Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Immune function, gene expression, blood indices and performance in transition dairy cows affected by diet and inflammation

The transition period is associated with the peak incidence of production problems, metabolic disorders and infectious diseases in dairy cows (Drackley, 1999). During this time the cow’s immune system seems to be weakened; it is apparent that metabolic challenges associated with the onset of lactation are factors capable of affecting immune function. However, the reasons for this state are not entirely clear (Goff, 2006). The negative energy balance associated with parturition leads to extensive mobilization of fatty acids stored in adipose tissue, thus, causing marked elevations in blood non-esterified fatty acids (NEFA) and B-hydroxybutyrate (BHBA) concentrations (Drackley et al., 2001). Prepartal level of dietary energy can potentially affect adipose tissue deposition and, thus, the amount of NEFA released into blood and available for metabolism in liver (Drackley et al., 2005). The current feeding practices for pregnant non-lactating cows has been called into question because increasing amounts of moderate-to-high energy diets (i.e. those more similar to lactation diets in the content of energy) during the last 3 wk postpartum have largely failed to overcome peripartal health problems, excessive body condition loss after calving, or declining fertility (Beever, 2006). Current prepartal feeding practices can lead to elevated intakes of energy, which can increase fat deposition in the viscera and upon parturition lead to compromised liver metabolism (Beever, 2006, Drackley et al., 2005). Our general hypothesis was that overfeeding dietary energy during the dry period, accompanied by the metabolic challenges associated with the onset of lactation would render the cow’s immune function less responsive early postpartum. The chapters in this dissertation evaluated neutrophil function, metabolic and inflammation indices and gene expression affected by the plane of dietary energy prepartum and an early post-partum inflammatory challenge in dairy cows. The diet effect in this experiment was transcendental during the transition period and potentially during the entire lactation. Changes in energy balance were observed and provided a good model to study the challenges associated with the onset of lactation. Overall the LPS model provided a consistent response representing an inflammation incident; however the changes in metabolic indices were sudden and hard to detect in most of the cases during the days following the challenge. In general overfeeding dietary energy during the dry period resulted in a less responsive immune function during the early postpartum. In other words, controlling the dietary energy prepartum has more benefits for the dairy cow during transition.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Association of body composition indices with insulin resistance in European adolescents: the HELENA study

Background: The different body components may contribute to the development of insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. The aim of the present study was to examine the association of fat mass and fat free mass indices with markers of insulin resistance, independently of each other and giving, at the same time, gender-specific information in a wide cohort of European adolescents. Methods: A cross-sectional study in a school setting was conducted in 925 (430 males) adolescents (14.9 ± 1.2 years). Weight, height, anthropometric, bioimpedance and blood parameters were measured. Indices for fat mass and fat free mass, and homeostatic model assessment (HOMA) were calculated. Multiple regression analyses were performed adjusting for several confounders including fat free mass and fat mass when possible. Results: Indices of fat mass were positively associated with HOMA (all p < 0.01) after adjusting for all the confounders including fat free mass indices, in both sexes. Fat free mass indices were associated with HOMA, in both males and females, after adjusting for center, pubertal status, socioeconomic status and cardiorespiratory fitness, but the associations disappear when including fat mass indices in the adjustment's model. Conclusion: Fat mass indices derived from different methods are positively associated with insulin resistance independently of several confounders including fat free mass indices. In addition, the relationship of fat free mass with insulin resistance is influenced by the amount of fat mass in European adolescents. Nevertheless, future studies should focus not only on the role of fat mass, but also on other body components such as fat free mass because its role could vary depending of the level and distribution of fat mass.

Applying Least Absolute Shrinkage Selection Operator and Akaike Information Criterion Analysis to Find the Best Multiple Linear Regression Models between Climate Indices and Components of Cow’s Milk

This study focuses on multiple linear regression models relating six climate indices (temperature humidity THI, environmental stress ESI, equivalent temperature index ETI, heat load HLI, modified HLI (HLI new), and respiratory rate predictor RRP) with three main components of cow’s milk (yield, fat, and protein) for cows in Iran. The least absolute shrinkage selection operator (LASSO) and the Akaike information criterion (AIC) techniques are applied to select the best model for milk predictands with the smallest number of climate predictors. Uncertainty estimation is employed by applying bootstrapping through resampling. Cross validation is used to avoid over-fitting. Climatic parameters are calculated from the NASA-MERRA global atmospheric reanalysis. Milk data for the months from April to September, 2002 to 2010 are used. The best linear regression models are found in spring between milk yield as the predictand and THI, ESI, ETI, HLI, and RRP as predictors with p-value < 0.001 and R2 (0.50, 0.49) respectively. In summer, milk yield with independent variables of THI, ETI, and ESI show the highest relation (p-value < 0.001) with R2 (0.69). For fat and protein the results are only marginal. This method is suggested for the impact studies of climate variability/change on agriculture and food science fields when short-time series or data with large uncertainty are available.

Above ground biomass functions with vegetation indices for multiple use systems of two evergreen oaks

Remote sensing is a promising approach for above ground biomass estimation, as forest parameters can be obtained indirectly. The analysis in space and time is quite straight forward due to the flexibility of the method to determine forest crown parameters with remote sensing. It can be used to evaluate and monitoring for example the development of a forest area in time and the impact of disturbances, such as silvicultural practices or deforestation. The vegetation indices, which condense data in a quantitative numeric manner, have been used to estimate several forest parameters, such as the volume, basal area and above ground biomass. The objective of this study was the development of allometric functions to estimate above ground biomass using vegetation indices as independent variables. The vegetation indices used were the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI), Simple Ratio (SR) and Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI). QuickBird satellite data, with 0.70 m of spatial resolution, was orthorectified, geometrically and atmospheric corrected, and the digital number were converted to top of atmosphere reflectance (ToA). Forest inventory data and published allometric functions at tree level were used to estimate above ground biomass per plot. Linear functions were fitted for the monospecies and multispecies stands of two evergreen oaks (Quercus suber and Quercus rotundifolia) in multiple use systems, montados. The allometric above ground biomass functions were fitted considering the mean and the median of each vegetation index per grid as independent variable. Species composition as a dummy variable was also considered as an independent variable. The linear functions with better performance are those with mean NDVI or mean SR as independent variable. Noteworthy is that the two better functions for monospecies cork oak stands have median NDVI or median SR as independent variable. When species composition dummy variables are included in the function (with stepwise regression) the best model has median NDVI as independent variable. The vegetation indices with the worse model performance were EVI and SAVI.

Impaired Incretin Secretion And Pancreatic Dysfunction With Older Age And Diabetes.

To estimate the impact of aging and diabetes on insulin sensitivity, beta-cell function, adipocytokines, and incretin production. Hyperglycemic clamps, arginine tests and meal tolerance tests were performed in 50 non-obese subjects to measure insulin sensitivity (IS) and insulin secretion as well as plasma levels of glucagon, GLP-1 and GIP. Patients with diabetes and healthy control subjects were divided into the following groups: middle-aged type 2 diabetes (MA-DM), aged Type 2 diabetes (A-DM) and middle-aged or aged subjects with normal glucose tolerance (MA-NGT or A-NGT). IS, as determined by the homeostasis model assessment, glucose infusion rate, and oral glucose insulin sensitivity, was reduced in the aged and DM groups compared with MA-NGT, but it was similar in the MA-DM and A-DM groups. Insulinogenic index, first and second phase insulin secretion and the disposition indices, but not insulin response to arginine, were reduced in the aged and DM groups. Postprandial glucagon production was higher in MA-DM compared to MA-NGT. Whereas the GLP-1 production was reduced in A-DM, no differences between groups were observed in GIP production. In non-obese subjects, diabetes and aging impair insulin sensitivity. Insulin production is reduced by aging, and diabetes exacerbates this condition. Aging associated defects superimposed diabetic physiopathology, particularly regarding GLP-1 production. On the other hand, the glucose-independent secretion of insulin was preserved. Knowledge of the complex relationship between aging and diabetes could support the development of physiopathological and pharmacological based therapies.

Integrated Proteomics Identified Up-regulated Focal Adhesion-mediated Proteins In Human Squamous Cell Carcinoma In An Orthotopic Murine Model.

Understanding the molecular mechanisms of oral carcinogenesis will yield important advances in diagnostics, prognostics, effective treatment, and outcome of oral cancer. Hence, in this study we have investigated the proteomic and peptidomic profiles by combining an orthotopic murine model of oral squamous cell carcinoma (OSCC), mass spectrometry-based proteomics and biological network analysis. Our results indicated the up-regulation of proteins involved in actin cytoskeleton organization and cell-cell junction assembly events and their expression was validated in human OSCC tissues. In addition, the functional relevance of talin-1 in OSCC adhesion, migration and invasion was demonstrated. Taken together, this study identified specific processes deregulated in oral cancer and provided novel refined OSCC-targeting molecules.

Electronic And Structural Study Of Pt-modified Au Vicinal Surfaces: A Model System For Pt-au Catalysts.

Two single crystalline surfaces of Au vicinal to the (111) plane were modified with Pt and studied using scanning tunneling microscopy (STM) and X-ray photoemission spectroscopy (XPS) in ultra-high vacuum environment. The vicinal surfaces studied are Au(332) and Au(887) and different Pt coverage (θPt) were deposited on each surface. From STM images we determine that Pt deposits on both surfaces as nanoislands with heights ranging from 1 ML to 3 ML depending on θPt. On both surfaces the early growth of Pt ad-islands occurs at the lower part of the step edge, with Pt ad-atoms being incorporated into the steps in some cases. XPS results indicate that partial alloying of Pt occurs at the interface at room temperature and at all coverage, as suggested by the negative chemical shift of Pt 4f core line, indicating an upward shift of the d-band center of the alloyed Pt. Also, the existence of a segregated Pt phase especially at higher coverage is detected by XPS. Sample annealing indicates that the temperature rise promotes a further incorporation of Pt atoms into the Au substrate as supported by STM and XPS results. Additionally, the catalytic activity of different PtAu systems reported in the literature for some electrochemical reactions is discussed considering our findings.

The Soluble Guanylyl Cyclase Activator Bay 60-2770 Potently Relaxes The Pulmonary Artery On Congenital Diaphragmatic Hernia Rabbit Model.

Congenital diaphragmatic hernia (CDH) is associated with pulmonary hypertension which is often difficult to manage, and a significant cause of morbidity and mortality. In this study, we have used a rabbit model of CDH to evaluate the effects of BAY 60-2770 on the in vitro reactivity of left pulmonary artery. CDH was performed in New Zealand rabbit fetuses (n = 10 per group) and compared to controls. Measurements of body, total and left lung weights (BW, TLW, LLW) were done. Pulmonary artery rings were pre-contracted with phenylephrine (10 μM), after which cumulative concentration-response curves to glyceryl trinitrate (GTN; NO donor), tadalafil (PDE5 inhibitor) and BAY 60-2770 (sGC activator) were obtained as well as the levels of NO (NO3/NO2). LLW, TLW and LBR were decreased in CDH (p < 0.05). In left pulmonary artery, the potency (pEC50) for GTN was markedly lower in CDH (8.25 ± 0.02 versus 9.27 ± 0.03; p < 0.01). In contrast, the potency for BAY 60-2770 was markedly greater in CDH (11.7 ± 0.03 versus 10.5 ± 0.06; p < 0.01). The NO2/NO3 levels were 62 % higher in CDH (p < 0.05). BAY 60-2770 exhibits a greater potency to relax the pulmonary artery in CDH, indicating a potential use for pulmonary hypertension in this disease.

Bay 41-2272, A Soluble Guanylate Cyclase Stimulator, Relaxes Isolated Human Ureter In A Standardized In Vitro Model.

To characterize the relaxation induced by BAY 41-2272 in human ureteral segments. Ureter specimens (n = 17) from multiple organ human deceased donors (mean age 40 ± 3.2 years, male/female ratio 2:1) were used to characterize the relaxing response of BAY 41-2272. Immunohistochemical analysis for endothelial and neuronal nitric oxide synthase, guanylate cyclase stimulator (sGC) and type 5 phosphodiesterase was also performed. The potency values were determined as the negative log of the molar to produce 50% of the maximal relaxation in potassium chloride-precontracted specimens. The unpaired Student t test was used for the comparisons. Immunohistochemistry revealed the presence of endothelial nitric oxide synthase in vessel endothelia and neuronal nitric oxide synthase in urothelium and nerve structures. sGC was expressed in the smooth muscle and urothelium layer, and type 5 phosphodiesterase was present in the smooth muscle only. BAY 41-2272 (0.001-100 μM) relaxed the isolated ureter in a concentration dependent manner, with a potency and maximal relaxation value of 5.82 ± 0.14 and 84% ± 5%, respectively. The addition of nitric oxide synthase and sGC inhibitors reduced the maximal relaxation values by 21% and 45%, respectively. However, the presence of sildenafil (100 nM) significantly potentiated (6.47 ± 0.10, P <.05) this response. Neither glibenclamide or tetraethylammonium nor ureteral urothelium removal influenced the relaxation response by BAY 41-2272. BAY 41-2272 relaxes the human isolated ureter in a concentration-dependent manner, mainly by activating the sGC enzyme in smooth muscle cells rather than in the urothelium, although a cyclic guanosine monophosphate-independent mechanism might have a role. The potassium channels do not seem to be involved.

Atomic Charge Transfer-counter Polarization Effects Determine Infrared Ch Intensities Of Hydrocarbons: A Quantum Theory Of Atoms In Molecules Model.

Atomic charge transfer-counter polarization effects determine most of the infrared fundamental CH intensities of simple hydrocarbons, methane, ethylene, ethane, propyne, cyclopropane and allene. The quantum theory of atoms in molecules/charge-charge flux-dipole flux model predicted the values of 30 CH intensities ranging from 0 to 123 km mol(-1) with a root mean square (rms) error of only 4.2 km mol(-1) without including a specific equilibrium atomic charge term. Sums of the contributions from terms involving charge flux and/or dipole flux averaged 20.3 km mol(-1), about ten times larger than the average charge contribution of 2.0 km mol(-1). The only notable exceptions are the CH stretching and bending intensities of acetylene and two of the propyne vibrations for hydrogens bound to sp hybridized carbon atoms. Calculations were carried out at four quantum levels, MP2/6-311++G(3d,3p), MP2/cc-pVTZ, QCISD/6-311++G(3d,3p) and QCISD/cc-pVTZ. The results calculated at the QCISD level are the most accurate among the four with root mean square errors of 4.7 and 5.0 km mol(-1) for the 6-311++G(3d,3p) and cc-pVTZ basis sets. These values are close to the estimated aggregate experimental error of the hydrocarbon intensities, 4.0 km mol(-1). The atomic charge transfer-counter polarization effect is much larger than the charge effect for the results of all four quantum levels. Charge transfer-counter polarization effects are expected to also be important in vibrations of more polar molecules for which equilibrium charge contributions can be large.

Mesenchymal Stromal Cells From Adipose Tissue Attached To Suture Material Enhance The Closure Of Enterocutaneous Fistulas In A Rat Model.

Surgical treatment for enterocutaneous fistulas (EF) frequently fails. Cell therapy may represent a new approach to treatment. Mesenchymal stromal cells (MSCs) have high proliferative and differentiation capacity. This study aimed to investigate whether MSCs could adhere to suture filament (SF), promoting better EF healing. MSCs, 1 × 10(6), from adipose tissue (ATMSCs) were adhered to a Polyvicryl SF by adding a specific fibrin glue formulation. Adhesion was confirmed by confocal and scanning electron microscopy (SEM). A cecal fistula was created in 22 Wistar rats by incising the cecum and suturing the opening to the surgical wound subcutaneously with four separate stitches. The animals were randomly allocated to three groups: control (CG)-five animals, EF performed; injection (IG)-eight animals 1 × 10(6) ATMSCs injected around EF borders; and suture filament (SG): nine animals, sutured with 1 × 10(6) ATMSCs attached to the filaments with fibrin glue. Fistulas were photographed on the operation day and every 3 days until the 21st day and analyzed by two observers using ImageJ Software. Confocal and SEM results demonstrated ATMSCs adhered to SF (ATMSCs-SF). The average reduction size of the fistula area at 21st day was greater for the SG group (90.34%, P < 0.05) than the IG (71.80%) and CG (46.54%) groups. ATMSCs adhered to SF maintain viability and proliferative capacity. EF submitted to ATMSCs-SF procedure showed greater recovery and healing. This approach might be a new and effective tool for EF treatment.

Changes In Motor Behavior During Pregnancy In Rats: The Basis For A Possible Animal Model Of Restless Legs Syndrome.

Pregnant women have a 2-3 fold higher probability of developing restless legs syndrome (RLS - sleep-related movement disorders) than general population. This study aims to evaluate the behavior and locomotion of rats during pregnancy in order to verify if part of these animals exhibit some RLS-like features. We used 14 female 80-day-old Wistar rats that weighed between 200 and 250 g. The rats were distributed into control (CTRL) and pregnant (PN) groups. After a baseline evaluation of their behavior and locomotor activity in an open-field environment, the PN group was inducted into pregnancy, and their behavior and locomotor activity were evaluated on days 3, 10 and 19 of pregnancy and in the post-lactation period in parallel with the CTRL group. The serum iron and transferrin levels in the CTRL and PN groups were analyzed in blood collected after euthanasia by decapitation. There were no significant differences in the total ambulation, grooming events, fecal boli or urine pools between the CTRL and PN groups. However, the PN group exhibited fewer rearing events, increased grooming time and reduced immobilization time than the CTRL group (ANOVA, p<0.05). These results suggest that pregnant rats show behavioral and locomotor alterations similar to those observed in animal models of RLS, demonstrating to be a possible animal model of this sleep disorder.

Prostatic Angiogenic Responses In Late Life: Antiangiogenic Therapy Influences And Relation With The Glandular Microenvironment In The Transgenic Adenocarcinoma Of Mouse Prostate (tramp) Model.

Aging is considered one of the main predisposing factors for the development of prostate malignancies. Angiogenesis is fundamental for tumor growth and its inhibition represents a promising therapeutic approach in cancer treatment. Thus, we sought to determine angiogenic responses and the effects of antiangiogenic therapy in the mouse prostate during late life, comparing these findings with the prostatic microenvironment in the Transgenic Adenocarcinoma of Mouse Prostate (TRAMP) model. Male mice (52 week-old FVB) were submitted to treatments with SU5416 (6 mg/kg; i.p.) and/or TNP-470 (15 mg/kg; s.c.). Finasteride was administered (20 mg/kg; s.c.), alone or in association to both inhibitors. The dorsolateral prostate was collected for VEGF, HIF-1α, FGF-2 and endostatin immunohistochemical and Western Blotting analyses and for microvessel density (MVD) count. Senescence led to increased MVD and VEGF, HIF-1α and FGF-2 protein levels in the prostatic microenvironment, similarly to what was observed in TRAMP mice prostate. The angiogenic process was impaired in all the treated groups, demonstrating significantly decreased MVD. Antiangiogenic and/or finasteride treatments resulted in decreased VEGF and HIF-1α levels, especially following TNP-470 administration, either alone or associated to SU5416. The combination of these agents resulted in increased endostatin levels, regardless of the presence of finasteride. Prostatic angiogenesis stimulation during senescence favored the development of neoplastic lesions, considering the pro-angiogenic microenvironment as a common aspect also observed during cancer progression in TRAMP mice. The combined antiangiogenic therapy was more efficient, leading to enhanced imbalance towards angiogenic inhibition in the organ. Finally, finasteride administration might secondarily upregulate the expression of pro-angiogenic factors, pointing to the harmful effects of this therapy. Prostate 75: 484-499, 2015. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.