopropyl)adenosine (R-PIA) at the pituitary level in in vitro PRL secretion. Hemipituitaries (one per cuvette in five replicates) from adult male rats were incubated. Administration of R-PIA (0.001, 0.01, 0.1, 1, and 10 µM) induced a reduction of PRL secretion into the medium in a U-shaped dose-response curve. The maximal reduction was obtained with 0.1 µM R-PIA (mean ± SEM, 36.01 ± 5.53 ng/mg tissue weight (t.w.)) treatment compared to control (264.56 ± 15.46 ng/mg t.w.). R-PIA inhibition (0.01 µM = 141.97 ± 15.79 vs control = 244.77 ± 13.79 ng/mg t.w.) of PRL release was blocked by 1 µM cyclopentyltheophylline, a specific A1 receptor antagonist (1 µM = 212.360 ± 26.560 ng/mg t.w.), whereas cyclopentyltheophylline alone (0.01, 0.1, 1 µM) had no effect. R-PIA (0.001, 0.01, 0.1, 1 µM) produced inhibition of PRL secretion stimulated by both phospholipase C (0.5 IU/mL; 977.44 ± 76.17 ng/mg t.w.) and dibutyryl cAMP (1 mM; 415.93 ± 37.66 ng/mg t.w.) with nadir established at the dose of 0.1 µM (225.55 ± 71.42 and 201.9 ± 19.08 ng/mg t.w., respectively). Similarly, R-PIA (0.01 µM) decreased (242.00 ± 24.00 ng/mg t.w.) the PRL secretion stimulated by cholera toxin (0.5 mg/mL; 1050.00 ± 70.00 ng/mg t.w.). In contrast, R-PIA had no effect (468.00 ± 34.00 ng/mg t.w.) on PRL secretion stimulation by pertussis toxin (0.5 mg/mL; 430.00 ± 26.00 ng/mg t.w.). These results suggest that inhibition of PRL secretion after A1 receptor activation by R-PIA is mediated by a Gi protein-dependent mechanism.

Characterization of angiotensin-converting enzymes 1 and 2 in the soleus and plantaris muscles of rats

Angiotensin-converting enzymes 1 (ACE1) and 2 (ACE2) are key enzymes of the renin-angiotensin system, which act antagonistically to regulate the levels of angiotensin II (Ang II) and Ang-(1-7). Considerable data show that ACE1 acts on normal skeletal muscle functions and architecture. However, little is known about ACE1 levels in muscles with different fiber compositions. Furthermore, ACE2 levels in skeletal muscle are not known. Therefore, the purpose of this study was to characterize protein expression and ACE1 and ACE2 activities in the soleus and plantaris muscles. Eight-week-old female Wistar rats (N = 8) were killed by decapitation and the muscle tissues harvested for biochemical and molecular analyses. ACE1 and ACE2 activities were investigated by a fluorometric method using Abz-FRK(Dnp)P-OH and Mca-YVADAPK(Dnp)-OH fluorogenic substrates, respectively. ACE1 and ACE2 protein expression was analyzed by Western blot. ACE2 was expressed in the skeletal muscle of rats. There was no difference between the soleus (type I) and plantaris (type II) muscles in terms of ACE2 activity (17.35 ± 1.7 vs 15.09 ± 0.8 uF·min-1·mg-1, respectively) and protein expression. ACE1 activity was higher in the plantaris muscle than in the soleus (71.5 ± 3.9 vs 57.9 ± 1.1 uF·min-1·mg-1, respectively). Moreover, a comparative dose-response curve of protein expression was established in the soleus and plantaris muscles, which indicated higher ACE1 levels in the plantaris muscle. The present findings showed similar ACE2 levels in the soleus and plantaris muscles that might result in a similar Ang II response; however, lower ACE1 levels could attenuate Ang II production and reduce bradykinin degradation in the soleus muscle compared to the plantaris. These effects should enhance the aerobic capacity necessary for oxidative muscle activity.

Functional changes of dendritic cells in hypersensivity reactions to amoxicillin

A better understanding of dendritic cell (DC) involvement in responses to haptenic drugs is needed, because it represents a possible approach to the development of an in vitro test, which could identify patients prone to drug allergies. There are two main DC subsets: plasmacytoid DC (pDC) and myeloid DC (mDC). β-lactams form hapten-carrier conjugates and may provide a suitable model to study DC behavior in drug allergy reactions. It has been demonstrated that drugs interact differently with DC in drug allergic and non-allergic patients, but there are no studies regarding these subsets. Our aim was to assess the functional changes of mDC and pDC harvested from an amoxicillin-hypersensitive 32-year-old woman who experienced a severe maculopapular exanthema as reflected in interleukin-6 (IL-6) production after stimulation with this drug and penicillin. We also aim to demonstrate, for the first time, the feasibility of this method for dendritic cell isolation followed by in vitro stimulation for studies of drug allergy physiopathology. DC were harvested using a double Percoll density gradient, which generates a basophil-depleted cell (BDC) suspension. Further, pDC were isolated by blood DC antigen 4-positive magnetic selection and gravity filtration through magnetized columns. After stimulation with amoxicillin, penicillin and positive and negative controls, IL-6 production was measured by ELISA. A positive dose-response curve for IL-6 after stimulation with amoxicillin and penicillin was observed for pDC, but not for mDC or BDC suspension. These preliminary results demonstrate the feasibility of this methodology to expand the knowledge of the effect of dendritic cell activation by drug allergens.

Assessment of toxic potential of Cerrado fruit seeds using Artemia salina bioassay

Artemia salina bioassay was used to assess toxicity of seeds and kernels of Brazilian fruits from cerrado (central high plains region) and other inner regions of the country. Water extracts of the kernels were filtered and added to Artemia cultures containing ten individuals per mL. Dose - response curves were constructed, and LD50 values were calculated. Pure potassium cyanide standard was used to draw a calibration curve for comparison to detect the presence of cyanide in the samples tested. Extracts of the seeds of araticum, mangaba, cagaita, jatobá, and tucumã were found toxic to Artemia salina, and some of the dose - response curves were very similar in shape to those obtained with pure potassium cyanide standards, while the samples of baru, cajá-manga, siriguela, trauma, and veludo showed no toxicity at all. The Guignard test, specific for cyanide detection, showed negative results in all toxic samples, suggesting the presence of other toxic compounds rather than cyanide. The comparison of araticum dose - response curve with those of other annonaceous fruits suggests the presence acetogenins as the main toxic compounds in the seeds. These results could be useful to prevent poisoning by industrial derivatives of the fruits studied.

Évaluation de la fréquence des micronoyaux et du potentiel clastogène et/ou aneugène du benzo-a-pyrène suite à une exposition in vitro des lymphocytes humains

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un cancérogène reconnu pour l'homme, contaminant présent dans notre environnement. Il cause des dommages à l'ADN que nous avons mesurés dans les lymphocytes exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de 20 jeunes volontaires non fumeurs et en santé. Suite à l’exposition, la fréquence des micronoyaux (MN) augmente significativement et décrit une courbe dose-réponse non linéaire, suggérant le déclenchement du processus de détoxification et la réparation de l’ADN. Des différences entre les individus et entre les sexes sont présentes dans la réponse génotoxique produite par le BaP. Le test des aberrations chromosomiques montre que le pourcentage de chromosomes cassés augmente significativement dans les cellules exposées au BaP. Combinés avec l'augmentation de la fréquence des MN, nos résultats confirment l'effet clastogène du BaP déjà rapporté dans la littérature. L’hybridation in situ en fluorescence (FISH) des MN avec une sonde pancentromérique est aussi utilisée pour établir leur mécanisme de formation. La FISH révèle que la majorité des MN formés après une exposition au BaP contient un centromère et plus, ce qui est significativement différent de la condition non exposée. Plus précisément, dans nos conditions expérimentales, les MN induits par le BaP contiennent surtout trois centromères et plus, indiquant également la présence d'un effet aneugène. L'effet clastogène du BaP est relié à son rôle d'initiateur dans la cancérogenèse, alors que l'effet aneugène le relierait à l'étape de progression. Ces résultats sont importants puisque l'exposition aux composés de la classe du BaP est de longue durée (cigarette, air pollué).

Évaluation de la cytogénotoxicité humaine induite par l’exposition à de faibles doses de benzo-a-pyrène, à l’aide de biomarqueurs précoces

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP) cancérogène pour l’homme, qui contamine toutes les sphères de notre environnement. Son métabolite, le BaP-7,8-diol-9,10-époxyde (BPDE) est considéré comme son cancérogène ultime. Le BPDE se lie à l’ADN, formant des adduits qui doivent être réparés et qui seraient responsables des dommages à l’ADN et de la cancérogenèse induite par le BaP. Les adduits BPDE-ADN et les dommages à l’ADN (bris simple-brin [BSB] à l’ADN, aberrations chromosomiques [AC], échanges entre chromatides-sœurs [ÉCS] et micronoyaux [MN]) ont été mesurés dans les lymphocytes humains exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de jeunes volontaires non-fumeurs et en santé. Suite à l’exposition au BaP, le niveau d’adduits BPDE-ADN et la fréquence des AC et des MN augmentent significativement, puis diminuent aux concentrations les plus élevées de BaP testées, suggérant une induction du métabolisme de phase II du BaP. Lors de la mesure des ÉCS, nous obtenons une courbe dose-réponse linéaire, indiquant la production d’un autre type de lésions devant être réparées par le système de réparation par recombinaison homologue. Ces lésions pourraient être des bris à l’ADN ou des bases oxydées (8-OH-dG), ce qui est suggéré par l’analyse des corrélations existant entre nos biomarqueurs. Par ailleurs, la comparaison de la courbe dose-réponse des hommes et des femmes montre que des différences existent entre les sexes. Ainsi, les ÉCS, les AC et les MN sont significativement augmentés chez les hommes à la plus faible concentration de BaP, alors que chez les femmes cette augmentation, quoique présente, est non significative. Des différences interindividuelles sont également observées et sont plus importantes pour les adduits BPDE-ADN, les MN et les AC, alors que pour les ÉCS elles sont minimes. Les analyses statistiques effectuées ont permis d’établir que quatre facteurs (niveau d’exposition au BaP, adduits BPDE-ADN, fréquence des AC et nombre de MN par cellule micronucléée) expliquent jusqu’à 59 % de la variabilité observée dans le test des ÉCS, alors qu’aucun facteur significatif n’a pu être identifié dans le test des AC et des MN. L’analyse du mécanisme de formation de nos biomarqueurs précoces permet de suggérer que les bris à l’ADN et les bases oxydées devraient être classées comme biomarqueurs de dose biologique efficace, au sein des biomarqueurs d’exposition, dans le continuum exposition-maladie du BaP, étant donné qu’ils causent la formation des biomarqueurs de génotoxicité (ÉCS, AC et MN). Par ailleurs, le test des AC et des MN ont permis de confirmer l’action clastogénique du BaP en plus de mettre en évidence des effets aneugènes affectant surtout la ségrégation des chromosomes lors de la division cellulaire. Ces effets aneugènes, reliés à l’étape de progression dans la cancérogenèse, pourraient être particulièrement importants puisque l’exposition au BaP et aux HAP est chronique et dure plusieurs années, voire des décennies. La compréhension des mécanismes régissant la formation des biomarqueurs étudiés dans cette étude, ainsi que des relations existant entre eux, peut être appliquée à de nombreux contaminants connus et émergents de notre environnement et contribuer à en évaluer le mode d’action.

Augmenter la vitesse d’injection de la cocaïne favorise l’apparition de comportements de consommation caractéristiques de la toxicomanie

Nombreux individus vont expérimenter avec les drogues d’abus, mais peu vont devenir toxicomanes. Plusieurs facteurs sont impliqués dans la transition d’un usage récréatif à l’addiction. Les drogues, les conditionnements et les voies d’administration qui mènent à l’augmentation rapide du taux drogue dans le cerveau favorisent cette évolution. La raison est méconnue. Nous avons émis l’hypothèse que l’injection rapide de drogue promeut des changements dans le cerveau qui mènent à l’augmentation de la consommation et de la motivation à obtenir la drogue. Nous avons comparé la consommation lors de conditions à ratio fixe (FR) et à ratio progressif (PR) chez des rats s’auto-administrant la cocaïne administrée par voie intraveineuse (i.v.) en 5 ou 90 secondes (s). Tous les rats ont été entrainés à peser sur un levier afin de s’auto administrer des injections de cocaïne de 0.25 ou 0.5 mg/kg par voie intraveineuse injectée en 5 s sous FR avant d’être divisés en groupes s’auto administrant la cocaïne injectée en 5 ou 90 s pendant 1 heure (h)/session. Pour étudier les différences potentielles en consommation, l’accès à la cocaïne à été augmenté à 6 h/session. Les différences en motivation ont été détectées par l’auto administration de la cocaïne sous PR en fonction de la dose et de la vitesse d’infusion. L’accès à la drogue pendant 1 h/session n’a pas influencé la consommation. Lorsque l’accès a été prolongé à 6 h, tous les animaux ont augmenté leur consommation, mais l’augmentation était plus prononcée chez les rats s’injectant la cocaïne en 5 s. De plus, la vitesse d’injection a influencé la motivation pour obtenir la drogue. Lors de conditions à PR, la courbe dose-réponse pour le nombre d’infusions prises a été déplacée vers le haut pour les rats s’auto administrant des injections de cocaïne en 5 s versus 90 s. De plus, des différences qualitatives on été observées en PR. La consommation de cocaïne des rats s’injectant des infusions en 5 s était dépendante de la dose, tandis que les rats s’auto administrant la drogue en 90 s ont pris la même quantité de drogue, peu importe la dose. Finalement, les rats s’auto administrant des infusions de cocaïne 0.5 mg/kg en 5 s ont consommé plus de cocaïne que les rats prenant des infusions en 90 s, peu importe si elle était injectée en 5 ou 90 s le jour du test. Ainsi, nos résultats montrent que l’injection rapide de drogue dans le cerveau mène à l’augmentation de la consommation et de la motivation pour obtenir la cocaïne, deux symptômes qui caractérisent la toxicomanie.

La lévodopa est-elle néfaste pour la cognition dans la maladie de Parkinson? : étude pilote

Introduction et objectifs : Alors que l'effet moteur de la lévodopa (L-dopa) dans la maladie de Parkinson (MP) est clair et établi, son effet sur la cognition demeure incertain. Les troubles cognitifs ont un impact important sur la qualité de vie et les études évaluant l'effet cognitif de ce médicament donnent des résultats encore divergents. L’objectif primaire de cette étude pilote est d’observer l’impact des doses cliniques de lévodopa sur la cognition. Un second objectif sera d'établir une courbe dose-réponse pour observer les différences potentielles. Méthodes : Cinq patients avec MP ont été évalués à l’aide de 2 tests cognitifs (CPT-II et Stroop) et 2 tests moteurs (Finger Tapping et UPDRS-III) en OFF (sevrage minimal de 12 heures) et en ON avec des doses croissantes de lévodopa (commençant à 50mg avec une augmentation de dose de 50mg par visite) jusqu’à l'observation d'une performance cognitive optimale ou d'effets secondaires. Une administration répétée des tests cognitifs a été faite à la première visite pour limiter l’effet d’apprentissage. Résultats : Le temps de réaction (RT) mesuré en millisecondes au CPT-II a augmenté (médiane 3.03%) après la prise de médicament alors que les erreurs ont légèrement diminué (médiane -9.92%). Au Stroop, l’effet d’interférence évalué selon les changements au temps d’inhibition mesuré en secondes était légèrement moindre sans changement dans les erreurs. Avec les doses prescrites, le RT a augmenté de 3,50% et le nombre d’erreurs est resté stable alors que les doses inférieures ont eu une moindre augmentation du RT tout en diminuant les erreurs. Dans le Stroop, les doses faibles ont amélioré le temps de près de 19% alors que les doses prescrites ont quant à elles diminué les erreurs. Malgré une certaine variabilité, la courbe dose-réponse indique que les erreurs diminuaient aux doses faibles et fortes dans le CPT-II alors que le RT augmentait généralement, ce qui pourrait indiquer un style de performance plus prudent. L’effet de la lévodopa sur l’interférence dans le Stroop variait légèrement sans tendances fixes mis à part le bénéfice observé par les doses faibles. Une importante variabilité a été observée dans les évaluations motrices entre les sujets ainsi qu'au sein du même sujet. Conclusion : Ces résultats indiquent qu’en général, le médicament ne semble pas avoir d’effet néfaste important sur l’attention et les fonctions exécutives évaluées auprès de ce groupe de patients parkinsoniens. L'effet cognitif des doses plus faibles semble leur être bénéfique et meilleur que les doses cliniquement prescrites. La relation dose-réponse démontre un effet cognitif variable de la lévodopa entre les doses, n'indiquant toutefois pas de tendances claires.

Quantitative functional MRI of the Cerebrovascular Reactivity to CO2

Le dioxyde de carbone (CO2) est un résidu naturel du métabolisme cellulaire, la troisième substance la plus abondante du sang, et un important agent vasoactif. À la moindre variation de la teneur en CO2 du sang, la résistance du système vasculaire cérébral et la perfusion tissulaire cérébrale subissent des changements globaux. Bien que les mécanismes exacts qui sous-tendent cet effet restent à être élucidés, le phénomène a été largement exploité dans les études de réactivité vasculaire cérébrale (RVC). Une voie prometteuse pour l’évaluation de la fonction vasculaire cérébrale est la cartographie de la RVC de manière non-invasive grâce à l’utilisation de l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Des mesures quantitatives et non-invasives de de la RVC peuvent être obtenus avec l’utilisation de différentes techniques telles que la manipu- lation du contenu artériel en CO2 (PaCO2) combinée à la technique de marquage de spin artériel (Arterial Spin Labeling, ASL), qui permet de mesurer les changements de la perfusion cérébrale provoqués par les stimuli vasculaires. Toutefois, les préoccupations liées à la sensibilité et la fiabilité des mesures de la RVC limitent de nos jours l’adoption plus large de ces méthodes modernes de IRMf. J’ai considéré qu’une analyse approfondie ainsi que l’amélioration des méthodes disponibles pourraient apporter une contribution précieuse dans le domaine du génie biomédical, de même qu’aider à faire progresser le développement de nouveaux outils d’imagerie de diagnostique. Dans cette thèse je présente une série d’études où j’examine l’impact des méthodes alternatives de stimulation/imagerie vasculaire sur les mesures de la RVC et les moyens d’améliorer la sensibilité et la fiabilité de telles méthodes. J’ai aussi inclus dans cette thèse un manuscrit théorique où j’examine la possible contribution d’un facteur méconnu dans le phénomène de la RVC : les variations de la pression osmotique du sang induites par les produits de la dissolution du CO2. Outre l’introduction générale (Chapitre 1) et les conclusions (Chapitre 6), cette thèse comporte 4 autres chapitres, au long des quels cinq différentes études sont présentées sous forme d’articles scientifiques qui ont été acceptés à des fins de publication dans différentes revues scientifiques. Chaque chapitre débute par sa propre introduction, qui consiste en une description plus détaillée du contexte motivant le(s) manuscrit(s) associé(s) et un bref résumé des résultats transmis. Un compte rendu détaillé des méthodes et des résultats peut être trouvé dans le(s) dit(s) manuscrit(s). Dans l’étude qui compose le Chapitre 2, je compare la sensibilité des deux techniques ASL de pointe et je démontre que la dernière implémentation de l’ASL continue, la pCASL, offre des mesures plus robustes de la RVC en comparaison à d’autres méthodes pulsés plus âgées. Dans le Chapitre 3, je compare les mesures de la RVC obtenues par pCASL avec l’utilisation de quatre méthodes respiratoires différentes pour manipuler le CO2 artérielle (PaCO2) et je démontre que les résultats peuvent varier de manière significative lorsque les manipulations ne sont pas conçues pour fonctionner dans l’intervalle linéaire de la courbe dose-réponse du CO2. Le Chapitre 4 comprend deux études complémentaires visant à déterminer le niveau de reproductibilité qui peut être obtenu en utilisant des méthodes plus récentes pour la mesure de la RVC. La première étude a abouti à la mise au point technique d’un appareil qui permet des manipulations respiratoires du CO2 de manière simple, sécuritaire et robuste. La méthode respiratoire améliorée a été utilisée dans la seconde étude – de neuro-imagerie – où la sensibilité et la reproductibilité de la RVC, mesurée par pCASL, ont été examinées. La technique d’imagerie pCASL a pu détecter des réponses de perfusion induites par la variation du CO2 dans environ 90% du cortex cérébral humain et la reproductibilité de ces mesures était comparable à celle d’autres mesures hémodynamiques déjà adoptées dans la pratique clinique. Enfin, dans le Chapitre 5, je présente un modèle mathématique qui décrit la RVC en termes de changements du PaCO2 liés à l’osmolarité du sang. Les réponses prédites par ce modèle correspondent étroitement aux changements hémodynamiques mesurés avec pCASL ; suggérant une contribution supplémentaire à la réactivité du système vasculaire cérébral en lien avec le CO2.

Statistical evaluation of the fixed concentration procedure for acute inhalation toxicity assessment

The conventional method for the assessment of acute inhalation toxicity (OECD Test Guideline 403, 1981) uses death of animals as an endpoint to identify the median lethal concentration (LC50). A new OECD Testing Guideline called the Fixed Concentration Procedure (FCP) is being prepared to provide an alternative to Test Guideline 403. Unlike Test Guideline 403, the FCP does not provide a point estimate of the LC50, but aims to identify an airborne exposure level that causes clear signs of nonlethal toxicity. This is then used to assign classification according to the new Globally Harmonized System of Classification and Labelling scheme (GHS). The FCP has been validated using statistical simulation rather than byin vivo testing. The statistical simulation approach predicts the GHS classification outcome and the numbers of deaths and animals used in the test for imaginary substances with a range of LC50 values and dose response curve slopes. This paper describes the FCP and reports the results from the statistical simulation study assessing its properties. It is shown that the procedure will be completed with considerably less death and suffering than Test Guideline 403, and will classify substances either in the same or a more stringent GHS class than that assigned on the basis of the LC50 value.

Fitting models for the joint action of two drugs using SAS(R)

Combinations of drugs are increasingly being used for a wide variety of diseases and conditions. A pre-clinical study may allow the investigation of the response at a large number of dose combinations. In determining the response to a drug combination, interest may lie in seeking evidence of synergism, in which the joint action is greater than the actions of the individual drugs, or of antagonism, in which it is less. Two well-known response surface models representing no interaction are Loewe additivity and Bliss independence, and Loewe or Bliss synergism or antagonism is defined relative to these. We illustrate an approach to fitting these models for the case in which the marginal single drug dose-response relationships are represented by four-parameter logistic curves with common upper and lower limits, and where the response variable is normally distributed with a common variance about the dose-response curve. When the dose-response curves are not parallel, the relative potency of the two drugs varies according to the magnitude of the desired effect and the models for Loewe additivity and synergism/antagonism cannot be explicitly expressed. We present an iterative approach to fitting these models without the assumption of parallel dose-response curves. A goodness-of-fit test based on residuals is also described. Implementation using the SAS NLIN procedure is illustrated using data from a pre-clinical study. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.