Cortical and autonomic modulation of attentional control /

Whereas the role of the anterior cingulate cortex (ACC) in cognitive control has received considerable attention, much less work has been done on the role of the ACC in autonomic regulation. Its connections through the vagus nerve to the sinoatrial node of the heart are thought to exert modulatory control over cardiovascular arousal. Therefore, ACC is not only responsible for the implementation of cognitive control, but also for the dynamic regulation of cardiovascular activity that characterizes healthy heart rate and adaptive behaviour. However, cognitive control and autonomic regulation are rarely examined together. Moreover, those studies that have examined the role of phasic vagal cardiac control in conjunction with cognitive performance have produced mixed results, finding relations for specific age groups and types of tasks but not consistently. So, while autonomic regulatory control appears to support effective cognitive performance under some conditions, it is not presently clear just what factors contribute to these relations. The goal of the present study was, therefore, to examine the relations between autonomic arousal, neural responsivity, and cognitive performance in the context of a task that required ACC support. Participants completed a primary inhibitory control task with a working memory load embedded. Pre-test cardiovascular measures were obtained, and ontask ERPs associated with response control (N2/P3) and error-related processes (ERN/Pe) were analyzed. Results indicated that response inhibition was unrelated to phasic vagal cardiac control, as indexed by respiratory sinus arrhythmia (RSA). However, higher resting RSA was associated with larger ERN ampUtude for the highest working memory load condition. This finding suggests that those individuals with greater autonomic regulatory control exhibited more robust ACC error-related responses on the most challenging task condition. On the other hand, exploratory analyses with rate pressure product (RPP), a measure of sympathetic arousal, indicated that higher pre-test RPP (i.e., more sympathetic influence) was associated with more errors on "catch" NoGo trials, i.e., NoGo trials that simultaneously followed other NoGo trials, and consequently, reqviired enhanced response control. Higher pre-test RPP was also associated with smaller amplitude ERNs for all three working memory loads and smaller ampUtude P3s for the low and medium working memory load conditions. Thus, higher pretest sympathetic arousal was associated with poorer performance on more demanding "catch" NoGo trials and less robust ACC-related electrocortical responses. The findings firom the present study highlight tiie interdependence of electrocortical and cardiovascular processes. While higher pre-test parasympathetic control seemed to relate to more robust ACC error-related responses, higher pre-test sympathetic arousal resulted in poorer inhibitory control performance and smaller ACC-generated electrocortical responses. Furthermore, these results provide a base from which to explore the relation between ACC and neuro/cardiac responses in older adults who may display greater variance due to the vulnerabihty of these systems to the normal aging process.

Autonomic and Electrophysiological Correlates of Cognitive Control in Aging

This thesis tested a model of neurovisceral integration (Thayer & Lane, 2001) wherein parasympathetic autonomic regulation is considered to play a central role in cognitive control. We asked whether respiratory sinus arrhythmia (RSA), a parasympathetic index, and cardiac workload (rate pressure product, RPP) would influence cognition and whether this would change with age. Cognitive control was measured behaviourally and electrophysiologically through the error-related negativity (ERN) and error positivity (Pe). The ERN and Pe are thought to be generated by the anterior cingulate cortex (ACC), a region involved in regulating cognitive and autonomic control and susceptible to age-related change. In Study 1, older and younger adults completed a working memory Go/NoGo task. Although RSA did not relate to performance, higher pre-task RPP was associated with poorer NoGo performance among older adults. Relations between ERN/Pe and accuracy were indirect and more evident in younger adults. Thus, Study 1 supported the link between cognition and autonomic activity, specifically, cardiac workload in older adults. In Study 2, we included younger adults and manipulated a Stroop task to clarify conditions under which associations between RSA and performance will likely emerge. We varied task parameters to allow for proactive versus reactive strategies, and motivation was increased via financial incentive. Pre-task RSA predicted accuracy when response contingencies required maintenance of a specific item in memory. Thus, RSA was most relevant when performance required proactive control, a metabolically costly strategy that would presumably be more reliant on autonomic flexibility. In Study 3, we included older adults and examined RSA and proactive control in an additive factors framework. We maintained the incentive and measured fitness. Higher pre-task RSA among older adults was associated with greater accuracy when proactive control was needed most. Conversely, performance of young women was consistently associated with fitness. Relations between ERN/Pe and accuracy were modest; however, isolating ACC activity via independent component analysis allowed for more associations with accuracy to emerge in younger adults. Thus, performance in both groups appeared to be differentially dependent on RSA and ACC activation. Altogether, these data are consistent with a neurovisceral integration model in the context of cognitive control.

Cortesanas ilustres : Leyendas originales de María del Pilar Sinués

UANL

Evaluation du systeme nerveux autonome dans l'hypertension arterielle essentielle

L’analyse spectrale de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle systolique, de la pression artérielle diastolique ainsi que de la respiration par la transformée de Fourier rapide, est considérée comme une technique non invasive pour la détermination de l’activité du système nerveux autonome (SNA). Dans une population de sujets normaux volontaires, nous avons obtenu à l’état basal, des oscillations de basses fréquences (0,05-0,15Hz) reliées au système nerveux sympathique autonome et des oscillations de hautes fréquences (0,2Hz) représentant sur les intervalles entre chaque ondes R de l’électrocardiogramme (RR), l’arythmie sinusale respiratoire correspondant à une activité vagale. Nous avons comparé les tests de stimulation du système nerveux sympathique autonome déclenché par le passage de la position de repos (en décubitus dorsal), à la position orthostatique volontaire et le passage de la position de repos à la position orthostatique avec la table basculante à 60o. Nous avons également comparé un groupe normotendu à un groupe hypertendu qui a été soumis au passage du repos à l’orthostation volontaire et pour lesquels nous avons évalué la sensibilité du baroréflexe et la réponse sympathique par la mesure des catécholamines circulantes. Dans un groupe de sujets ayant une hypertension artérielle essentielle, nous avons évalué l’effet de la thérapie hypotensive, par le Trandolapril qui est un Inhibiteur de l’enzyme de conversion (IEC) de l`angiotensine. Dans ce groupe hypertendu, nous avons procédé, en plus de la stimulation sympathique par l’orthostation volontaire, à un exercice isométrique de trois minutes à 30 % de la force maximale. Nous avons également complété notre évaluation par la mesure de la densité de récepteurs ß2 adrénergiques sur lymphocytes et par la mesure des indices de contractilité à l’aide de l’échocardiographie en M mode. Les résultats ont montré, dans les groupes normaux volontaires, dans les deux types de stimulation du système nerveux sympathique par la position orthostatique, une augmentation significative des catécholamines plasmatiques avec une augmentation de la fréquence cardiaque et des basses fréquences de RR, confirmant ainsi que l’on est en état de stimulation sympathique. On observe en même temps une diminution significative des hautes fréquences de RR, suggérant un retrait vagal lors de cette stimulation. On a observé au test de la table basculante six cas d’hypotension orthostatique. On a comparé la position orthostatique volontaire entre le groupe de sujets normaux et le groupe de sujets hypertendus. L’analyse spectrale croisée de RR et de la pression artérielle systolique a permis d’évaluer dans l’hypertension artérielle (HTA), essentielle une sensibilité du baroréflexe atténuée, accompagnée d’une réactivité vagale réduite en présence d’une activité et d’une réactivité sympathique augmentées suggérant une altération sympathovagale dans l’HTA. Dans le groupe de sujets hypertendus traités (Trandolapril 2mg/jour), nous avons identifié un groupe de répondeurs au traitement par le Trandolapril et un groupe de non répondeurs à ce type de thérapie anti-hypertensive. Le groupe répondeur avait un profil hyper-adrénergique avec une hyper-réactivité sympathique, une fréquence cardiaque et des pressions artérielles diastolique et systolique plus élevées au repos. Dans le groupe total traité au Trandolapril, la densité des récepteurs ß2 adrénergiques a doublé, après thérapie, alors que la réactivité des basses fréquences obtenues à l’analyse spectrale a augmenté. Nous avons montré dans notre étude qu’un IECA a pu inhiber le mécanisme facilitateur de l’angII sur les terminaisons nerveuses sympathiques et a permis ainsi de réduire l’hyperactivité sympathique et le mécanisme de « down regulation » des récepteurs ß2 adrénergiques rendant ainsi l’expression de l’influence du SNA post synaptique plus efficace. Dans l’ensemble de nos protocoles cliniques, par l’utilisation de l’analyse spectrale des signaux RR, de la pression artérielle systolique,de la pression artérielle diastolique et de la respiration, nous avons montré que cette technique non invasive permet de décrire et de mieux comprendre les mécanismes physiologiques, physiopathologiques et pharmacologiques reliés au système nerveux autonome et à l’hypertension artérielle essentielle.

The Role of MicroRNA Regulation of Cardiac Ion Channel in Arrhythmia

La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme le plus fréquemment observé en pratique clinique. Elle constitue un risque important de morbi-mortalité. Le traitement de la FA reste un défi majeur en lien avec les nombreux effets secondaires associés aux approches thérapeutiques actuelles. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la FA est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies offrant un meilleur rapport bénéfice/risque pour les patients. La FA est caractérisée par i) un remodelage électrique délétère associé le plus souvent ii) à un remodelage structurel du myocarde favorisant la récurrence et le maintien de l’arythmie. La diminution de la période réfractaire effective au sein du tissu auriculaire est un élément clef du remodelage électrique. Le remodelage structurel, quant à lui, se manifeste principalement par une fibrose tissulaire qui altère la propagation de l’influx électrique dans les oreillettes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ces deux substrats restent mal connus. Récemment, le rôle des microARNs (miARNs) a été pointé du doigt dans de nombreuses pathologies notamment cardiaques. Dans ce contexte les objectifs principaux de ce travail ont été i) d'acquérir une compréhension approfondie du rôle des miARNs dans la régulation de l’expression des canaux ioniques et ii) de mieux comprendre le rôle de ces molécules dans l’installation d’un substrat favorable a la FA. Nous avons, dans un premier temps, effectué une analyse bio-informatique combinée à des approches expérimentales spécifiques afin d’identifier clairement les miARNs démontrant un fort potentiel de régulation des gènes codant pour l’expression des canaux ioniques cardiaques humains. Nous avons identifié un nombre limité de miARNs cardiaques qui possédaient ces propriétés. Sur la base de ces résultats, nous avons démontré que l’altération de l'expression des canaux ioniques, observée dans diverse maladies cardiaques (par exemple, les cardiomyopathies, l’ischémie myocardique, et la fibrillation auriculaire), peut être soumise à ces miARNs suggérant leur implication dans l’arythmogénèse. La régulation du courant potassique IK1 est un facteur déterminant du remodelage électrique auriculaire associée à la FA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu connus. Nous avons émis l’hypothèse que l'altération de l’expression des miARNs soit corrélée à l’augmentation de l’expression d’IK1 dans la FA. Nous avons constaté que l’expression de miR-26 est réduite dans la FA et qu’elle régule IK1 en modulant l’expression de sa sous-unité Kir2.1. Nous avons démontré que miR-26 est sous la répression transcriptionnelle du facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT) et que l’activité accrue de NFATc3/c4, aboutit à une expression réduite de miR-26. En conséquence IK1 augmente lors de la FA. Nous avons enfin démontré que l’interférence in vivo de miR-26 influence la susceptibilité à la FA en régulant IK1, confirmant le rôle prépondérant de miR-26 dans le remodelage auriculaire électrique. La fibrose auriculaire est un constituant majeur du remodelage structurel associé à la FA, impliquant l'activation des fibroblastes et l’influx cellulaire du Ca2 +. Nous avons cherché à déterminer i) si le canal perméable au Ca2+, TRPC3, jouait un rôle dans la fibrose auriculaire en favorisant l'activation des fibroblastes et ii) étudié le rôle potentiel des miARNs dans ce contexte. Nous avons démontré que les canaux TRPC3 favorisent l’influx du Ca2 +, activant la signalisation Ca2 +-dépendante ERK et en conséquence activent la prolifération des fibroblastes. Nous avons également démontré que l’expression du TRPC3 est augmentée dans la FA et que le blocage in vivo de TRPC3 empêche le développement de substrats reliés à la FA. Nous avons par ailleurs validé que miR-26 régule les canaux TRPC3 en diminuant leur expression dans les fibroblastes. Enfin, nous avons montré que l'expression réduite du miR-26 est également due à l’activité augmentée de NFATc3/c4 dans les fibroblastes, expliquant ainsi l’augmentation de TRPC3 lors de la FA, confirmant la contribution de miR-26 dans le processus de remodelage structurel lié à la FA. En conclusion, nos résultats mettent en évidence l'importance des miARNs dans la régulation des canaux ioniques cardiaques. Notamment, miR-26 joue un rôle important dans le remodelage électrique et structurel associé à la FA et ce, en régulant IK1 et l’expression du canal TRPC3. Notre étude démasque ainsi un mécanisme moléculaire de contrôle de la FA innovateur associant des miARNs. miR-26 en particulier représente apres ces travaux une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour traiter la FA.

Comparison of epicardial mapping and noncontact endocardial mapping in dog experiments and computer simulations

La fibrillation auriculaire, l'arythmie la plus fréquente en clinique, affecte 2.3 millions de patients en Amérique du Nord. Pour en étudier les mécanismes et les thérapies potentielles, des modèles animaux de fibrillation auriculaire ont été développés. La cartographie électrique épicardique à haute densité est une technique expérimentale bien établie pour suivre in vivo l'activité des oreillettes en réponse à une stimulation électrique, à du remodelage, à des arythmies ou à une modulation du système nerveux autonome. Dans les régions qui ne sont pas accessibles par cartographie épicardique, la cartographie endocardique sans contact réalisée à l'aide d'un cathéter en forme de ballon pourrait apporter une description plus complète de l'activité auriculaire. Dans cette étude, une expérience chez le chien a été conçue et analysée. Une reconstruction électro-anatomique, une cartographie épicardique (103 électrodes), une cartographie endocardique sans contact (2048 électrodes virtuelles calculées à partir un cathéter en forme de ballon avec 64 canaux) et des enregistrements endocardiques avec contact direct ont été réalisés simultanément. Les systèmes d'enregistrement ont été également simulés dans un modèle mathématique d'une oreillette droite de chien. Dans les simulations et les expériences (après la suppression du nœud atrio-ventriculaire), des cartes d'activation ont été calculées pendant le rythme sinusal. La repolarisation a été évaluée en mesurant l'aire sous l'onde T auriculaire (ATa) qui est un marqueur de gradient de repolarisation. Les résultats montrent un coefficient de corrélation épicardique-endocardique de 0.8 (expérience) and 0.96 (simulation) entre les cartes d'activation, et un coefficient de corrélation de 0.57 (expérience) and 0.92 (simulation) entre les valeurs de ATa. La cartographie endocardique sans contact apparait comme un instrument expérimental utile pour extraire de l'information en dehors des régions couvertes par les plaques d'enregistrement épicardique.

Impact de la pression artérielle et influence de l’insuffisance cardiaque systolique sur le contrôle de la fibrillation auriculaire et la survie

La pression artérielle est un déterminant potentiellement majeur de l’évolution de pathologies telles que la FA et l’insuffisance cardiaque. Pourtant, il demeure plusieurs incertitudes quant à la prise en charge optimale de la pression artérielle chez ces patients. Le rôle potentiel de la pression artérielle sur l’efficacité du maintien en rythme sinusal est inconnu. De plus, en présence d’insuffisance cardiaque, non seulement une pression artérielle élevée, mais aussi une pression artérielle basse pourrait augmenter la mortalité. Les travaux présentés ont pour but d’évaluer l’impact de la pression artérielle sur l’efficacité du contrôle du rythme et la mortalité ainsi que d’évaluer le rôle potentiel de l’insuffisance cardiaque sur cette interaction. Une étude post-hoc utilisant une banque de données combinant les études AFFIRM et AF-CHF a été réalisée. Les patients ont d’abord été classés selon leur FEVG (>40%, ≤40%), puis nous avons évalué l’impact de la PAS (<120 mmHg, 120-140 mmHg, >140 mmHg) sur les issues. Premièrement, chez les 2715 patients randomisés au contrôle du rythme, nous avons évalué la survie sans récidive de FA. Deuxièmement, chez tous les 5436 patients inclus dans les 2 études sources, nous avons évalué la mortalité et la morbidité. Chez les patients avec FEVG >40%, aucune des issues n’a été affectée par la PAS dans des analyses de régression multivariées de Cox. Par contraste, chez les patients avec FEVG ≤40%, le taux de récidive de FA était plus élevé avec une PAS >140 mmHg et une PAS <120 mmHg, par rapport à une PAS de 120-140 mmHg [HR, 1.47; IC 95% (1.12-1.93)] et [HR 1.15; IC 95% (0.92-1.43)], respectivement. La mortalité s’est également avérée augmentée chez ces patients avec une PAS >140 mmHg et une PAS <120 mmHg [HR 1.75; IC 95% (1.41-2.17)] et [HR 1.40; IC 95% (1.04-1.90)], respectivement. En conclusion, le maintien en rythme sinusal et la survie sont influencés par la PAS chez les patients avec FA et FEVG diminuée, mais non chez les patients avec FEVG normale. Une courbe en forme de U a été identifiée, où les pression plus basses (<120 mmHg) et plus hautes (>140 mmHg) sont associées à un moins bon pronostic.

Evaluation von SINUS-Hessen 2005 - 2007

Unter dem Namen SINUS werden seit über 10 Jahren bundesweit erfolgreiche Projekte zur Weiterentwicklung des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts durchgeführt. Das Projekt SINUS-Quest, dessen Abschlussbericht hier vorgelegt wird, entstand aus dem Anliegen der Projektleitung von SINUS-Hessen, eine eigene Evaluation des hessischen Projektes SINUS-Transfer (2005 – 2007) durchzuführen. Die Evaluation sollte nicht nur summativ sein, sondern den SINUS-Prozess selber mit beeinflussen. Dazu sollten schulspezifische Befragungsergebnisse an die einzelnen Schulen zurückgemeldet werden, und zwar unter Bezugnahme auf den hessischen Durchschnitt, um die Stärken und den Entwicklungsbedarf einzelner Schulteams gezielt identifizieren und bei der Weiterentwicklung berücksichtigen zu können. Im Jahre 2005 wurde die Projektgruppe SINUS-Quest für die Konzipierung und die Durchführung des Evaluationsprojektes gegründet, und zwar als Kooperationsprojekt zwischen der SINUS-Projektleitung, dem Institut für Qualitätsentwicklung (IQ) in Wiesbaden, vertreten durch die Arbeitseinheit für „Empirische Fundierung der Schulentwicklung und Qualitätssicherung der Evaluation“ und der mathematikdidaktischen Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rolf Biehler an der Universität Kassel. An der Vorbefragung haben ca. 2000 hessische Lehrerinnen und Lehrer teilgenommen, an der Nachbefragung ca. 1200. Ihnen allen sei an dieser Stelle für die aktive Mitarbeit herzlich gedankt. Wir bedanken uns besonders herzlich bei den Set-Koordinatoren und Koordinatorinnen und den SINUS-Schulprojektleitungen, ohne die der sehr gute Rücklauf unserer Fragebögen nicht zustande gekommen wäre. Ein herzlicher Dank geht auch an das Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) in Kiel, das als SINUS-Projektträger SINUS-Quest finanziell gefördert hat. Kassel, im September 2009 Rolf Biehler, Pascal Fischer, Christoph Maitzen, Carmen Maxara, Tanja Nieder

Hipotensión arterial y variabilidad de la frecuencia cardiaca en pacientes embarazadas llevadas a cesarea bajo anestesia raquídea

INTRODUCCION La hipotensión arterial por anestesia raquídea en embarazadas llevadas a cesárea es frecuente y deletérea para la madre y el feto, sin que a la fecha exista una herramienta clínicamente útil para predecirla. La variabilidad de la frecuencia cardiaca es una medida que estima la actividad del sistema nervioso autónomo y algunos estudio iniciales indican una posible utilidad como herramienta predictiva de hipotensión arterial en esta población. METODOLOGIA Se realizó un estudio observacional descriptivo para examinar el comportamiento de la variabilidad de la frecuencia cardiaca, medida como razón de Baja frecuencia/Alta frecuencia, con un punto de corte de 2.5 tomada con un reloj POLAR RS800CX, en una población de pacientes con embarazo a término llevadas a cesárea, en un hospital de tercer nivel en Bogotá- Colombia entre Febrero y Abril del 2015. RESULTADOS El estudio incluyó 82 pacientes. Se determinó que la razón Baja frecuencia/Alta frecuencia mayor a 2,5 era poco frecuente en nuestra población (15.85%), y su asociación no fue significativa. DISCUSION El presente estudio demostró que la asociación entre la presencia de hipotensión y un índice Baja frecuencia/Alta frecuencia con punto de corte de 2.5 no es significativo para nuestra población de mujeres con embarazo a término llevadas a cesárea con anestesia espinal. Según los resultados se sugieres un punto de corte de 1.6 como punto de partida para la realización de nuevos estudios que permitan validar este valor.

Carbon monoxide induces cardiac arrhythmia via induction of the late Na+ current

Our data indicate that the proarrhythmic effects of CO arise from activation of NO synthase, leading to NO-mediated nitrosylation of Na(V)1.5 and to induction of the late Na(+) current. We also show that the antianginal drug ranolazine can abolish CO-induced early after-depolarizations, highlighting a novel approach to the treatment of CO-induced arrhythmias.

Autonomic arousal in childhood anxiety disorders: associations with state anxiety and social anxiety disorder

Background Psychophysiological theories suggest that individuals with anxiety disorders may evidence inflexibility in their autonomic activity at rest and when responding to stressors. In addition, theories of social anxiety disorder, in particular, highlight the importance of physical symptoms. Research on autonomic activity in childhood (social) anxiety disorders, however, is scarce and has produced inconsistent findings, possibly because of methodological limitations. Method The present study aimed to account for limitations of previous studies and measured respiratory sinus arrhythmia (RSA) and heart rate (HR) using Actiheart heart rate monitors and software (Version 4) during rest and in response to a social and a non-social stressor in 60 anxious (30 socially anxious and 30 ‘other’ anxious), and 30 nonanxious sex-and age-matched 7–12 year olds. In addition, the effect of state anxiety during the tasks was explored. Results No group differences at rest or in response to stress were found. Importantly, however, with increases in state anxiety, all children, regardless of their anxiety diagnoses showed less autonomic responding (i.e., less change in HR and RSA from baseline in response to task) and took longer to recover once the stressor had passed. Limitations This study focused primarily on parasympathetic arousal and lacked measures of sympathetic arousal. Conclusion The findings suggest that childhood anxiety disorders may not be characterized by inflexible autonomic responding, and that previous findings to the contrary may have been the result of differences in subjective anxiety between anxious and nonanxious groups during the tasks, rather than a function of chronic autonomic dysregulation.

Evidence for sex differences in fetal programming of physiological stress reactivity in infancy

Associations between low birth weight and prenatal anxiety and later psychopathology may arise from programming effects likely to be adaptive under some, but not other, environmental exposures and modified by sex differences. If physiological reactivity, which also confers vulnerability or resilience in an environment-dependent manner, is associated with birth weight and prenatal anxiety, it will be a candidate to mediate the links with psychopathology. From a general population sample of 1,233 first-time mothers recruited at 20 weeks gestation, a sample of 316 stratified by adversity was assessed at 32 weeks and when their infants were aged 29 weeks (N = 271). Prenatal anxiety was assessed by self-report, birth weight from medical records, and vagal reactivity from respiratory sinus arrhythmia during four nonstressful and one stressful (still-face) procedure. Lower birth weight for gestational age predicted higher vagal reactivity only in girls (interaction term, p = .016), and prenatal maternal anxiety predicted lower vagal reactivity only in boys (interaction term, p = .014). These findings are consistent with sex differences in fetal programming, whereby prenatal risks are associated with increased stress reactivity in females but decreased reactivity in males, with distinctive advantages and penalties for each sex.

Mesenchymal Stem Cells and Bovine Bone Mineral in Sinus Lift Procedures-An Experimental Study in Sheep

Introduction: New reconstructive and less invasive methods have been searched to optimize bone formation and osseointegration of dental implants in maxillary sinus augmentation. Purpose: The aim of the presented ovine split-mouth study was to compare bovine bone mineral (BBM) alone and in combination with mesenchymal stem cells (MSCs) regarding their potential in sinus augmentation. Material and Methods: Bilateral sinus floor augmentations were performed in six adult sheep. BBM and MSCs were placed into the test side and only BBM in the contra-lateral control side of each sheep. Animals were sacrificed after 8 and 16 weeks. Augmentation sites were analyzed by computed tomography, histology, and histomorphometry. Results: The initial volumes of both sides were similar and did not change significantly with time. A tight connection between the particles of BBM and the new bone was observed histologically. Bone formation was significantly (p = 0.027) faster by 49% in the test sides. Conclusion: The combination of BBM and MSCs accelerated new bone formation in this model of maxillary sinus augmentation. This could allow early placement of implants.

Mesenchymal stem cells and inorganic bovine bone mineral in sinus augmentation: comparison with augmentation by autologous bone in adult sheep

Our aim was to compare the osteogenic potential of mononuclear cells harvested from the iliac crest combined with bovine bone mineral (BBM) (experimental group) with that of autogenous cancellous bone alone (control group). We studied bilateral augmentations of the sinus floor in 6 adult sheep. BBM and mononuclear cells (MNC) were mixed and placed into one side and autogenous bone in the other side. Animals were killed after 8 and 16 weeks. Sites of augmentation were analysed radiographically and histologically. The mean (SD) augmentation volume was 3.0 (1.0) cm(3) and 2.7 (0.3) cm(3) after 8 and 16 weeks in the test group, and 2.8 (0.3) cm(3) (8 weeks) and 2.8 (1.2) cm(3) (16 weeks) in the control group, respectively. After 8 weeks, histomorphometric analysis showed 24 (3)% BBM, and 19 (11)% of newly formed bone in the test group. The control group had 20 (13%) of newly formed bone. Specimens after 16 weeks showed 29 (12%) of newly formed bone and 19 (3%) BBM in the test group. The amount of newly formed bone in the control group was 16 (6%). The results show that mononuclear cells, including mesenchymal stem cells, in combination with BBM as the biomaterial, have the potential to form bone. (C) 2009 The British Association of Oral and Maxillofacial Surgeons. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Histological Outcomes on the Development of New Space-making Devices for Maxillary Sinus Floor Augmentation

Background: Previous studies have pointed out that the mere elevation of the maxillary sinus membrane promotes bone formation without the use of augmentation materials. Purpose: This experimental study aimed at evaluating if the two-stage procedure for sinus floor augmentation could benefit from the use of a space-making device in order to increase the bone volume to enable later implant installation with good primary stability. Materials and Methods: Six male tufted capuchin primates (Cebus apella) were subjected to extraction of the three premolars and the first molar on both sides of the maxilla to create an edentulous area. The sinuses were opened using the lateral bone-wall window technique, and the membrane was elevated. One resorbable space-making device was inserted in each maxillary sinus, and the bone window was returned in place. The animals were euthanatized after 6 months, and biopsy blocks containing the whole maxillary sinus and surrounding soft tissues were prepared for ground sections. Results: The histological examination of the specimens showed bone formation in contact with both the schneiderian membrane and the device in most cases even when the device was displaced. The process of bone formation indicates that this technique is potentially useful for two-stage sinus floor augmentation. The lack of stabilization of the device within the sinus demands further improvement of space-makers for predictable bone augmentation. Conclusions: It is concluded that (1) the device used in this study did not trigger any important inflammatory reaction; (2) when the sinus membrane was elevated, bone formation was a constant finding; and (3) an ideal space-making device should be stable and elevate the membrane to ensure a maintained connection between the membrane and the secluded space.