Determinación in vitro de la digestibilidad de los nutrientes de la cebada. Aplicación práctica para calibración de un sistema NIRS, y para la utilización de enzimas en la alimentación porcina.

La intensificación de la producción porcina, sin duda es uno de los principales factores que han influido en la alta competitividad del sector. Dicha intensificación sin embargo debe enfrentarse a nuevos retos de acuerdo con la creciente preocupación de los estados europeos sobre problemas de bienestar animal y de contaminación medioambiental resultante de la producción animal intensiva. La excreción de nitrógeno en los purines (que es uno de los principales factores contaminantes), puede ser reducida substancialmente si se reduce el contenido proteico del pienso. Ello, sin embargo debe de hacerse de manera que la dieta aporte las cantidades mínimas de aminoácidos requeridas por los animales, y que por tanto los parámetros productivos no se vean afectados. Para asegurar un aporte mínimo adecuado de aminoácidos en el pienso, es esencial un conocimiento preciso del valor nutritivo de las materias primas utilizadas. En la actualidad se utilizan los valores de contenido en aminoácidos digestibles ileales presentes en tablas publicadas por diferentes fuentes de información. Dichas tablas, sin embargo, son valores medios que no contemplan la elevada variabilidad en el contenido de aminoácidos digestibles dentro de una misma materia prima. Debido a esta variabilidad, para asegurar que los requerimientos de aminoácidos queden cubiertos al menos en un 80% de los casos, se debe sobreformular a un 107-108% de los requerimientos. Se ha estimado que una rápida determinación del contenido de aminoácidos digestibles ileales en las materias primas mediante la utilización de espectroscopia del infrarojo cercano (NIRS), permitiría el conocimiento del valor nutritivo de cada partida de materia prima, y una reducción de la sobreformulación a un 103%, con el consiguiente beneficio medioambiental. El principal inconveniente, para la aplicación de dicha metodología NIRS, es que su calibración requiere un esfuerzo excepcional, que solamente puede conseguirse con el trabajo de varios años de determinaciones in vivo de digestibilidad ileal de aminoácidos de un elevadísimo número de muestras. El presente proyecto tenía como principal objetivo la puesta a punto de una técnica de digestibilidad ileal de nutrientes in vitro (validada con determinaciones in vivo), que nos permitiera un análisis más rápido de un número elevado de muestras para realizar la calibración del NIRS. Para ello se escogió la cebada como materia prima para realizar los estudios por su importancia económica en España.

Accions no canoniques dels Inhibidors d'Acetilcolinesterasa (IAChE ): estudis in vivo i in vitro de les huprines i heterodímers huprina X i tacrina

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Karolinska Institutet, Suècia, entre febrer i juliol del 2007. Els anticolinesteràsics són els fàrmacs aprovats actualment pel tractament pal•liatiu d’Alzheimer. En l’intent de trobar fàrmacs capaços de modificar l’evolució de la malaltia s’han sintentitzat nous compostos que conserven l’activitat anticolinesteràsica però que a més, són capaços d’interaccionar amb la cascada de formació de la proteïna beta-amiloid i la proteïna tau, principals agents patogènics d’aquesta malaltia. L’objectiu fonamental del projecte era el d’analitzar el contingut de proteina beta-amiloid, de receptors nicotínics, de GPAF i sinaptofisina en mostres de cervell de ratolins triple transgènics tractats previament amb Huprina X i Huperzina A.

Introducció experimental a la biotecnologia amb clavellina: cultiu in vitro

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Es tracta d’una recerca experimental en la que s’han assajat vuit tècniques de cultiu in vitro amb clavellina. El material vegetal s’ha esterilitzat per immersió en una solució diluïda de lleixiu i s’ha manipulat de manera estèril. En tots els casos el medi de cultiu utilitzat ha estat el MS amb una concentració de sacarosa i reguladors de creixement variable segons l’experiment. La incubació dels cultius s’han dut a terme en una cambra amb control de fotoperíode durant 4 setmanes. Els diferents reguladors de creixement han mostrat un clar efecte sobre les seccions de tija. Els explants cultivats en medi lliure d’hormones han crescut menys que els exposats a diverses concentracions de NAA i BA. Aquests tractaments hormonals han originat símptomes de creixement anòmals (engruiximents a la base i vitrificació). La presencia de 2,4-D ha afavorit la formació de cal•lus i d’arrels per organogènesi adventícia indirecta. L’obtenció de plàntules per germinació in vitro de llavors ha permès reduir notablement les pèrdues per contaminació, mentre que el subcultiu d’aquestes ha donat unes tases de micropropagació de 7.2 seccions/plàntula. Ha estat possible aclimatar aquestes vitroplantes per tal d’adaptar-les a les condicions de camp. No hem pogut obtenir organogènesis adventícia ni embriogènesi somàtica a partir d anteres ni hem pogut iniciar un cultiu de cèl•lules a partir dels cal•lus. Tot i la complexitat d’aquestes tècniques, és possible dur-les a terme en un laboratori escolar.

Els cultius in vitro i el desenvolupament vegetal

Biotecnologia Vegetal de materials de treball que incorporin les TICs. El material elaborat ha estat un llibre electrònic utilitzable tant on-line (web) com off-line (CD). Els materials generats com a resultes d’aquest projecte han estat situats en un servidor de la UdL accessible des de l’exterior de la Universitat. Aquest llibre electrònic és d’accés obert i es pot consultar on-line a l’URL (http://sakai.udl.es/cursos/76304/indexC.htm). El llibre electrònic conté un total de 98 Mb d’informació hipermèdia i hipertexual distribuïda en més de 380 arxius dels quals 50 són pàgines html, 10 arxius doc, 10 arxius pdf, 258 imatges fixes i 8 arxius de vídeo en format flash (swf). L’accés al llibre electrònic es realitza a través d’una pantalla inicial que dóna pas a un menú que distribueix els materials en 7 apartats. Els textos estan acompanyats de gran quantitat d’imatges fotogràfiques, gràfics, esquemes, imatges infogràfiques i videoclips generats de novo per aquest projecte. En dissenyar la web s’han tingut en compte criteris de confiabilitat, accessibilitat i usabilitat. El primer disseny de la web ha estat validat per un panel d’usuaris i utilitzat posteriorment amb alumnes durant el curs 2007-2008. Les observacions i suggeriments fets per aquests ja han estat incorporats en aquest document final. Una primera enquesta de satisfacció realitzada amb aquest alumnat permet concloure, a títol provisional donat lo reduït de la població enquestada, que l’alumnat mostra un grau de coneixement de les eines TIC suficient i que consideren positiva la incorporació de materials multimèdia com a recurs educatiu. A més a més, la realització d’aquest projecte i la seva aplicació a l’aula ha estat presentada en dues ponències al “Congreso Internacional de Docencia y Innovación Universitaria”.

Síntesi de siRNAs (short interfering RNAs) modificats amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques i avaluació de la seva activitat in vitro en cultius cel•lulars i de la seva estabilitat en sèrum humà. Disseny de siRNAs dirigits a la inhibició de l'expressió de mutacions de l'oncogen K-ras.

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Stanford University, EEUU, entre 2007 i 2009. El present projecte es basa 1) en la síntesi de cadenes d'ARN dirigides a la inhibició de l'expressió gènica per un mecanisme d'ARN d'interferència (siRNAs o short interefering RNAs) i 2) en l'avaluació de l'activitat in vitro d'aquests oligonucleòtids en cultius cel•lulars. Concretament, la meva recerca ha estat enfocada principalment a l'estudi de cadenes de siRNA modificades amb nucleobases 5-metil i 5-propinil pirimidíniques. Es tractava d'avaluar l'efecte que exerceixen els factors estèrics en el major groove (solc major) dels siRNAs sobre la seva activitat biològica. En aquest sentit, he dut aterme síntesi de fosforamidits de nucleòsis pirimidínics modificats a la posició C-5 de la nucleobase. A continuació he incorporat aquestes unitats nucleosídiques en cadenes d'ARN emprant un sintetitzador d’ADN/ARN i he estudiat l'estabilitat dels corresponents dúplexs d'ARN mitjançant experiments de desnaturalització tèrmica. Finalment he dut a terme experiments d'inhibició de l'expressió gènica en cèl.lules HeLa per tal d'avaluar l'activitat biològia d'aquests siRNAs modificats. Els resultats d'aquests estudis han posat de manifest que la presència de grups voluminosos com el propinil a l'extrem 5' del dúplex de siRNA (definit per la cadena guia o antisense) influeix de forma molt negativa en la seva activitat biològica. En canvi, grups menys voluminosos com el metil hi influeixen positivament, de manera que algunes de les cadenes sintetitzades han resultat ser més actives que els corresponents siRNAs naturals (wild type siRNAs). A més, aquest tipus de modificació contribueix positivament en l'estabilitat de cadenes de siRNA en sèrum humà. Aquest treball ha estat publicat (Terrazas, M.; Kool, E.T. "Major Groove Modifications Improve siRNA Stability and Biological Activity" Nucleic Acids Res. 2009, in press).

Avaluació de la teratogènia in vitro mitjançant el cultiu d’embrions sencers (WEC)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Charité - Universitätsmedizin Berlin, Alemanya, entre novembre i desembre del 2007. En aquest treball es presenta el protocol a seguir per a dur a terme el cultiu d’embrions sencers in vitro (Whole Embryo Culture, WEC). Amb aquest protocol es pretén implementar la tècnica del WEC en el laboratori de la Unitat de Toxicologia de la Facultat de Farmàca (UB), seguint la metodologia apresa durant l’estada i deixant per escrit tots els passos seguits i el material i la metodologia concreta de cadascun d’ells. En el WEC es cultiven embrions de rata de 9.5 dies durant 48h en ampolles rotatòries en un medi líquid i amb una fase gasosa controlats. Durant el cultiu, tenen lloc dos processos principals: el plegament de l’embrió i l’organogènesi. Els embrions durant els dos dies que dura el cultiu es pleguen en els plans transversal i sagital, passant d’un embrió pla a un altre de cilíndric en forma de “C”. En aquest període, a més, es produeixen importants processos d’organogènesi com la neurulació, la formació de la cresta neural, dels somites, dels vasos sanguinis - el cor inclòs- i de la sang. Es comencen a formar la placoda nasal, la vesícula oftàlmica, la vesícula òtica, les extremitats superiors i inferiors i la cua. En la memòria adjunta es descriuen amb detall els processos d'aparellament dels animals, preparació del material i del medi de cultiu, el procés d'aïllament del embrions en el dia 9.5, les condicions de cultiu i l'avaluació dels embrions en el dia 11.5. Finalment es presenten resultats d'embrions en situació control amb un correcte desenvolupament i es mostra com, al final de l'estada, es va aconseguir el cultiu d’embrions control amb un desenvolupament correcte i estadísticament sense diferències respecte als diferents paràmetres mesurats en comparació amb els embrions control de la Charité-Universitätsmedizin de Berlin.

Determinació de l'eficàcia de soques de Bacillus sp. en el control de Stemphylium vesicarium en assajos in vitro i ex vivo

L’estemsiliosi de la perera és una malaltia fúngica d’una gran importància econòmica a la zona del centre i sud d’Europa. És comparable al motejat de la pomera i pot arribar a assolir el 90 % de pèrdues en pressions elevades de la malaltia. S’ha comprovat que els tractaments amb fungicides presenten una eficàcia de control limitada, i que les mesures sanitàries i de control biològic generen resultats que plantegem com a una eina més a utilitzar en en la integració de mètodes de control. L’objectiu del treball és determinar l’eficàcia de control de Stemphylium vesicarium a partir de diferents soques de Bacilus subtilis en assatjos en situacions controlades

Comparative sensitivity of tumor and non-tumor cell lines as reliable approach for in vitro cytotoxicity screening of lysine-based surfactants with potential pharmaceutical applications

Surfactants are used as additives in topical pharmaceuticals and drug delivery systems. The biocompatibility of amino acid-based surfactants makes them highly suitable for use in these fields, but tests are needed to evaluate their potential toxicity. Here we addressed the sensitivity of tumor (HeLa, MCF-7) and non-tumor (3T3, 3T6, HaCaT, NCTC 2544) cell lines to the toxic effects of lysine-based surfactants by means of two in vitro endpoints (MTT and NRU). This comparative assay may serve as a reliable approach for predictive toxicity screening of chemicals prior to pharmaceutical applications. After 24-h of cell exposure to surfactants, differing toxic responses were observed. NCTC 2544 and 3T6 cell lines were the most sensitive, while both tumor cells and 3T3 fibroblasts were more resistant to the cytotoxic effects of surfactants. IC50-values revealed that cytotoxicity was detected earlier by MTT assay than by NRU assay, regardless of the compound or cell line. The overall results showed that surfactants with organic counterions were less cytotoxic than those with inorganic counterions. Our findings highlight the relevance of the correct choice and combination of cell lines and bioassays in toxicity studies for a safe and reliable screen of chemicals with potential interest in pharmaceutical industry.

In vitro antitumor activity of methotrexate via pH-sensitive chitosan nanoparticles

Nanoparticles with pH-sensitive behavior may enhance the success of chemotherapy in many cancers by efficient intracellular drug delivery. Here, we investigated the effect of a bioactive surfactant with pH-sensitive properties on the antitumor activity and intracellular behavior of methotrexate-loaded chitosan nanoparticles (MTX-CS-NPs). NPs were prepared using a modified ionotropic complexation process, in which was included the surfactant derived from Nα,Nε-dioctanoyl lysine with an inorganic lithium counterion. The pH-sensitive behavior of NPs allowed accelerated release of MTX in an acidic medium, as well as membrane-lytic pH-dependent activity, which facilitated the cytosolic delivery of endocytosed materials. Moreover, our results clearly proved that MTX-CSNPs were more active against the tumor HeLa and MCF-7 cell lines than the free drug. The feasibilty of using NPs to target acidic tumor extracellular pH was also shown, as cytotoxicity against cancer cells was greater in a mildly acidic environment. Finally, the combined physicochemical and pH-sensitive properties of NPs generally allowed the entrapped drug to induce greater cell cycle arrest and apoptotic effects. Therefore, our overall results suggest that pH-sensitive MTX-CS-NPs could be potentially useful as a carrier system for tumor and intracellular drug delivery in cancer therapy.

Impaired uptake of glutathione by hepatic mitochondria from chronic ethanol-fed rats. Tracer kinetic studies in vitro and in vivo and susceptibility to oxidant stress.

Isolated hepatocytes incubated with [35S]-methionine were examined for the time-dependent accumulation of [35S]-glutathione (GSH) in cytosol and mitochondria, the latter confirmed by density gradient purification. In GSH-depleted and -repleted hepatocytes, the increase of specific activity of mitochondrial GSH lagged behind cytosol, reaching nearly the same specific activity by 1-2 h. However, in hepatocytes from ethanol-fed rats, the rate of increase of total GSH specific radioactivity in mitochondria was markedly suppressed. In in vivo steady-state experiments, the mass transport of GSH from cytosol to mitochondria and vice versa was 18 nmol/min per g liver, indicating that the half-life of mitochondrial GSH was approximately 18 min in controls. The fractional transport rate of GSH from cytosol to mitochondria, but not mitochondria to cytosol, was significantly reduced in the livers of ethanol-fed rats. Thus, ethanol-fed rats exhibit a decreased mitochondrial GSH pool size due to an impaired entry of cytosol GSH into mitochondria. Hepatocytes from ethanol-fed rats exhibited a greater susceptibility to the oxidant stress-induced cell death from tert-butylhydroperoxide. Incubation with glutathione monoethyl ester normalized the mitochondrial GSH and protected against the increased susceptibility to t-butylhydroperoxide, which was directly related to the lowered mitochondrial GSH pool size in ethanol-fed cells.

In vitro susceptibility to pentavalent antimony in Leishmania infantum strains is not modified during in vitro or in vivo passages but is modified after host treatment with meglumine antimoniate

Background: Leishmaniasis is a common parasitic disease in Southern Europe, caused by Leishmania infantum. The failures of current treatment with pentavalent antimonials are partially attributable to the emergence of antimony-resistant Leishmania strains. This study analyses the in vitro susceptibility to pentavalent antimony of intracellular amastigotes from a range of L. infantum strains, derived from the same infected animal, during in vitro and in vivo passages and after host treatment with meglumine antimoniate. Results: SbV-IC50 values for strains from two distinct isolates from the same host and one stock after two years of culture in NNN medium and posterior passage to hamster were similar (5.0 ± 0.2; 4.9 ± 0.2 and 4.4 ± 0.1 mgSbV/L, respectively). In contrast, a significant difference (P < 0.01, t test) was observed between the mean SbV-IC50 values in the stocks obtained before and after treatment of hosts with meglumine antimoniate (4.7 ± 0.4 mgSbV/L vs. 7.7 ± 1.5 mgSbV/L). Drug-resistance after drug pressure in experimentally infected dogs increased over repeated drug administration (6.4 ± 0.5 mgSbV/L after first treatment vs. 8.6 ± 1.4 mgSbV/L after the second) (P < 0.01, t test). Conclusions: These results confirm previous observations on strains from Leishmania/HIV co-infected patients and indicate the effect of the increasing use of antimony derivatives for treatment of canine leishmaniasis in endemic areas on the emergence of Leishmania antimony-resistant strains.

Ansiedad y depresión en parejas que incian un tratamiento de fecundación in vitro (FIV): rol de las estrategias de afrontamiento

Living with infertility and its emotional impact in couples has been frequently investigated. The objective of the present study was to establish in couples that initiate an IVF treatment:(1) their coping profile, anxiety level (State-anxiety; Trait-anxiety) and depression symptomatology;(2) the explanatory power of coping strategies over anxiety and depression levels, depending on gender. Method: we used a transversal study with 92 couples that begun an IVF treatment in the Assisted Reproduction Unit of the Hospital Clinic. All of them respond to the Spanish adaptation of the CRI-A, the STAI and the BDI-I. Results: the IVF population in comparison to the normal sample use less coping strategies and presents lower levels of anxiety and depression. Women IVF in comparison with man employ further avoidance strategies and present a higher score in depression and state-anxiety. Even when some exceptions exist, anxiety and depression levels are not well explained by coping strategies. Conclusions: It has been shown that the use of coping strategies on the IVF population are lower than in normative sample. Most of the couples present low anxiety (state / trait) and depression levels, and just a low percentage present scores that can require clinical attention. Key words: Infertility / IVF / Coping strategies / State anxiety / Trait anxiety / depression.

Establishment of an in vitro photoassay using THP-1 cells and IL-8 to discriminate photoirritants from photoallergens

At present, there are no in vivo or in vitro methods developed which has been adopted by regulatory authorities to assess photosensitization induced by chemicals. Recently, we have proposed the use of THP-1 cells and IL-8 release to identify the potential of chemicals to induce skin sensitization. Based on the assumption that sensitization and photosensitization share common mechanisms, the aim of this work was to explore the THP-1 model as an in vitro model to identify photoallergenic chemicals. THP-1 cells were exposed to 7 photoallergens and 3 photoirritants and irradiated with UVA light or kept in dark. Non phototoxic allergens or irritants were also included as negative compounds. Following 24 h of incubation, cytotoxicity and IL-8 release were measured. At subtoxic concentrations, photoallergens produced a dose-related increase in IL-8 release after irradiation. Some photoirritants also produced a slight increase in IL-8 release. However, when the overall stimulation indexes of IL-8 were calculated for each chemical, 6 out of 7 photoallergens tested reached a stimulation index above 2, while the entire set of negative compounds had stimulation indexes below 2. Our data suggest that this assay may become a useful cell-based in vitro test for evaluating the photosensitizing potential of chemicals.