In vivo photorelease of GABA in the mouse cortex

Electrical stimulation has been used for more than 100 years in neuroscientific and biomedical research as a powerful tool for controlled perturbations of neural activity. Despite quickly driving neuronal activity, this technique presents some important limitations, such as the impossibility to activate or deactivate specific neuronal populations within a single stimulation site. This problem can be avoided by pharmacological methods based on the administration of receptor ligands able to cause specific changes in neuronal activity. However, intracerebral injections of neuroactive molecules inherently confound the dynamics of drug diffusion with receptor activation. Caged compounds have been proposed to circumvent this problem, for spatially and temporally controlled release of molecules. Caged compounds consist of a protecting group and a ligand made inactive by the bond between the two parts. By breaking this bond with light of an appropriate wavelength, the ligand recovers its activity within milliseconds. To test these compounds in vivo, we recorded local field potentials (LFPs) from the cerebral cortex of anesthetized female mice (CF1, 60-70 days, 20-30 g) before and after infusion with caged γ-amino-butyric-acid (GABA). After 30 min, we irradiated the cortical surface with pulses of blue light in order to photorelease the caged GABA and measure its effect on global brain activity. Laser pulses significantly and consistently decreased LFP power in four different frequency bands with a precision of few milliseconds (P < 0.000001); however, the inhibitory effects lasted several minutes (P < 0.0043). The technical difficulties and limitations of neurotransmitter photorelease are presented, and perspectives for future in vivo applications of the method are discussed.

Effects of chronic corticosterone and imipramine administration on panic and anxiety-related responses

It is known that chronic high levels of corticosterone (CORT) enhance aversive responses such as avoidance and contextual freezing. In contrast, chronic CORT does not alter defensive behavior induced by the exposure to a predator odor. Since different defense-related responses have been associated with specific anxiety disorders found in clinical settings, the observation that chronic CORT alters some defensive behaviors but not others might be relevant to the understanding of the neurobiology of anxiety. In the present study, we investigated the effects of chronic CORT administration (through surgical implantation of a 21-day release 200 mg pellet) on avoidance acquisition and escape expression by male Wistar rats (200 g in weight at the beginning of the experiments, N = 6-10/group) tested in the elevated T-maze (ETM). These defensive behaviors have been associated with generalized anxiety and panic disorder, respectively. Since the tricyclic antidepressant imipramine is successfully used to treat both conditions, the effects of combined treatment with chronic imipramine (15 mg, ip) and CORT were also investigated. Results showed that chronic CORT facilitated avoidance performance, an anxiogenic-like effect (P < 0.05), without changing escape responses. Imipramine significantly reversed the anxiogenic effect of CORT (P < 0.05), although the drug did not exhibit anxiolytic effects by itself. Confirming previous observations, imipramine inhibited escape responses, a panicolytic-like effect. Unlike chronic CORT, imipramine also decreased locomotor activity in an open field. These data suggest that chronic CORT specifically altered ETM avoidance, a fact that should be relevant to a better understanding of the physiopathology of generalized anxiety and panic disorder.

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

Mise au point de micelles polyioniques pour l'administration de biomacromolécules thérapeutiques : synthèse de polymères et études physicochimiques

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Développement de résistances bactériennes suite à l'administration d'enrofloxacine par voie orale, intramusculaire et locale chez un modèle porcin

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Augmenter la vitesse d'administration de la cocaïne facilite le développement d'une motivation exacerbée pour la drogue ne pouvant pas être expliquée uniquement par la quantité de drogue consommée ou l'étendue de l'entraînement opérant.

Les voies d'administration qui provoquent une entrée rapide de la drogue au cerveau sont connues pour faciliter le développement de la toxicomanie. Les études animales modélisant cet effet ont montré que des rats, qui ont un accès prolongé à des injections intraveineuses rapides de cocaïne (injectée en 5 ou 90 secondes), s'autoadministrent plus de drogue, ont un entraînement opérant plus élevé et sont subséquemment plus motivés à obtenir la cocaïne. La question est maintenant de savoir comment l'autoadministration de cocaïne injectée rapidement promeut une augmentation de la motivation à obtenir de la cocaïne. Cette motivation exagérée pourrait être une conséquence de l'exposition prolongée à de larges quantités de cocaïne et/ou de l'effet persistant d'un entraînement opérant extensif. De plus, on sait qu'augmenter la vitesse d'administration de la cocaïne modifie les circuits de la récompense et de la motivation. Ainsi, ceci pourrait promouvoir la motivation excessive pour la drogue. Nous avons cherché à déterminer l'influence de l'exposition à la drogue et de l'entraînement opérant sur le développement d'une motivation exacerbée pour la drogue. Les rats se sont autoadministrés de la cocaïne injectée en 5 ou 90 secondes (s) durant un accès limité (1h/session) ou prolongé (6h/session) avec un ratio fixe. La motivation pour la cocaïne a par la suite été évaluée à l'aide d'un ratio progressif (PR). Les rats ayant reçu la drogue injectée en 5 s durant l'accès prolongé (par rapport au groupe 90 secondes) ont pris plus de drogue et eu un entraînement opérant plus extensif alors qu'il n'y avait pas de différences dans la consommation et le niveau d'entraînement opérant entre les groupes ayant subit un accès limité uniquement. Les rats ayant consommé la drogue injectée en 5s, indépendamment du temps d'accès, ont toujours exprimé une motivation plus grande pour la drogue en PR. La quantité de cocaïne consommée ou l'ampleur de l'entraînement opérant ont été positivement corrélés avec la consommation de cocaïne en PR dans certains groupes. Par contre, le groupe qui a eu un accès prolongé aux injections rapides a montré une augmentation dans sa motivation à s'autoadministrer de la drogue qui n'était prédite ni par la quantité de cocaïne consommée ni par l'étendue de l'entraînement opérant. Ces résultats suggèrent que des injections rapide de cocaïne pourraient faciliter la toxicomanie en favorisant entre autre des modifications neurobiologiques qui mènent à une motivation pathologique pour la drogue.

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.

Drug-loaded nanocarriers : passive targeting and crossing of biological barriers

Poor bioavailability and poor pharmacokinetic characteristics are some of the leading causes of drug development failure. Therefore, poorly-soluble drugs, fragile proteins or nucleic acid products may benefit from their encapsulation in nanosized vehicles, providing enhanced solubilisation, protection against degradation, and increased access to pathological compartments. A key element for the success of drug-loaded nanocarriers (NC) is their ability to either cross biological barriers themselves or allow loaded drugs to traverse them to achieve optimal pharmacological action at pathological sites. Depending on the mode of administration, NC may have to cross different physiological barriers in their journey towards their target. In this review, the crossing of biological barriers by passive targeting strategies will be presented for intravenous delivery (vascular endothelial lining, particularly for tumour vasculature and blood-brain barrier targeting), oral administration (gastrointestinal lining) and upper airway administration (pulmonary epithelium). For each specific barrier, background information will be provided on the structure and biology of the tissues involved as well as available pathways for nano-objects or loaded drugs (diffusion and convection through fenestration, transcytosis, tight junction crossing, etc.). The determinants of passive targeting − size, shape, surface chemistry, surface patterning of nanovectors − will be discussed in light of current results. Perspectives on each mode of administration will be presented. The focus will be on polymeric nanoparticles and dendrimers although advances in liposome technology will be also reported as they represent the largest body in the drug delivery literature.

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.

Differential effects of thyroid hormone manipulation and ß adrenoceptor agonist administration on uncoupling protein mRNA abundance in adipose tissue and thermoregulation in neonatal pigs

We have shown that there is significant disparity in the expression of uncoupling proteins (UCP) 2 and 3 between modern-commercial and ancient-Meishan porcine genotypes, commercial pigs also have higher plasma triiodothyronine (T(3)) in on the first day of life. T(3) and the sympathetic nervous system are both known to regulate UCPs in rodents and humans; their role in regulating these proteins in the pig is unknown. This study examined whether thyroid hormone manipulation or administration of a selective beta3 adrenoceptor agonist (ZD) influenced plasma hormones, colonic temperature and UCP expression in adipose tissue of two breeds of pig. To mimic the differences observed in thyroid hormone status, piglets from Meishan and commercial litters were randomly assigned to control (1 ml/kg water), T(3) (10 mg/kg) (Meishan only), methimazole (a commonly used antithyroid drug) (50 mg/kg) (commercial only) or ZD (10 mg/kg) oral administration for the first 4 days of postnatal life. Adipose tissue UCP2/3 mRNA abundance was measured on day 4 using PCR. T(3) administration raised plasma T(3) concentrations and increased colonic temperature on day 4. UCP3 mRNA abundance was higher in Meishan, than commercial piglets (p = 0.042) and was downregulated following T(3) administration (p = 0.014). Irrespective of genotype, ZD increased UCP2 mRNA abundance (Meishan p = 0.05, commercial p = 0.03). Expression of neither UCP2 nor 3 was related to colonic temperature, regardless of treatment. In conclusion, we have demonstrated a dissociation between thyroid hormones and the sympathetic nervous system in the regulation of UCPs in porcine adipose tissue. We have also suggested that expression of adipose tissue UCP2 and 3 are not related to body temperature in piglets.

Causes of preventable drug-related hospital admissions: a qualitative study

Objective: To explore the causes of preventable drug-related admissions (PDRAs) to hospital. Design: Qualitative case studies using semi-structured interviews and medical record review; data analysed using a framework derived from Reason's model of organisational accidents and cascade analysis. Participants: 62 participants, including 18 patients, 8 informal carers, 17 general practitioners, 12 community pharmacists, 3 practice nurses and 4 other members of healthcare staff, involved in events leading up to the patients' hospital admissions. Setting: Nottingham, UK. Results: PDRAs are associated with problems at multiple stages in the medication use process, including prescribing, dispensing, administration, monitoring and help seeking. The main causes of these problems are communication failures ( between patients and healthcare professionals and different groups of healthcare professionals) and knowledge gaps ( about drugs and patients' medical and medication histories). The causes of PDRAs are similar irrespective of whether the hospital admission is associated with a prescribing, monitoring or patient adherence problem. Conclusions: The causes of PDRAs are multifaceted and complex. Technical solutions to PDRAs will need to take account of this complexity and are unlikely to be sufficient on their own. Interventions targeting the human causes of PDRAs are also necessary - for example, improving methods of communication.

Maternal adipose tissue response to nicotine administration in the pregnant rat: effects on fetal body fat and cellularity

1. Nicotine has been implicated as a causative factor in the intrauterine growth retardation associated with smoking in pregnancy. A study was set up to ascertain the effect of nicotine on fetal growth and whether this could be related to the actions of this drug on maternal adipose tissue metabolism. 2. Sprague-Dawley rats were mated and assigned to control and nicotine groups, the latter receiving nicotine in the drinking-water throughout pregnancy. Animals were weighed at regular intervals and killed on day 20 of pregnancy. Rates of maternal adipose tissue lipolysis and lipogenesis were measured. Fetal and placental weights were recorded and analysis of fetal body water, fat, protein and DNA carried out. 3. Weight gains of mothers in the nicotine group were less in the 1st and 2nd weeks of pregnancy, but similar to controls in the 3rd week. Fetal body-weights, DNA, protein and percentage water contents were similar in both groups. Mean fetal body fat (g/kg) was significantly higher in the nicotine group (96.2 (SE 5.1)) compared with controls (72.0 (SE 2.9)). Rates of maternal lipolysis were also higher in the nicotine group. 4. The cause of these differences and their effects on maternal and fetal well-being is discussed.

Design, synthesis and in vitro degradation of a novel co-drug for the treatment of psoriasis

Psoriasis is a common, chronic and relapsing inflammatory skin disease. It affects approximately 2% of the western population and has no cure. Combination therapy for psoriasis often proves more efficacious and better tolerated than monotherapy with a single drug. Combination therapy could be administered in the form of a co-drug, where two or more therapeutic compounds active against the same condition are linked by a cleavable covalent bond. Similar to the pro-drug approach, the liberation of parent moieties post-administration, by enzymatic and/or chemical mechanisms, is a pre-requisite for effective treatment. In this study, a series of co-drugs incorporating dithranol in combination with one of several non-steroidal anti-inflammatory drugs, both useful for the treatment of psoriasis, were designed, synthesized and evaluated. An ester co-drug comprising dithranol and naproxen in a 1:1 stoichiometric ratio was determined to possess the optimal physicochemical properties for topical delivery. The co-drug was fully hydrolyzed in vitro by porcine liver esterase within four hours. When incubated with homogenized porcine skin, 9.5% of the parent compounds were liberated after 24 h, suggesting in situ esterase-mediated cleavage of the co-drug would occur within the skin. The kinetics of the reaction revealed first order kinetics, Vmax = 10.3 μM/min and Km = 65.1 μM. The co-drug contains a modified dithranol chromophore that was just 37% of the absorbance of dithranol at 375 nm and suggests reduced skin/clothes staining. Overall, these findings suggest that the dithranol-naproxen co-drug offers an attractive, novel approach for the treatment of psoriasis.

The effects of acute fluoxetine administration on temporal discounting in youth with ADHD

Background Serotonin is under-researched in attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), despite accumulating evidence for its involvement in impulsiveness and the disorder. Serotonin further modulates temporal discounting (TD), which is typically abnormal in ADHD relative to healthy subjects, underpinned by reduced fronto-striato-limbic activation. This study tested whether a single acute dose of the selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) fluoxetine up-regulates and normalizes reduced fronto-striato-limbic neurofunctional activation in ADHD during TD. Method Twelve boys with ADHD were scanned twice in a placebo-controlled randomized design under either fluoxetine (between 8 and 15 mg, titrated to weight) or placebo while performing an individually adjusted functional magnetic resonance imaging TD task. Twenty healthy controls were scanned once. Brain activation was compared in patients under either drug condition and compared to controls to test for normalization effects. Results Repeated-measures whole-brain analysis in patients revealed significant up-regulation with fluoxetine in a large cluster comprising right inferior frontal cortex, insula, premotor cortex and basal ganglia, which further correlated trend-wise with TD performance, which was impaired relative to controls under placebo, but normalized under fluoxetine. Fluoxetine further down-regulated default mode areas of posterior cingulate and precuneus. Comparisons between controls and patients under either drug condition revealed normalization with fluoxetine in right premotor-insular-parietal activation, which was reduced in patients under placebo. Conclusions The findings show that a serotonin agonist up-regulates activation in typical ADHD dysfunctional areas in right inferior frontal cortex, insula and striatum as well as down-regulating default mode network regions in the context of impulsivity and TD.

Repeated administration of caffeine increases femproporex-induced locomotor activity in adolescent and adult rats

Caffeine and femproporex are psychostimulants drugs widely consumed in Brazil. Behavioral sensitization is defined as an augmentation in the behavioral effect of a psychostimulant upon re-administration. Repeated administration of a psychostimulant produces behavioral sensitization to that drug and cross-sensitization to other drugs. We investigated whether repeated administration of caffeine increases femproporex-induced locomotor activity in adolescent and adult rats. Forty-eight adolescent (postnatal day 27) and 32 adult (postnatal day 60) received i.p. injections of caffeine (CAF) (10.0 mg/kg) (adolescent N = 24; adult N = 16)) or saline (adolescent N = 24; adult N = 16) once daily for ten days. Three days following the last injection each group was subdivided and received a challenge injection of femproporex (2.0 mg/kg i.p) or saline. Locomotor activity was recorded for 1 hour in 5 - minute intervals. Our results showed that repeated injections of caffeine increased femproporex - induced locomotor activity in adult and adolescent rats.