Internal stresses and breakup of rigid isostatic aggregates in homogeneous and isotropic turbulence

By characterising the hydrodynamic stresses generated by statistically homogeneous and isotropic turbulence in rigid aggregates, we estimate theoretically the rate of turbulent breakup of colloidal aggregates and the size distribution of the formed fragments. The adopted method combines Direct Numerical Simulation of the turbulent field with a Discrete Element Method based on Stokesian dynamics. In this way, not only the mechanics of the aggregate is modelled in detail, but the internal stresses are evaluated while the aggregate is moving in the turbulent flow. We examine doublets and cluster-cluster isostatic aggregates, where the failure of a single contact leads to the rupture of the aggregate and breakup occurs when the tensile force at a contact exceeds the cohesive strength of the bond. Due to the different role of the internal stresses, the functional relationship between breakup frequency and turbulence dissipation rate is very different in the two cases. In the limit of very small and very large values, the frequency of breakup scales exponentially with the turbulence dissipation rate for doublets, while it follows a power law for cluster-cluster aggregates. For the case of large isostatic aggregates it is confirmed that the proper scaling length for maximum stress and breakup is the radius of gyration. The cumulative fragment distribution function is nearly independent of the mean turbulence dissipation rate and can be approximated by the sum of a small erosive component and a term that is quadratic with respect to fragment size.Comment: 31 pages, 19 figure

CPFA e shock settico

RIASSUNTO La sepsi rappresenta la principale causa di morbilità e mortalità nelle terapie intensive, con percentuali di mortalità variabili dal 20% al 70% a seconda della severità del quadro clinico e del coinvolgimento sistemico. I processi fisiopatologici alla base di questa entità clinica sono il risultato dell’interazione tra meccanismi che determinano una liberazione di mediatori a prevalente azione pro-infiammatoria come TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8, e citochine ad azione anti-infiammatoria come IL-10 e IL-4. I mediatori dell'infiammazione determinano danno endoteliale, inducono vasoparalisi, e sono responsabili della scomparsa di permeabilità selettiva con importanti ripercussioni sull’assetto emodinamico. L’impiego dei trattamenti di depurazione extracorporea vede il suo razionale nella rimozione, non molecola-specifica, di vari mediatori. Lo scopo di questo studio è valutare l’impatto sulla morbilità e sulla mortalità, in soggetti con shock settico ricoverati in terapia intensiva, di una tecnica di depurazione extracorporea che associa alla plasma filtrazione e allo scambio diffusivo-convettivo, l’adsorbimento su cartuccia. Questa tecnica viene definita con l’acronimo CPFA (Coupled Plasma Filtration Adsorption). Per questo scopo sono stati analizzati retrospettivamente 19 pazienti, 13 uomini e 6 donne, età media 66 anni, ricoverati in shock settico nel periodo Gennaio 2009 - Giugno 2011 presso la 4° U.O. Anestesia e Rianimazione Univ. sottoposti a tale trattamento. Per lo studio sono stati considerati i parametri emodinamici, respiratori, renali, ematochimici, il punteggio SAPS II all’ingresso in terapia intensiva, ed il punteggio SOFA giornaliero. Tutti i pazienti sono stati trattati seguendo le linee guida della Surviving Sepsis Campaign oltre all’uso della CPFA. Tutti i dati sono stati statisticamente analizzati. Dai risultati emerge che la mortalità al 28° giorno risulta del 10,53% a fronte di una predetta probabilità media di morte intraospedaliera del 75%, stimata secondo il sistema di classificazione SAPS II, un significativo miglioramento del SOFA score (12,21±3,26 vs 5,06±3,68), indice del danno multiorgano, e un miglioramento significativo di alcuni parametri emodinamici sistemici come la pressione arteriosa media (72,84±16,28 vs 96,41±11,99 mmHg), con progressiva riduzione fino alla sospensione della terapia con ammine vasoattive. Inoltre è stato constatato un incremento del rapporto tra pressione arteriosa dell’O2 e la frazione di ossigeno inspirata (PaO2/FiO2: 207,2±65,62 vs 279,24±87,73), indice della funzione respiratoria, e un miglioramento significativo per alcuni indici di funzionalità renale (creatininemia: 2,15±0,88 vs 1,19±0,73 mg/dL). In fine è stato notato un rientro nei range di normalità della conta leucocitaria, sia nei pazienti che avevano all’ammissione valori superiori (>12x103/mm3: 14,65±7,39 vs 11,45±8,18 alla dimissione), o inferiori alla norma (<5x103/mm3: 2,31±1,4 vs 8,25±1,2 alla dimissione). L’uso della CPFA sembra pertanto migliorare l’outcome dei pazienti con shock settico

IL DELIRIO POST-OPERATORIO UN PROBLEMA DI MEDICINA PERIOPERATORIA

Il delirio è una condizione comune e grave nell'anziano, ma frequentemente sottostimata. La sua prevalenza nei soggetti ospedalizzati va dall'11 al 42% e si accompagna ad un prolungamento del ricovero, ad elevata mortalità e morbilità. La diagnosi è essenzialmente clinica: il delirio si configura come un disturbo dell'attenzione associato a deficit della memoria e alterazioni della coscienza, ad insorgenza acuta e decorso fluttuante nelle ventiquattr'ore (DSM IV). In associazione ai criteri definiti dal DSM IV, molti pazienti presentano altri sintomi clinici come ansia, paura, depressione, irritabilità, rabbia, euforia o apatia. Alterazioni della percezione sono comuni e possono manifestaesi attraverso illusioni, dispercezioni o allucinazioni visive. I meccanismi che stanno alla base del delirio cominciano ora ad essere conosciuti. Fondamentalmente il delirio è una sindrome neuro-comportamentale causata da un transitorio smembramento della normale attività neuronale. Più precisamente il delirio rappresenta una risposta ad una diffusa disfunzione cerebrale, ad una riduzione del metabolismo cerebrale e ad una diminuzione della sintesi e dell'attività di numerosi neurotrasmettitori (acetilcolina, dopanina,serotonina, istamina). Fattori predisponenti al delirio sono rappresentati dall'età (l'anziano è più predisposto al delirio a causa dei processi d'invecchiamento), terapie farmacologiche (uso regolare di benzodiazepine), malattie endocrine e metaboliche, depressione, demenza, ansia. I fattori precipitanti sono rappresentati principalmente dalla chirurgia, dall'anestesia e dal dolore postoperatorio oltre che dalla sepsi. Lo stress chirurgico aumenta il rilascio di cortisolo il quale viene implicato nella patogenesi del delirio, inoltre la ventilazione artificiale può essere causa di ipocapnia, anch'essa implicata nello sviluppo delle alterazioni cognitive. L'anestesia può essere considerato un altro fattore precipitante. Il rapporto fra anestesia e delirio è stato oggetto di numerosi studi. Lo scopo di questi lavori è stato quello di esaminare se il tipo di anestesia (generale o spinale) giochi un ruolo nello sviluppo del deficit cognitivo nei pazienti anziani durante l'immediato periodo postoperatorio. Tali studi hanno permesso di vedere che i soggetti anziani sottoposti ad anestesia generale più frequentemente presentano disturbi cognitivi durante l'immediato postoperatorio rispetto a quelli che ricevevano la tecnica regionale. Il dolore e le strategie di trattamento dello stesso, a loro volta, sono correlate con il delirio postoperatorio. Numerosi studi, infatti, pongono l'accento sull'associazione tra alti livelli di dolore e lo sviluppo del delirio e come una buona analgesia postoperatoria possa migliorara l'outcome dei pazienti. In conclusione il delirio postoperatorio nel paziente anziano rappresenta un segno prognostico negativo, tanto che per un certo numero di pazienti è un evento terminale. La sua storia naturale rimane comunque influenzata da un tempestivo riconoscimento e da un'adeguata terapia, ma ancor prima dall' eliminazione di tutti quei fattori modificabili che stanno alla base del deficit cognitivo

Anatomy and Physiology of Macaque Visual Cortical Areas V1, V2, and V5/MT : Bases for Biologically Realistic Models

The cerebral cortex of primates encompasses multiple anatomically and physiologically distinct areas processing visual information. Areas V1, V2, and VS/MT are conserved across mammals and are central for visual behavior. To facilitate the generation of biologically accurate computational models of primate early visual processing, here we provide an overview of over 350 published studies of these three areas in the genus Macaca, whose visual system provides the closest model for human vision. The literature reports 14 anatomical connection types from the lateral geniculate nucleus of the thalamus to V1 having distinct layers of origin or termination, and 194 connection types between V1, V2, and VS, forming multiple parallel and interacting visual processing streams. Moreover, within V1, there are reports of 286 and 120 types of intrinsic excitatory and inhibitory connections, respectively. Physiologically, tuning of neuronal responses to 11 types of visual stimulus parameters has been consistently reported. Overall, the optimal spatial frequency (SF) of constituent neurons decreases with cortical hierarchy. Moreover, VS neurons are distinct from neurons in other areas for their higher direction selectivity, higher contrast sensitivity, higher temporal frequency tuning, and wider SF bandwidth. We also discuss currently unavailable data that could be useful for biologically accurate models.Peer reviewe

Searching novel therapeutic targets for scleroderma: P2X7-receptor is UP-regulated and promotes a fibrogenic phenotype in systemic sclerosis fibroblasts

Objectives: Systemic sclerosis (SSc) is a connective tissue disorder presenting fibrosis of the skin and internal organs, for which no effective treatments are currently available. Increasing evidence indicates that the P2X7 receptor (P2X7R), a nucleotide-gated ionotropic channel primarily involved in the inflammatory response, may also have a key role in the development of tissue fibrosis in different body districts. This study was aimed at investigating P2X7R expression and function in promoting a fibrogenic phenotype in dermal fibroblasts from SSc patients, also analyzing putative underlying mechanistic pathways. Methods: Fibroblasts were isolated by skin biopsy from 9 SSc patients and 8 healthy controls. P2X7R expression, and function (cytosolic free Ca2+ fluxes, α-smooth muscle actin [α-SMA] expression, cell migration, and collagen release) were studied. Moreover, the role of cytokine (interleukin-1β, interleukin-6) and connective tissue growth factor (CTGF) production, and extracellular signal-regulated kinases (ERK) activation in mediating P2X7R-dependent pro-fibrotic effects in SSc fibroblasts was evaluated. Results: P2X7R expression and Ca2+ permeability induced by the selective P2X7R agonist 2'-3'-O-(4-benzoylbenzoyl)ATP (BzATP) weremarkedly higher in SSc than control fibroblasts. Moreover, increased aSMA expression, cell migration, CTGF, and collagen release were observed in lipopolysaccharides-primed SSc fibroblasts after BzATP stimulation. While P2X7-induced cytokine changes did not affect collagen production, it was completely abrogated by inhibition of the ERK pathway. Conclusion: In SSc fibroblasts, P2X7R is overexpressed and its stimulation induces Ca2+-signaling activation and a fibrogenic phenotype characterized by increased migration and collagen production. These data point to the P2X7R as a potential, novel therapeutic target for controlling exaggerated collagen deposition and tissue fibrosis in patients with SSc

Virological response and resistance profile in highly treatment-experienced HIV-1-infected patients switching to dolutegravir plus boosted darunavir in clinical practice

Objectives: We evaluated the virological response and resistance profile in combined antiretroviral therapy (cART)-experienced HIV-1-infected patients starting a dual therapy with dolutegravir (DTG) and boosted darunavir (bDRV) for the first time. Methods: Survival analyses were used to evaluate virological success (VS) and virological rebound (VR) in viraemic and virologically suppressed patients, respectively. Major resistance mutations (MRMs) and genotypic susceptibility score (GSS) were evaluated at baseline and after switch. Results: Overall, 130 patients [62 (47.7%) viraemic; 68 (52.3%) virologically suppressed] were retrospectively analysed. At the moment of switch, 81.5% accumulated one or more MRM [protease inhibitor (PI), 35.7%; nucleoside(t)ide reverse transcriptase inhibitor (NRTI), 77.5%; non-NRTI, 69.0%; integrase inhibitor (INI), 10.1%), but 77.7% harboured strains fully susceptible to DTG&nbsp;+&nbsp;bDRV. In viraemic patients, the overall probability of VS by 12&nbsp;months of treatment was 91.7%. In virologically suppressed patients, the overall probability of VR was 10.5% by 24&nbsp;months after therapy start. Patients with previous time under virological suppression&nbsp;≤&nbsp;6&nbsp;months showed a higher VR probability compared with others (37.5% vs. 6.7%, P&nbsp;&lt;&nbsp;0.002). Among 13 non-responding patients for whom a genotypic resistance test result at failure was available, only two (15.4%) accumulated further resistance in integrase (Y143C/H/R; S147G and N155H) and protease (V32I, L33F, I54L). Conclusions: In highly treatment-experienced patients, the use of dual therapy based on DTG&nbsp;+&nbsp;bDRV appears to be a very good regimen for switch therapy, with a high rate of virological control in both viraemic and virologically suppressed patients. Among non-responding patients, the selection of further resistance is a rare event