Determining the neurotransmitter concentration profile at active synapses

Establishing the temporal and concentration profiles of neurotransmitters during synaptic release is an essential step towards understanding the basic properties of inter-neuronal communication in the central nervous system. A variety of ingenious attempts has been made to gain insights into this process, but the general inaccessibility of central synapses, intrinsic limitations of the techniques used, and natural variety of different synaptic environments have hindered a comprehensive description of this fundamental phenomenon. Here, we describe a number of experimental and theoretical findings that has been instrumental for advancing our knowledge of various features of neurotransmitter release, as well as newly developed tools that could overcome some limits of traditional pharmacological approaches and bring new impetus to the description of the complex mechanisms of synaptic transmission

Structures of DPAGT1 explain glycosylation disease mechanisms and advance TB antibiotic design

Summary: Protein N-glycosylation is a widespread post-translational modification. The first committed step in this process is catalysed by dolichyl-phosphate N-acetylglucosamine-phosphotransferase DPAGT1 (GPT/E.C. 2.7.8.15). Missense DPAGT1 variants cause congenital myasthenic syndrome and disorders of glycosylation. In addition, naturally-occurring bactericidal nucleoside analogues such as tunicamycin are toxic to eukaryotes due to DPAGT1 inhibition, preventing their clinical use. Our structures of DPAGT1 with the substrate UDP-GlcNAc and tunicamycin reveal substrate binding modes, suggest a mechanism of catalysis, provide an understanding of how mutations modulate activity (thus causing disease) and allow design of non-toxic “lipid-altered” tunicamycins. The structure-tuned activity of these analogues against several bacterial targets allowed the design of potent antibiotics for Mycobacterium tuberculosis, enabling treatment in vitro, in cellulo and in vivo, providing a promising new class of antimicrobial drug

Применение алгоритма искусственного интеллекта для оценки минеральной плотности тел позвонков по данным компьютерной томографии

Goal: To develop a method for automated assessment of the volumetric bone mineral density (BMD) of the vertebral bodies using an artificial intelligence (AI) algorithm and a phantom modeling method.Materials and Methods: Evaluation of the effectiveness of the AI algorithm designed to assess BMD of the vertebral bodies based on chest CT data. The test data set contains 100 patients aged over 50 y.o.; the ratio between the subjects with/without compression fractures (Сfr) is 48/52. The X-ray density (XRD) of vertebral bodies at T11-L3 was measured by experts and the AI algorithm for 83 patients (205 vertebrae). We used a recently developed QCT PK (Quantitative Computed Tomography Phantom Kalium) method to convert XRD into BMD followed by building calibration lines for seven 64-slice CT scanners. Images were taken from 1853 patients and then processed by the AI algorithm after the calibration. The male to female ratio was 718/1135.Results: The experts and the AI algorithm reached a strong agreement when comparing the measurements of the XRD. The coefficient of determination was R2=0.945 for individual vertebrae (T11-L3) and 0.943 for patients (p=0.000). Once the subjects from the test sample had been separated into groups with/without Сfr, the XRD data yielded similar ROC AUC values for both the experts – 0.880, and the AI algorithm – 0.875. When calibrating CT scanners using a phantom containing BMD samples made of potassium hydrogen phosphate, the following averaged dependence formula BMD =0.77*HU-1.343 was obtained. Taking into account the American College Radiology criteria for osteoporosis, the cut-off value of BMD<80 mg/ml was 105.6HU; for osteopenia BMD<120 mg/ml was 157.6HU. During the opportunistic assessment of BMD in patients aged above 50 years using the AI algorithm, osteoporosis was detected in 31.72% of female and 18.66% of male subjects.Conclusions: This paper demonstrates good comparability for the measurements of the vertebral bodies’ XRD performed by the AI morphometric algorithm and the experts. We presented a method and demonstrated great effectiveness of opportunistic assessment of vertebral bodies’ BMD based on computed tomography data using the AI algorithm and the phantom modeling.Цель работы: разработать методику автоматизированной оценки объемной минеральной плотности кости (МПК) тел позвонков с помощью алгоритма искусственного интеллекта (ИИ) и метода фантомного моделирования.Материалы и методы: Для оценки эффективности алгоритма ИИ, проводящего измерение МПК тел позвонков по данным КТ органов грудной клетки (ОГК), подготовлен набор данных: 100 пациентов старше 50 лет и отношением с/без компрессионных переломов (КП) 48/52. Из них у 83 алгоритмом ИИ и экспертами была измерена рентгеновская плотность (РП) тел позвонков на уровне Th11-L3 (205 позвонков). Для перевода РП (HU) в МПК применялась разработанная ранее методика ККТ ФК (Количественная компьютерная томография фантом калиевый) с построением калибровочных прямых для семи 64-срезовых КТ сканеров. После проведения калибровки были выполнены и обработаны алгоритмом ИИ КТ ОГК 1853 пациентов в соотношении мужчин и женщин составило 718/1135.Результаты: В ходе оценки эффективности алгоритма ИИ получено хорошее соответствие при сравнении измерений МПК по данным экспертов и алгоритма ИИ. Коэффициент детерминации составил R2= 0,945 для отдельных позвонков (Th11-L3) и 0,943 для пациентов (р=0,000). При разделении пациентов из тестовой выборки на группы с/без КП по данным РП были получены сходные показатели ROC AUC для экспертной разметки 0,880 и по данным алгоритма ИИ 0,875. При калибровке КТ сканеров с помощью фантома, содержащего образцы МПК на основе гидрофосфата калия, получена усредненная формула зависимости МПК=0,77*HU-1,343. С учетом критериев American College Radiology для остеопороза граничное значение МПК<80 мг/мл составило 105,6HU для остеопении МПК<120 мг/мл – 157,6HU. При оппортунистическом определении МПК у пациентов старше 50 лет по данным алгоритма ИИ было установлено, что остеопороз выявлен у 31,72% женщин и 18,66% мужчин.Вывод: Продемонстрирована хорошая сопоставимость результатов определения РП тел позвонков по данным морфометрического алгоритма ИИ и при экспертной разметке. Предложена методика и продемонстрирована эффективность оппортунистического определения МПК тел позвонков по данным КТ с помощью алгоритма ИИ и использования фантомного моделирования

СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЖИМОВ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМОЙ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ПРОГРЕССИРОВАНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЯ. Часть 1. Состояние показателей офтальмотонуса

PURPOSE: To determine the effect of some IOP level indicators on disease progression in patients with primary open-angle glaucoma.METHODS: This combined, analytical scientific and clinical multicenter cohort study was conducted between January and April 2017. A total of 136 participants (237 eyes) from 30 academic referral centers from 6 (six) countries (Belarus, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Moldova, Russia, Uzbekistan) were enrolled — 52 (38.2%) males and 84 (61.8%) females. As a first step, glaucoma anamnesis and all treatment strategies were retrospectively evaluated. Glaucoma was diagnosed according to the differential diagnosis system and confirmed by special methods in all cases. All data concerning the stage of disease were verified repeatedly at the start of the study according to the current glaucoma classification and with additional IOP measurements (Maklakov tonometer, 10 g), morphometric and functional indicators research.RESULTS: The history of the disease at the time of the final examination for patients with different stages of glaucoma was comparable in time and averaged 4.3 (3.7, 5.8) years. Over the average follow-up period, the initial stage did not progress in 73.37% of mild glaucoma cases, 19.02% of cases have progressed to moderate glaucoma, 4.35% have progressed to advanced glaucoma, 3.26% — to terminal glaucoma. Moderate glaucoma stage was preserved in 59.52% cases, in 33.33% it progressed to advanced glaucoma, in 7.15% — to terminal glaucoma. Advanced glaucoma stage remained without a progress in 54.55% cases, in 45.45% cases it has progressed to terminal glaucoma during 5 years. Mean IOP level after follow-up period was 19 (17; 21) mm Hg and had no significant difference (p=0.557, H=2.073). Consequently, only in early-stage glaucoma cases the average «inter-visit» IOP value corresponded with values recommended as a target IOP by the Russian Glaucoma Society, whereas in other cases (moderate and advanced glaucoma) it was significantly higher. There was no significant difference (p=0.597, H=1.882) between «optimal» IOP-level in patients with different glaucoma stages, and «intolerant» IOP-level increased from stage to stage (p<0.001, H=32.175). The initial regimen was generally effective for patients with mild glaucoma with IOP level increase registered only in 2.17% cases. «Inter-visit» IOP-level was above recommended values in 38.1% cases in patients with moderate primary open-angle glaucoma, and in 81.82% in patients with advanced primary open-angle glaucoma. The analysis of visual field change during the follow-up period showed that MD increased in 29.5% cases and decreased in 70.5% cases.CONCLUSION: In this paper we assessed IOP level not only using classical methods, but also introducing new terminology, such as the «inter-visit» IOP-level, the «optimal» IOP-level, the «intolerant» IOP-level, to characterize the IOP dynamics in different time intervals. The results of the study suggest that inter-visit IOP range can be one of the possible predictors of glaucomatous damage, and therefore can be useful for correction of existing clinical guidelines.ЦЕЛЬ. Определить влияние отдельных показателей офтальмотонуса на прогрессирование заболевания у больных с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ).МЕТОДЫ. В итоговый протокол комбинированного аналитического научно-клинического многоцентрового когортного исследования, проведенного в период с января по апрель 2017 г. на 30 научно-клинических базах 6 (шести) стран (Беларусь, Казахстан, Кыргызстан, Молдова, Россия, Узбекистан), были включены данные 136 человек (237 глаз; мужчин — 52 (38,2%), женщин — 84 (61,8%)). На первом этапе был проведен ретроспективный анализ данных анамнеза заболевания и режимов проводимого лечения. Во всех случаях диагноз был установлен в соответствии с системой дифференциальной диагностики заболеваний и подтвержден специальными методами исследования. На момент включения в исследование производилась дополнительная документальная верификация стадии заболевания согласно действующей классификации глаукомы с дополнительным измерением тонометрического уровня внутриглазного давления (ВГД) (по Маклакову, грузом 10 г), исследованием морфометрических и функциональных показателей.РЕЗУЛЬТАТЫ. Анамнез заболевания на момент финального обследования для пациентов с разными стадиями ПОУГ был сопоставим по времени и составил в среднем 4,3 (3,7; 5,8) года. За средний период наблюдения начальная стадия осталась таковой в 73,37% случаев, в 19,02% — перешла в развитую, в 4,35% — в далеко зашедшую, в 3,26% — в терминальную стадию; развитая стадия сохранилась в 59,52% случаев, перешла в далеко зашедшую — в 33,33%, в терминальную — в 7,15% случаев; далеко зашедшая стадия сохранилась в 54,55%, перешла в терминальную — в 45,45% случаев за период в 5 лет. Уровень ВГД на момент финального обследования у пациентов с разными стадиями ПОУГ достоверно не отличался (p=0,557, H=2,073) и составлял в среднем 19 (17; 21) мм рт.ст. В результате лишь у пациентов с начальной стадией ПОУГ значение «средневзвешенного» уровня ВГД соответствует рекомендуемому Российским глаукомным обществом (РГО) уровню офтальмотонуса для данной стадии глаукомы, в то время как у пациентов с развитой, далеко зашедшей и терминальной стадиями ПОУГ этот показатель достоверно выше. «Оптимальный» уровень ВГД на практике достоверно не отличался (p=0,597, H=1,882) у пациентов с разными стадиями глаукомы и составлял в среднем 19,5 (18; 21) мм рт.ст., а уровень «интолерантного» ВГД от стадии к стадии имел отчетливую тенденцию роста (p<0,001; H=32,175). Для пациентов с начальной стадией ПОУГ стартовый режим в целом был эффективен, доля «декомпенсированных» глаз составила лишь 2,17%. У пациентов с развитой стадией декомпенсированный «средневзвешенный» уровень ВГД выявлен у 38,1% пациентов, в далеко зашедшей стадии — у 81,82%. Анализ динамики периметрических изменений за период наблюдения показал, что MD имел положительную динамику в 29,5% случаев, а в 70,5% случаях динамика MD была отрицательной.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В данной работе были использованы классические и введены новые терминологические составляющие, характеризующие состояние офтальмотонуса в различные временные отрезки: «средневзвешенный» уровень ВГД, «оптимальный» уровень ВГД, «интолерантный» уровень ВГД. Результаты данного исследования могут быть использованы для коррекции существующих клинических рекомендаций и позволяют говорить о показателе «средневзвешенный» уровень ВГД как об одном из возможных предикторов заболевани

Сопоставление режимов лечения больных первичной открытоугольной глаукомой с характеристиками прогрессирования заболевания. Часть 2. Эффективность инициальных режимов гипотензивного лечения

PURPOSE: To evaluate the efficacy of initial hypotensive treatment strategies in patients with different stages of primary open-angle glaucoma in order to predict glaucoma progression or lack thereof.METHODS: This combined analytical scientific and clinical multicenter study was conducted between January and April 2017. A total of 136 participants (237 eyes) from 30 academic referral centers from 6 (six) countries (Belarus, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Moldova, Russia, Uzbekistan) — 52 (38.2%) males and 84 (61.8%) females — were included into the study. Glaucoma anamnesis and all treatment regimens were evaluated retrospectively. The study of treatment regimens included the assessment of the effectiveness of topical medication, laser and surgical treatment. Four (4) successive regimen changes were analyzed, each of them with no less than three (3) months duration.RESULTS: The research team has established that the quantity of treatment regimens rises with each next regimen change: from 14 regimens at baseline to 30 regimens at the third adjustment. Prostaglandin analogues (PGA) and beta-blockers (BB) monotherapy were used as baseline first-choice therapy in 37.6% and 21.5% of cases respectively (66.2% in total). Fixed or unfixed combinations with PGA and BB were preferred in 16.5% of cases, BB and carbonic anhydrase inhibitors (CAI) combination — in 8.4% of cases.The combination therapy with CAI at the start has achieved the most prominent reduction of intraocular pressure (IOP) (till 33.9%). The first choice monotherapy with BB or PGA led to a more effective IOP reduction compared to fixed or unfixed combinations of these drugs: BB reduced the IOP level by 20.0% from baseline, PGA — by 23.1%, their combination — by 19.2%. We have established an intensive use of combination therapy, starting with the 2nd regimen — 71.3%. The laser and surgical treatment was used as initial treatment in 0.8% and 2.1% respectively and achieved 26.7% and 46.0% prevalence respectively by the a final regimen.We achieved the most prominent IOP reduction (by 37.1%) in regimens No 3 and No 4 that included trabeculectomy.CONCLUSION: The results show that the tactics of managing patients with newly diagnosed glaucoma is changing in favor of prescribing first-choice monotherapy medicines — PGA. The choice of therapy tactics for patients with moderate and advanced glaucoma remains irrational: laser and surgical treatment becomes relevant only in regimens No 3 and No 4, 3-4 years after the diagnosis of the disease.ЦЕЛЬ. Установить эффективность инициальных (стартовых) режимов гипотензивного лечения у пациентов с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) с определением их роли в прогрессировании заболевания.МЕТОДЫ. В комбинированное аналитическое научноклиническое многоцентровое исследование, проведенное в период с января по апрель 2017 года на 30 научноклинических базах 6 (шести) стран (Беларусь, Казахстан, Кыргызстан, Молдова, Россия, Узбекистан), были включены данные 136 человек (237 глаз; мужчин — 52 (38,2%), женщин — 84 (61,8%)). Проведен ретроспективный анализ данных анамнеза заболевания и режимов проводимого лечения. Изучение режимов лечения подразумевало определение эффективности медикаментозной терапии, лазерного и хирургического лечения. Всего анализу было подвергнуто 4 (четыре) последовательных смены схем лечения в течение документально установленного анамнеза заболевания продолжительностью не менее чем 3 (три) месяца от момента первого назначения.РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено увеличение количества используемых режимов по мере увеличения порядкового номера режима: от 14 комбинаций «на старте» лечения до 30 вариантов в режиме № 3. На старте лечения преобладала монотерапия (66,2%): предпочтение отдавалось аналогам простагландинов (ПГ) (37,6%) и бетаадреноблокаторам (ББ) (21,5%). Среди фиксированных и нефиксированных комбинаций превалировали препараты, включающие ББ и ПГ (16,5%) и ББ с ингибиторами карбоангидразы (ИКА) (8,4%). Максимальная гипотензивная эффективность (снижение офтальмотонуса на 33,9% от исходного) инициального режима была достигнута в группах, где использовались комбинации препаратов, содержащие ИКА. Применение ББ и ПГ в качестве монотерапии продемонстрировало более выраженное снижение уровня офтальмотонуса, по сравнению с комбинациями этих препаратов: монотерапия ББ снизила его на 20,0% от исходного, ПГ — на 23,1%, в то время как инстилляции этих препаратов в виде фиксированной или нефиксированной комбинации в среднем снизили уровень внутриглазного давления (ВГД) только на 19,2%. Активное применение схем комбинированной терапии установлено, начиная с режима № 2, оно составило 71,3% от всех назначений. Доля лазерных и хирургических методов на старте составила 0,8 и 2,1% соответственно, прогнозируемо увеличившись к финалу — до 26,7 и 46,0% соответственно. Максимальная гипотензивная эффективность (снижение уровня офтальмотонуса на 37,1% от исходного) в режимах № 3 и № 4 была достигнута при применении синустрабекулэктомии.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные данные показывают, что тактика ведения пациентов с впервые выявленной глаукомой меняется в пользу назначения препаратов «первой линии терапии» — аналогов простагландинов.Тактика выбора терапии для пациентов с развитой и далеко зашедшей стадиями глаукомы остается нерациональной: лазерное и хирургическое лечение становится актуальным только в режимах № 3 и № 4, спустя 3-4 года от момента диагностирования заболевания

FEBRILE INFECTION-RELATED EPILEPSY SYNDROME (FIRES) IN SCHOOLCHILDREN: LITERATURE REVIEW AND OWN OBSERVATIONS

FIRES (febrile infection-related epilepsy syndrome) – an epileptic syndrome that presents with multifocal refractory status epilepticus in previously normal children following a nonspecific febrile illness and evolves into a chronic, refractory, focal epilepsy with associated cognitive and behavioral difficulties. The article provides an overview of the literature on the etiology, diagnosis, clinical manifestations and treatment of this disease. We describe our own experience of observing the 4 patients with FIRES with the onset at the age from 4 to 14 years, with status epilepticus of duration from 3 to 27 days. All patients required intensive care treatment using burst-suppression coma and ventilatory support. Analysis of the cerebrospinal fluid, magnetic resonance imaging were no significant during the acute period in all patients. In one case, herpes simplex virus 6 type was detected by polymerase chain reaction in the serum and leucocytes. All patients were treated with antiepileptical, antiviral and antimicrobial drugs, steroids and IVIG. After status epilepticus drug-resistant epilepsy developed in all children. Two patients had mild cognitive impairment, the other 2 – severe. Light motor disturbances occurred in 2 children, 1 child had severe spastic tetraparesis. Interictal electroencephalography in chronic phase in 3 of 4 patients identified diffuse slowing of cortical rhythm, in 2 cases – epileptiform activity in the form of a spike-and-wave, sharp–slow wave in the fronto-temporal areas, in 1 case – the continuation irregular slow in the frontotemporal region. Follow-up magnetic resonance imaging was performed in 3 cases: 2 were normal and 1 had mild diffuse cortical atrophy.FIRES resulted in the development of drug-resistant epilepsy and cognitive impairment in all cases

bicoid mRNA localises to the Drosophila oocyte anterior by random Dynein-mediated transport and anchoring

bicoid mRNA localises to the Drosophila oocyte anterior from stage 9 of oogenesis onwards to provide a local source for Bicoid protein for embryonic patterning. Live imaging at stage 9 reveals that bicoid mRNA particles undergo rapid Dynein-dependent movements near the oocyte anterior, but with no directional bias. Furthermore, bicoid mRNA localises normally in shot2A2, which abolishes the polarised microtubule organisation. FRAP and photo-conversion experiments demonstrate that the RNA is stably anchored at the anterior, independently of microtubules. Thus, bicoid mRNA is localised by random active transport and anterior anchoring. Super-resolution imaging reveals that bicoid mRNA forms 110-120 nm particles with variable RNA content, but constant size. These particles appear to be well-defined structures that package the RNA for transport and anchoring