Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminación ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperíodo exterior a través de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la vía de formación de imágenes e involucra a las células ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta vía es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de actividad, el sueño y la supresión de melatonina pineal. La retina contiene además un reloj autónomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquímicas y fisiológicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiología a los cambios lumínicos a lo largo del ciclo día-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endógenos que generan variaciones diarias en la biosíntesis de fosfolípidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles máximos durante el día (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aún más, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a través de una cascada bioquímica de fototransducción similar a la de invertebrados y que involucra la activación de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en dónde solo las CGRs son postmitóticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificación de células ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homología con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdoméricos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de células fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarían que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarían la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentación. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la población de CGRs podría contribuir al control temporal de la fisiología del organismo y regulación de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulación por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrínseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransducción fundamentalmente la vía de los fosfoinosítidos y la activación de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquímicos y farmacológicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la síntesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP cíclico, la inducción de genes tempranos y la regulación de la actividad NAT, enzima clave en la síntesis de melatonina; y c) Investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de alimentación, la síntesis de melatonina y la expresión génica en animales expuestos a estimulación lumínica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitirán construir el espectro de acción de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenómeno. Este proyecto profundizará el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquímica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneración del cromóforo utilizado.

Mecanismos neurobiologicos involucrados en la sensibilizacion emocional inducida por abstinencia a drogas de abuso y estrés. Neurobiological mechanisms involved in emotional sensitization induced by withdrawal from drugs of abuse and stress.

El objetivo principal de este proyecto es estudiar los mecanismos neurobiológicos involucrados en el proceso de sensibilización emocional inducido por la abstinencia a drogas de abuso o por la exposición a un estímulo estresante de caracteristicas incontrolables. El modelo animal de sensibilización a utilizar en este proyecto es la facilitación en la formación de memoria de miedo producida por dichos tratamientos. Nuestra hipótesis sugiere que este proceso es el resultado de un mecanismo desinhibitorio de las interneuronas GABAérgicas del complejo basolateral de la amigdala. Por lo tanto se proponen los siguientes experimentos: 1) El estudio del curso temporal del efecto facilitador sobre la formación de una nueva memoria de miedo luego de la abstinencia a drogas o la exposición a un estímulo estresante (inmovilización). 2) La evaluación de la liberación"in vivo" de dopamina del complejo basolateral de la amigdala durante la adquisición y la expresión de la memoria de miedo en animales previamente expuestos a la abstinencia o al estres. 3) El estudio de la infusión local de antagonistas de receptores dopaminérgicos en el complejo basolateral de la amígdala (BLA) o en el nucleo central de la amígdala (CeA) antes del estrés sobre la adquisición y la expresión de una memoria de miedo. 4) La determinación de la actividad de ERK 1/2 y CREB en el complejo basolateral de la amigdala o en el nucleo central de la amígdala durante la adquisición y la expresión de una memoria de miedo en animales abstinentes o estresados. 5)El estudio de la infusión local de inhibidores de la MEK 1/2 en el complejo basolateral de la amigdala o en el nucleo central de la amígdala antes del estrés sobre la adquisición y la expresión de una memoria de miedo. La facilitación para generar memorias de miedo podría ser un componente crítico del síndrome de abstinencia al etanol responsable de las altas tasas de recurrencia asociadas con el alcoholismo. Por lo tanto se investigará el efecto de la evocación de la memoria de miedo sobre la autoadministración de etanol utilizando un paradigma de libre elección entre agua y soluciones de concentración creciente de etanol en animales en abstinencia al etanol. Con el objeto de investigar si las propiedades reforzantes del etanol están involucradas en el potencial aumento de la ingesta de etanol inducido por la evocación de una memoria de miedo, se evaluará el efecto reforzante de etanol utilizando el paradigma de preferencia por un contexto asociado al etanol.

Bases neurobiológicas del efecto de grelina sobre ansiedad, memoria e ingesta. Neurobiological mechanisms of ghrelin effect on anxiety, memory and food intake.

El objetivo de este proyecto es investigar el sustrato neurobiológico que subyace a los efectos centrales de grelina (Gr) en estructuras extrahipotalámicas tales como núcleo dorsal del rafe (NDR), hipocampo(Hi) y amígdala(Am) donde hemos demostrado que el péptido incrementa la memoria e ingesta, Los mecanismos neurales, neurotrasmisores(nt), segundos mensajeros, etc., involucrados en estos procesos fisiológicos, inducidos por el péptido, necesitan aun ser esclarecidos. Hemos demostrado que grelina incrementa la retención de la memoria cuando es inyectado en Hi, NDR y Am. También incrementa la ingesta al ser administrado en Hi y NDR pero no así en Am. En Hi los efectos de Gr sobre la memoria se correlacionan con incremento en los niveles tisulares de óxido nítrico (NO) y con la disponibilidad del nt 5-HT. En lo que a electrofisiología se refiere hemos demostrado que Gr disminuye el umbral para generar potenciación a largo plazo (LTP). A fin de aportar nuevas evidencias que contribuyan a esclarecer los efectos del péptido sobre memoria e ingesta utilizaremos estudios conductuales, determinaciones bioquímicas y determinaciones electrofisiológicas. En lo que a ingesta se refiere intentaremos esclarecer el papel de los núcleos central y basolateral de la Am en aspectos hedónicos de la ingesta inducida por Gr En esta etapa, más específicamente nos proponemos:1) Determinar si los efectos de grelina sobre ingesta y memoria demostrados en hipocampo y NDR después de la su administración se correlacionan con modificaciones en la liberación de serotonina utilizando cortes de hipocampo precargados con 5HT tritiada en presencia y ausencia del péptido.2) Evaluar si el incremento de óxido nítrico inducido por grelina en hipocampo se correlaciona con cambios en la expresión de nNOS, utilizando Western-blot y la importancia de NOS/NO en la acción de grelina repitiendo los experimentos previo tratamiento de las ratas con inhibidores de NOS. 3)Estudiar la participación del nt glutamato en los efectos hipocampales de Gr sobre la memoria. Analizando a) si grelina modifica la liberación del nt a partir de sinaptosomas aislados de hipocampo de ratas pretratadas con Gr.b) la participación de los receptores NMDA y GABAa en los efectos de grelina previo bloqueo farmacológico del mencionado receptor y el test step down.c) la participación de los receptores NMDA y GABAa en los efectos de grelina utilizando electrofisiología y Western Blot. 4) Estudiar el efecto de la administración de Gr en Amigdala Central y Basolateral sobre aspectos hedónicos de la ingesta utilizando diferentes paradigmas conductuales en animales. Estudiaremos:a) si Gr modifica el consumo de alimento de diferente palatabilidad en animales y si afecta el componente motivacional de la conducta de ingesta paradigma de "runway".

Biorremediación de cromo y fenol mediante la aplicación de microorganismos nativos de la Provincia de Córdoba Bioremediation of chromium and phenol by the application of native microorganisms from Córdoba Province

La contaminación ambiental por metales pesados como el cromo y por compuestos orgánicos como los fenoles es un grave problema a nivel mundial debido a su toxicidad y a sus efectos adversos sobre los seres humanos, la flora y la fauna, tanto por su acumulación en la cadena alimentaria como por su continua persistencia en el medio ambiente. En un estudio preliminar, efectuado por nuestro laboratorio, se han detectado elevados niveles de estos contaminantes en sedimentos y efluentes en zonas industriales del sur de la provincia de Córdoba, lo cual plantea la necesidad de removerlos. Entre las tecnologías disponibles, la biorremediación, que se basa en el uso de sistemas biológicos, como los microorganismos, para la detoxificación y la degradación de contaminantes, se presenta como una alternativa probablemente más efectiva y de menor costo que las técnicas convencionales. Sin embargo, la aplicación de esta tecnología depende en gran parte de la influencia de las características particulares y específicas de la zona a remediar. En consecuencia, en primer lugar se caracterizará la zona de muestreo y se aislarán e identificarán microorganismos nativos de la región, tolerantes a cromo y fenol, a partir de muestras de suelo, agua y sedimentos, ya que podrían constituir una adecuada herramienta biotecnológica, mejor adaptada al sitio a tratar. Posteriormente se estudiará la biorremediación de Cr y fenol utilizando dichos microorganismos, analizando su capacidad para biotransformar, bioacumular o bioadsorber a estos contaminantes, y se determinarán las condiciones óptimas para el tratamiento. Se analizarán los posibles mecanismos fisiológicos, bioquímicos y moleculares involucrados en la remediación, que constituye una etapa crucial para el diseño de una estrategia adecuada y eficiente. Finalmente, se aplicará esta tecnología a escala reactor, como una primera aproximación al tratamiento a mayor escala. De esta manera se espera reducir los niveles de estos contaminantes y así minimizar el impacto ambiental que ellos producen en suelos y acuíferos. A futuro, la utilización de los microorganismos seleccionados, de manera individual o formando consorcios, para el tratamiento de efluentes industriales previa liberación al medio ambiente, o su uso en bioaumento, constituirían posibles alternativas de aplicación. Los principales impactos científico-tecnológicos del proyecto serán: (a) la generación de una nueva tecnología biológica de decontaminación de cromo y fenol, intentando presentar soluciones frente a una problemática ambiental que afecta a nuestra región, pero que además es común a la mayoría de los países, (b) la formación de nuevos recursos humanos en el área y (c) el trabajo en colaboración con otros grupos de investigación que se destacan en el área de biotecnología ambiental. Environmental pollution produced by heavy metals, such as chromium and organic compounds like phenolics is a serious global problem due to their toxicity, their adverse effects on human life, plants and animals, their accumulation in the food chains and also by their persistance in the environment. In a previous study performed in our laboratory, high levels of these pollutants were detected in sediments and effluents from industrial zones of the south of Cordoba Province, which determine the need to remove them. Among various technologies, bioremediation which is based on the use of biological systems, such as microorganisms, to detoxify and to degrade contaminants, is probably the most effective alternative, and it is less expensive than other conventional technologies. However, the application of this technology depends on the influence of the particular and specific characteristics of the zone to be remediate. As a consecuence, at the first time, the zone of sampling will be characterized and then, native microorganisms, tolerant to chromium and phenol, will be isolated from soils, water and sediments and identificated. These microorganisms would be an adequate biotechnological tool, more adapted to the conditions of the site to be remediate than other ones. Then, the ability of these selected microorganisms to biotransform, bioaccumulate or biosorbe chromium and phenol will be studied and the optimal conditions for the treatment will be determined. The possible physiological, biochemical and molecular mechanisms involved in bioremediation will be also analized, because this is a crucial step in the design of an adequate and efficient remediation strategy. Finally, this technology will be applied in a reactor, as an approximation to the treatment at a major scale. A reduction in the levels of these pollutants will be expected, to minimize their environmental impact on soils and aquifers.