The Influence of Arousal on Moral Decision-making for Individuals with and without Mild Head Injury

Recent research has shown that University students with a history of self-reported mild head injury (MHI) are more willing to endorse moral transgressions associated with personal, relative to impersonal, dilemmas (Chiappetta & Good, 2008). However, the terms 'personal' and 'impersonal' in these dilemmas have functionally confounded the 'intentionality' of the transgression with the 'personal impact' or 'outcome' of the transgression. In this study we used a modified version of these moral dilemmas to investigate decision-making and sympathetic nervous system responsivity. Forty-eight University students (24 with MHI, 24 with no-MHI) read 24 scenarios depicting moral dilemmas varying as a function of 'intentionality' of the act (deliberate or unintentional) and its 'outcome' (physical harm, no physical harm, non-moral) and were required to rate their willingness to engage in the act. Physiological indices of arousal (e.g., heart rate - HR) were recorded throughout. Additionally, participants completed several neurocognitive tests. Results indicated significantly lowered HR activity at baseline, prior to, and during (but not after) making a decision for each type of dilemma for participants with MHI compared to their non-injured cohort. Further, they were more likely than their cohort to authorize personal injuries that were deliberately induced. MHI history was also associated with better performance on tasks of cognitive flexibility and attention; while students' complaints of postconcussive symptoms and their social problem solving abilities did not differ as a function of MHI history. The results provide subtle support for the hypothesis that both emotional and cognitive information guide moral decision making in ambiguous and emotionally distressing situations. Persons with even a MHI have diminished physiological arousal that may reflect disruption to the neural pathways of the VMPFC/OFC similar to those with more severe injuries.

Nonsuicidal Self-Injury and Suicidal Behavior: A Latent Class Analysis among Young Adults

Although there is a general consensus among researchers that engagement in nonsuicidal self-injury (NSSI) is associated with increased risk for suicidal behavior, little attention has been given to whether suicidal risk varies among individuals engaging in NSSI. To identify individuals with a history of NSSI who are most at risk for suicidal behavior, we examined individual variability in both NSSI and suicidal behavior among a sample of young adults with a history of NSSI (N = 439, Mage = 19.1). Participants completed self-report measures assessing NSSI, suicidal behavior, and psychosocial adjustment (e.g., depressive symptoms, daily hassles). We conducted a latent class analysis using several characteristics of NSSI and suicidal behaviors as class indicators. Three subgroups of individuals were identified: 1) an infrequent NSSI/not high risk for suicidal behavior group, 2) a frequent NSSI/not high risk for suicidal behavior group, and 3) a frequent NSSI/high risk for suicidal behavior group. Follow-up analyses indicated that individuals in the ‘frequent NSSI/high risk for suicidal behavior’ group met the clinical-cut off score for high suicidal risk and reported significantly greater levels of suicidal ideation, attempts, and risk for future suicidal behavior as compared to the other two classes. Thus, this study is the first to identity variability in suicidal risk among individuals engaging in frequent and multiple methods of NSSI. Class 3 was also differentiated by higher levels of psychosocial impairment relative to the other two classes, as well as a comparison group of non-injuring young adults. Results underscore the importance of assessing individual differences in NSSI characteristics, as well as psychosocial impairment, when assessing risk for suicidal behavior.

Social competence following mild head injury and moderate traumatic brain injury: Investigating the neuropsychological relationships between arousal, social decision-making and depression

Client-directed long-term rehabilitative goals and life satisfaction following head injury emphasize the importance of social inclusion, rather than cognitive or physical, outcomes. However, very little research has explored the socio-emotional factors that pose as barriers to social reintegration following injury. This study investigates social barriers following head injury (i.e., decision-making - Iowa Gambling Task [IGT] and mood – depression) and possible amelioration of those challenges (through treatment) in both highly functioning university students with and without mild head injury (MHI) and in individuals with moderate traumatic brain injury (TBI). An arousal manipulation using emotionally evocative stimuli was introduced to manipulate the subject’s physiological arousal state. Seventy-five university students (37.6% reporting a MHI) and 11 patients with documented moderate TBI were recruited to participate in this quasi-experimental study. Those with head injury were found to be physiologically underaroused (on measures of electrodermal activation [EDA] and pulse) and were less sensitive to the negative effects of punishment (i.e., losses) in the gambling task than those without head injury, with greater impairment being observed for the moderate TBI group. The arousal manipulation, while effective, was not able to maintain a higher state of arousal in the injury groups across trials (i.e., their arousal state returned to pre-manipulation levels more quickly than their non-injured cohort), and, subsequently, a performance improvement was not observed on the IGT. Lastly, head injury was found to contribute to the relationship between IGT performance and depressive symptom acknowledgment and mood status in persons with head injury. This study indicates the possible important role of physiological arousal on socio- emotional behaviours (decision-making, mood) in persons with even mild, non-complicated head injuries and across the injury severity continuum.

Nonsuicidal Self-Injury and Suicidal Risk: An Examination among Young Adults

Nonsuicidal self-injury (NSSI), which refers to the direct and deliberate destruction of bodily tissue in the absence of suicidal intent, is a serious and widespread mental health concern. Although NSSI has been differentiated from suicidal behavior on the basis of non-lethal intent, research has shown that these two behaviors commonly co-occur. Despite increased research on the link between NSSI and suicidal behavior, however, little attention has been given as to why these two behaviors are associated. My doctoral dissertation specifically addressed this gap in the literature by examining the link between NSSI and several measures of suicidal risk (e.g., suicidal ideation, suicidal attempts, pain tolerance) among a large sample of young adults. The primary goal of my doctoral research was to identify individuals who engaged in NSSI at risk for suicidal ideation and attempts, in an effort to elucidate the processes through which psychosocial risk, NSSI, and suicidal risk may be associated. Participants were drawn from a larger sample of 1153 undergraduate students (70.3% female) at a mid-sized Canadian University. In study one, I examined whether increases in psychosocial risk and suicidal ideation were associated with changes in NSSI engagement over a one year period. Analyses revealed that beginners, relapsed injurers, and persistent injurers were differentiated from recovered injurers and desisters by increases in psychsocial risk and suicidal ideation over time. In study two, I examined whether several NSSI characteristics (e.g., frequency, number of methods) were associated with suicidal risk using latent class analysis. Three subgroups of individuals were identified: 1) an infrequent NSSI/not high risk for suicidal behavior group, 2) a frequent NSSI/not high risk for suicidal behavior group, and 3) a frequent NSSI/high risk for suicidal behavior group. Follow-up analyses indicated that individuals in the frequent NSSI/high risk for suicidal behavior group met the clinical cutoff score for high suicidal risk and reported significantly greater levels of suicidal ideation, attempts, and risk for future suicidal behavior as compared to the other two classes. Class 3 was also differentiated by higher levels of psychosocial risk (e.g., depressive symptoms, social anxiety) relative to the other two classes, as well as a comparison group of non-injuring young adults. Finally, in study three, I examined whether NSSI was associated with pain tolerance in a lab-based task, as tolerance to pain has been shown to be a strong predictor of suicidal risk. Individuals who engaged in NSSI to regulate the need to self-punish, tolerated pain longer than individuals who engaged in NSSI but not to self-punish and a non-injuring comparison group. My findings offer new insight into the associations among psychosocial risk, NSSI, and suicidal risk, and can serve to inform intervention efforts aimed at individuals at high risk for suicidal behavior. More specifically, my findings provide clinicians with several NSSI-specific risk factors (e.g., frequent self-injury, self-injuring alone, self-injuring to self-punish) that may serve as important markers of suicidal risk among individuals engaging in NSSI.

Investigating the Contribution of Personality and Neurological Disruption to Postinjury Outcome in Athletes with Mild Head Injury

Despite the increase in research regarding mild head injury (MHI), relatively little has investigated whether, or the extent to which, premorbid factors (i.e., personality traits) influence, or otherwise account for, outcomes post-MHI. The current study examined the extent to which postinjury outcome after MHI is analogous to the outcome post-moderate or- severe traumatic brain injury (by comparing the current results to previous literature pertaining to individuals with more severe brain injuries) and whether these changes in function and behaviour are solely, or primarily, due to the injury, or reflect, and are possibly a consequence of, one’s preinjury status. In a quasi-experimental, test-retest design, physiological indices, cognitive abilities, and personality characteristics of university students were measured. Since the incidence of MHI is elevated in high-risk activities (including high-risk sports, compared to other etiologies of MHI; see Laker, 2011) and it has been found that high-risk athletes present with unique, risk-taking behaviours (in terms of personality; similar to what has been observed post-MHI) compared to low-risk and non-athletes. Seventy-seven individuals (42% with a history of MHI) of various athletic statuses (non-athletes, low-risk athletes, and high-risk athletes) were recruited. Consistent with earlier studies (e.g., Baker & Good, 2014), it was found that individuals with a history of MHI displayed decreased physiological arousal (i.e., electrodermal activation) and, also, endorsed elevated levels of sensation seeking and physical/reactive aggression compared to individuals without a history of MHI. These traits were directly associated with decreased physiological arousal. Moreover, athletic status did not account for this pattern of performance, since low- and high-risk athletes did not differ in terms of personality characteristics. It was concluded that changes in behaviour post-MHI are associated, at least in part, with the neurological and physiological compromise of the injury itself (i.e., physiological underarousal and possible subtle OFC dysfunction) above and beyond influences of premorbid characteristics.

Le rôle des cellules gliales de Müller dans la mort des cellules ganglionnaires de la rétine par des mécanismes cellulaires non-autonomes

Les cellules gliales sont essentielles au fonctionnement du système nerveux. Dans la rétine, les cellules gliales de Müller assurent à la fois l’homéostasie du tissu et la protection des neurones, notamment celle des cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs). L’hypothèse principale de la thèse est que les cellules de Müller joueraient un rôle primordial dans la survie neuronale tant au plan de la signalisation des neurotrophines/proneurotrophines par suite d’une blessure que lors des mécanismes d’excitotoxicité. Contrairement au brain-derived neurotrophic factor (BDNF), le nerve growth factor (NGF) n’est pas en mesure d’induire la survie des CGRs après une section du nerf optique. Le premier objectif de la thèse a donc été de localiser les récepteurs p75NTR et TrkA du NGF dans la rétine adulte et d’établir leur fonction respective en utilisant des ligands peptidomimétiques agonistes ou antagonistes spécifiques pour chacun des récepteurs. Nos résultats ont démontré que TrkA est surexprimé par les CGRs après l’axotomie, tandis que p75NTR est spécifiquement exprimé par les cellules de Müller. Alors que NGF n’est pas en mesure d’induire la survie des CGRs, l’activation spécifique de TrkA par des ligands peptidomimétique est nettement neuroprotectrice. De façon surprenante, le blocage sélectif de p75NTR ou l’absence de celui-ci protège les CGRs de la mort induite par l’axotomie. De plus, la combinaison de NGF avec l’antagoniste de p75NTR agit de façon synergique sur la survie des CGRS. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme par lequel le récepteur p75NTR exprimé par les cellules gliales de Müller peut grandement influencer la survie neuronale. Ensuite, nous avons voulu déterminer l’effet des proneurotrophines dans la rétine adulte. Nous avons démontré que l’injection de proNGF induit la mort des CGRs chez le rat et la souris par un mécanisme dépendant de p75NTR. L’expression de p75NTR étant exclusive aux cellules de Müller, nous avons testé l’hypothèse que le proNGF active une signalisation cellulaire non-autonome qui aboutit à la mort des CGRs. En suivant cette idée, nous avons montré que le proNGF induit une forte expression du tumor necrosis factor α (TNFα) dans les cellules de Müller et que l’inhibition du TNF bloque la mort neuronale induite par le proNGF. L’utilisation de souris knock-out pour la protéine p75NTR, son co-récepteur sortiline, ou la protéine adaptatrice NRAGE a permis de montrer que la production de TNF par les cellules gliales était dépendante de ces protéines. Le proNGF semble activer une signalisation cellulaire non-autonome qui cause la mort des neurones de façon dépendante du TNF in vivo. L’hypothèse centrale de l’excitotoxicité est que la stimulation excessive des récepteurs du glutamate sensibles au N-Methyl-D-Aspartate (NMDA) est dommageable pour les neurones et contribue à plusieurs maladies neurodégénératives. Les cellules gliales sont soupçonnées de contribuer à la mort neuronale par excitotoxicité, mais leur rôle précis est encore méconnu. Le dernier objectif de ma thèse était d’établir le rôle des cellules de Müller dans cette mort neuronale. Nos résultats ont démontré que l’injection de NMDA induit une activation du nuclear factor κB (NF-κB) dans les cellules de Müller, mais pas dans les CGRs, et que l’utilisation d’inhibiteurs du NF-κB empêche la mort des CGRs. De plus, nous avons montré que les cellules de Müller en réaction à l’activation du NF-κB produisent la protéine TNFα laquelle semble être directement impliquée dans la mort des CGRs par excitotoxicité. Cette mort cellulaire se produit principalement par l’augmentation à la surface des neurones des récepteurs AMPA perméables au Ca2+, un phénomène dépendant du TNFα. Ces donnés révèlent un nouveau mécanisme cellululaire non-autonome par lequel les cellules gliales peuvent exacerber la mort neuronale lors de la mise en jeu de mécanismes excitotoxiques.

Acute inactivation of the contralesional hemisphere for longer durations improves recovery after cortical injury

Au cours des dernières années, des méthodes non-invasives de stimulations permettant de moduler l’excitabilité des neurones suivant des lésions du système nerveux central ont été développées. Ces méthodes sont maintenant couramment utilisées pour étudier l’effet de l’inhibition du cortex contralésionnel sur la récupération motrice à la suite d’un accident vasculocérébral (AVC). Bien que plusieurs de ces études rapportent des résultats prometteurs, les paramètres permettant une récupération optimale demeurent encore inconnus. Chez les patients victimes d'un AVC, il est difficile de débuter les traitements rapidement et d'initier l’inhibition dans les heures suivant la lésion. L'impact de ce délai est toujours inconnu. De plus, aucune étude n’a jusqu’à maintenant évalué l’effet de la durée de l’inhibition sur la récupération du membre parétique. Dans le laboratoire du Dr Numa Dancause, nous avons utilisé un modèle bien établi de lésion ischémique chez le rat pour explorer ces questions. Nos objectifs étaient d’évaluer 1) si une inactivation de l’hémisphère contralésionnel initiée dans les heures qui suivent la lésion peut favoriser la récupération et 2) l’effet de la durée de l’inactivation sur la récupération du membre parétique. Suite à une lésion dans le cortex moteur induite par injections d’un vasoconstricteur, nous avons inactivé l’hémisphère contralésionnel à l’aide d’une pompe osmotique assurant l’infusion continue d’un agoniste du GABA (Muscimol). Dans différents groupes expérimentaux, nous avons inactivé l’hémisphère contralésionnel pour une durée de 3, 7 et 14 jours suivant la lésion. Dans un autre groupe, le Muscimol a été infusé pour 14 jours mais à un débit moindre de façon à pouvoir étudier le lien entre la fonction du membre non-parétique et la récupération du membre parétique. Les données comportementales de ces groupes ont été comparées à celles d’animaux ayant récupéré de façon spontanée d'une lésion similaire. Nos résultats indiquent que l’augmentation de la durée de l’inactivation (de 3 à 14 jours) accélère la récupération du membre parétique. De plus, les deux groupes ayant reçu une inactivation d'une durée de 14 jours ont montré une plus grande récupération fonctionnelle que le groupe n’ayant pas reçu d’inactivation de l’hémisphère contralésionnel, le groupe contrôle. Nos résultats suggèrent donc que l’inactivation de l’hémisphère contralésionnel initiée dans les heures suivant la lésion favorise la récupération du membre parétique. La durée d’inhibition la plus efficace (14 jours) dans notre modèle animal est beaucoup plus longues que celles utilisées jusqu’à maintenant chez l’homme. Bien qu’il soit difficile d’extrapoler la durée idéale à utiliser chez les patients à partir de nos données, nos résultats suggèrent que des traitements de plus longue durée pourraient être bénéfiques. Finalement, un message clair ressort de nos études sur la récupération fonctionnelle après un AVC: dans le développement de traitements basés sur l’inhibition de l’hémisphère contralésionnel, la durée de l’inactivation est un facteur clef à considérer.

Comparative costs and outcomes of traumatic brain injury from biking accidents with or without helmet use

Contexte: Évaluer les déterminants de maladies évitables et leurs coûts est nécessaire dans le contexte d’assurance maladie universelle. Le moment d’évaluer les impacts des traumatismes crâniocérébraux (TCC) survenus lors d’accidents de vélo est idéal vu la popularité récente du cyclisme au Québec. Objectifs: Comparer les caractéristiques démographiques et médicales, ainsi que les coûts sociétaux qu’engendrent les TCC de cyclistes portant ou non un casque. Méthodologie: Étude rétrospective de 128 cyclistes avec TCC admis à l’Hôpital Général de Montréal entre 2007 et 2011. Les variables indépendantes sont sociodémographiques, cliniques et le port du casque. Les variables dépendantes sont la durée de séjour, l’échelle GOS-E, l’échelle ISS, l’orientation au congé, les décès et les coûts à la société. Résultats: Le groupe portant un casque était plus vieux, plus éduqué, retraité et marié; au niveau médical, ils avaient des TCCs moins sévères à l’imagerie, des hospitalisations aux soins intensifs plus courtes et moins de neurochirurgies. Les coûts médians à la société pour les TCC isolés de cyclistes avec casque étaient significativement moindres. Conclusion: Dans cette étude, le port du casque semblait prévenir certaines complications des TCC et permettait de faire économiser de l’argent à l’état. Le port de casque est recommandé.

Surveillance non invasive de la réponse neuroimmunitaire fœtale à l’infection

Introduction. In utero, l’infection des membranes maternelles et fœtales, la chorioamniotite, passe souvent inaperçue et, en particulier lorsque associée à une acidémie, due à l’occlusion du cordon ombilical (OCO), comme il se produirait au cours du travail, peut entrainer des lésions cérébrales et avoir des répercussions neurologiques péri - et postnatales à long terme chez le fœtus. Il n'existe actuellement aucun moyen de détecter précocement ces conditions pathologiques in utéro afin de prévenir ou de limiter ces atteintes. Hypothèses. 1)l’électroencéphalogramme (EEG) fœtal obtenu du scalp fœtal pourrait servir d’outil auxiliaire à la surveillance électronique fœtale du rythme cardiaque fœtal (RCF) pour la détection précoce d'acidémie fœtale et d'agression neurologique; 2) la fréquence d’échantillonnage de l’ECG fœtal (ECGf) a un impact important sur le monitoring continu de la Variabilité du Rythme Cardiaque (VRCf) dans la prédiction de l’acidémie fœtale ; 3) les patrons de la corrélation de la VRCf aux cytokines pro-inflammatoires refléteront les états de réponses spontanées versus inflammatoires de la Voie Cholinergique Anti-inflammatoire (VCA); 4) grâce au développement d’un modèle de prédictions mathématiques, la prédiction du pH et de l’excès de base (EB) à la naissance sera possible avec seulement une heure de monitoring d’ECGf. Méthodes. Dans une série d’études fondamentales et cliniques, en utilisant respectivement le mouton et une cohorte de femmes en travail comme modèle expérimental et clinique , nous avons modélisé 1) une situation d’hypoxie cérébrale résultant de séquences d’occlusion du cordon ombilical de sévérité croissante jusqu’à atteindre un pH critique limite de 7.00 comme méthode expérimentale analogue au travail humain pour tester les première et deuxième hypothèses 2) un inflammation fœtale modérée en administrant le LPS à une autre cohorte animale pour vérifier la troisième hypothèse et 3) un modèle mathématique de prédictions à partir de paramètres et mesures validés cliniquement qui permettraient de déterminer les facteurs de prédiction d’une détresse fœtale pour tester la dernière hypothèse. Résultats. Les séries d’OCO répétitives se sont soldés par une acidose marquée (pH artériel 7.35±0.01 à 7.00±0.01), une diminution des amplitudes à l'électroencéphalogramme( EEG) synchronisé avec les décélérations du RCF induites par les OCO accompagnées d'une baisse pathologique de la pression artérielle (PA) et une augmentation marquée de VRCf avec hypoxie-acidémie aggravante à 1000 Hz, mais pas à 4 Hz, fréquence d’échantillonnage utilisée en clinique. L’administration du LPS entraîne une inflammation systémique chez le fœtus avec les IL-6 atteignant un pic 3 h après et des modifications de la VRCf retraçant précisément ce profil temporel des cytokines. En clinique, avec nos cohortes originale et de validation, un modèle statistique basée sur une matrice de 103 mesures de VRCf (R2 = 0,90, P < 0,001) permettent de prédire le pH mais pas l’EB, avec une heure d’enregistrement du RCF avant la poussée. Conclusions. La diminution de l'amplitude à l'EEG suggère un mécanisme d'arrêt adaptatif neuroprotecteur du cerveau et suggère que l'EEG fœtal puisse être un complément utile à la surveillance du RCF pendant le travail à haut risque chez la femme. La VRCf étant capable de détecter une hypoxie-acidémie aggravante tôt chez le fœtus à 1000Hz vs 4 Hz évoque qu’un mode d'acquisition d’ECG fœtal plus sensible pourrait constituer une solution. Des profils distinctifs de mesures de la VRCf, identifiés en corrélation avec les niveaux de l'inflammation, ouvre une nouvelle voie pour caractériser le profil inflammatoire de la réponse fœtale à l’infection. En clinique, un monitoring de chevet de prédiction du pH et EB à la naissance, à partir de mesures de VRCf permettrait des interprétations visuelles plus explicites pour des prises de décision plus exactes en obstétrique au cours du travail.

Assessing locomotion in cats trained on a flat treadmill and on a ladder treadmill before and after spinal cord injury (SCI)

Les effets des lésions de la moelle épinière sur la locomotion sont souvent évalués sur un tapis roulant avec une surface plane, ce qui demande peu d’implication active des structures supraspinales. L’objectif du présent travail est d’évaluer si un type d’entraînement nécessitant une plus grande part de contrôle volontaire (c.-à-d. supraspinal) pourrait améliorer la récupération de la marche chez le chat après une hémilésion unilatérale spinale au niveau thoracique (T10). Pour ce faire, pendant 6 semaines les chats ont été entrainés sur un tapis roulant conventionnel ou sur un tapis-échelle roulante, tâche requérant un placement des pattes plus précis. Les paramètres de la marche ont été évalués par cinématique et électromyographie (EMG) avant et une fois par semaine pendant 6 semaines après lésion. Nos résultats comparant la marche sur tapis conventionnel à celle sur échelle roulante montrent des différences dans les excursions angulaires et les couplages entre les membres. On observe aussi des différences dans l’amplitude des EMG notamment une augmentation de la deuxième bouffée du muscle Semitendineux (St) sur l’échelle roulante. Après l’hémilésion spinale cette bouffée disparait du côté de la lésion tandis qu’elle est maintenue du côté intact. Après l’entrainement sur échelle roulante, on observe des changements de trajectoire de la patte et une disparition du pied tombant (foot drag) qui suggèrent une amélioration du contrôle de la musculature distale. Nos résultats montrent que le patron locomoteur observé sur tapis conventionnel est influencé par le type d’entraînement procuré. De plus, certains paramètres de la locomotion suggèrent que l’entraînement sur échelle roulante, qui requiert plus de contrôle supraspinal, favorise une meilleure récupération de la marche après lésion spinale.

Childhood trauma: methods for the identification of physeal fractures in non-adult skeletal remains

Objectives Today, fractures at the growth plate (or physis) are common injuries in children, but provide challenges of identification in skeletonized remains. Clinical studies provide detailed information on the mechanisms, locations, age of occurrence, and complications associated with physeal fractures, enabling the development of new criteria for identifying this injury in non-adults. To test these criteria, skeletal remains from five rural and urban medieval cemeteries were examined. Methods The sample consisted of 961 skeletons (0-17 years) with open epiphyses. Macroscopic observation looked for any irregularities of the metaphysis or epiphysis which was consistent with the clinical appearance of physeal fractures or resulting complications. Radiographic examination was applied to identify fracture lines or early growth arrest. Results This study revealed 12 cases of physeal trauma (1.2%). Physeal fractures occurred predominantly at the distal end (75%), and while they were identified in all age categories, they were most frequent in those aged 12-17 years (0.2% TPR). The humerus was the most commonly affected location (3/12 or 25%). Conclusions This study highlights the potential for recognizing physeal fractures in children of all ages, enhancing our understanding of non-adult trauma, and enabling us to assign a more precise age of the injury to build up a picture of their activities in the past.

Tibouchina pulchra (Cham.) Cogn., a native Atlantic Forest species, as a bio-indicator of ozone: Visible injury

Tibouchina pulchra saplings were exposed to carbon filtered air (CF), ambient non-filtered air (NF) and ambient non-filtered air + 40 ppb ozone (NF + O-3) 8 h per day during two months. The AOT40 values at the end of the experiment were 48, 910 and 12,895 ppb h(-1), respectively, for the three treatments. After 25 days of exposure (AOT40=3871 ppb h(-1)), interveinal red stippling appeared in plants in the NF + O-3 chamber. In the NF chamber, symptoms were observed only after 60 days of exposure (AOT40 = 910 ppb h(-1)). After 60 days, injured leaves per plant corresponded to 19% in NF + O-3 and 1% in the NF treatment; and the average leaf area injured was 7% within the NF + O-3 and 0.2% within the NF treatment. The extent of leaf area injured (leaf injury index) was mostly explained by the accumulated exposure of ozone (r(2) = 0.89; p < 0.05). (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Bone marrow mononuclear cells attenuate fibrosis development after severe acute kidney injury

One of the early phases that lead to fibrosis progression is inflammation. Once this stage is resolved, fibrosis might be prevented. Bone marrow mononuclear cells (BMMCs) are emerging as a new therapy for several pathologies, including autoimmune diseases, because they enact immunosuppression. In this study we aimed to evaluate the role of BMMC administration in a model of kidney fibrosis induced by an acute injury. C57Bl6 mice were subjected to unilateral severe ischemia by clamping the left renal pedicle for 1 h. BMMCs were isolated from femurs and tibia, and after 6 h of reperfusion, 1 x 10(6) cells were administrated intraperitoneally. At 24 h after surgery, treated animals showed a significant decrease in creatinine and urea levels when compared with untreated animals. Different administration routes were tested. Moreover, interferon (IFN) receptor knockout BMMCs were used, as this receptor is necessary for BMMC activation. Labeled BMMCs were found in ischemic kidney on FACS analysis. This improved outcome was associated with modulation of inflammation in the kidney and systemic modulation, as determined by cytokine expression profiling. Despite non-amelioration of functional parameters, kidney mRNA expression of interleukin (IL)-6 at 6 weeks was lower in BMMC-treated animals, as were levels of collagen 1, connective tissue growth factor (CTGF), transforming growth factor-beta (TGF-beta) and vimentin. Protective molecules, such as IL-10, heme oxygenase 1 (HO-1) and bone morphogenetic 7 (BMP-7), were increased in treated animals after 6 weeks. Moreover, Masson and Picrosirius red staining analyses showed less fibrotic areas in the kidneys of treated animals. Thus, early modulation of inflammation by BMMCs after an ischemic injury leads to reduced fibrosis through modulation of early inflammation.

Early modulation of inflammation by mesenchymal stem cell after acute kidney injury

Therapy with stem cells has showed to be promising for acute kidney injury (AKI), although how it works is still controversial. Modulation of the inflammatory response is one possible mechanism. Most of published data relies on early time and whether the protection is still maintained after that is not known. Here, we analyzed whether immune modulation continues after 24 h of reperfusion. MSC were obtained from male Wistar rats. After 3-5 passages, cells were screened for CD73, CD90, CD44, CD45, CD29 and CD 31. In addition, MSC were submitted to differentiation in adipocyte and in osteocyte. AKI was induced by bilaterally clamping of renal pedicles for 60 min. Six hours after injury, MSC (2 x 105 cells) were administered intravenously. MSC-treated animals presented the lowest serum creatinine compared to non-treated animals (24 h: 1.3 +/- 0.21 vs. 3.23 +/- 0.89 mg/dl, p<0.05). The improvement in renal function was followed by a lower expression of IL-1b, IL-6 and TNF-alpha and higher expression of IL-4 and IL-10. However, 48 h after reperfusion, this cytokine profile has changed. The decrease in Th1 cytokines was less evident and IL-6 was markedly up regulated. PCNA analysis showed that regeneration occurs faster in kidney tissues of MSC-treated animals than in controls at 24 h. And also ratio of Bcl-2/Bad was higher at treated animals after 24 and 48 h. Our data demonstrated that the immunomodulatory effects of MSC occur at very early time point, changing the inflammation profile toward a Th2 profile. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

TLR2 and TLR4 expression after kidney ischemia and reperfusion injury in mice treated with FTY720

Ischemia and reperfusion injury (IR) is an antigen independent inflammatory process that causes tissue damage. After IR, kidneys up-regulate leukocyte adhesion molecules and toll-like receptors (TLRs). Moreover, injured kidneys can also secrete factors (i.e. heat shock protein) which bind to TLRs and trigger intracellular events culminating with the increase in the gene expression of inflammatory cytokines. FTY720 is an immunomodulatory compound and protects at least in part kidneys submitted to IR. The mechanisms associated with FTY720`s beneficial effects on kidneys after IR remain elusive. We investigated whether FTY720 administration in mice submitted to kidney IR is associated with modulation of TLR2 and TLR4 expression. C57BL/6 mice submitted to 30 min of renal pedicles clamp were evaluated for serum parameters (creatinine, urea and nitric oxide), kidney histology, spleen and kidney infiltrating cells expression of TLR2 and TLR4, resident kidney cells expression of TLR2 and TLR4 and IL-6 protein expression in kidney. FTY720-treated mice presented decrease in serum creatinine, urea and nitric oxide, diminished expression of TLR2 and TLR4 both in spleen and kidney infiltrating cells, and reduced kidney IL-6 protein expression in comparison with IR non-treated mice. However, acute tubular necrosis was present both in IR non-treated and IR + FTY720-treated groups. Also, FTY720 did not prevent TLR2 and TLR4 expression in kidney resident cells. In conclusion, FTY720 can promote kidney function recovery after IR by reducing the inflammatory process. Further studies are needed in order to establish whether TLR2 and TLR4 down regulation should be therapeutically addressed as protective targets of renal function and structure after IR. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.