Characterization of a dual-energy X-ray absorptiometry system for soft tissues assessment and their correlations with metabolic state

Il crescente utilizzo di sistemi di analisi high-throughput per lo studio dello stato fisiologico e metabolico del corpo, ha evidenziato che una corretta alimentazione e una buona forma fisica siano fattori chiave per la salute. L'aumento dell'età media della popolazione evidenzia l'importanza delle strategie di contrasto delle patologie legate all'invecchiamento. Una dieta sana è il primo mezzo di prevenzione per molte patologie, pertanto capire come il cibo influisce sul corpo umano è di fondamentale importanza. In questo lavoro di tesi abbiamo affrontato la caratterizzazione dei sistemi di imaging radiografico Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA). Dopo aver stabilito una metodologia adatta per l'elaborazione di dati DXA su un gruppo di soggetti sani non obesi, la PCA ha evidenziato alcune proprietà emergenti dall'interpretazione delle componenti principali in termini delle variabili di composizione corporea restituite dalla DXA. Le prime componenti sono associabili ad indici macroscopici di descrizione corporea (come BMI e WHR). Queste componenti sono sorprendentemente stabili al variare dello status dei soggetti in età, sesso e nazionalità. Dati di analisi metabolica, ottenuti tramite Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) su campioni di urina, sono disponibili per circa mille anziani (provenienti da cinque paesi europei) di età compresa tra i 65 ed i 79 anni, non affetti da patologie gravi. I dati di composizione corporea sono altresì presenti per questi soggetti. L'algoritmo di Non-negative Matrix Factorization (NMF) è stato utilizzato per esprimere gli spettri MRS come combinazione di fattori di base interpretabili come singoli metaboliti. I fattori trovati sono stabili, quindi spettri metabolici di soggetti sono composti dallo stesso pattern di metaboliti indipendentemente dalla nazionalità. Attraverso un'analisi a singolo cieco sono stati trovati alti valori di correlazione tra le variabili di composizione corporea e lo stato metabolico dei soggetti. Ciò suggerisce la possibilità di derivare la composizione corporea dei soggetti a partire dal loro stato metabolico.

Temperature effects on larval growth and survival in five species of Caribbean Echinoids

Under the global change scenario, the possible effects of ocean warming were investigated on the larvae of five species of Caribbean Echinoids: Echinometra lucunter, Echinometra viridis, Clypeaster rosaceus, Tripneustes ventricosus and Lytechinus williamsi. Their thermal tolerance was evaluated rearing them for six days under different temperature regimes (26, 28, 30, 32, 34, 36°C). The larval sensitivity to the treatments was evaluated on the base of survival and growth. The rearing at higher temperatures has revealed a great suffering state of the larvae by inducing both reduction of live larvae and abnormality in their development. The extent of impact of the treatments varied from species to species, evidencing different levels of thermal tolerance. Anyway, higher temperature treatments have shown a general lethal threshold at about 34°C for most of the species. As an exception, the lethal threshold of Echinometra species was 36°C, few larvae of which being still capable of survive at the temperature of 34°C. The studies have also analyzed the effect of water warming on the larvae growth in terms of size and symmetry. The results put in evidence the presence of a critical upper temperature (about 32°C) at which the larvae of all species reveal a great suffering state that translates in the reduction of size (i.e., of body, stomach and postero-dorsal arm) and abnormalities (i.e., strong difference in the lengths of the two postero-dorsal arms). As sea surface temperatures are predicted to increase of 4-5°C by 2100, the high percentage of abnormal larvae and their scarce survival observed at 32- 34°C treatments indicate that the early stages of these species could be affected by future global warming.

Transgenerational effects of temperature on egg and larval development in Cyprinodon variegatus

Transgenerational plasticity (TGP), a type of maternal effect, occurs when the environment experienced by one or both the parents prior to fertilization directly translates, without changing DNA sequences, into changes in offspring reaction norms. Evidence of such effects has been found in several traits throughout many phyla, and, although of great potential importance - especially in a time of rapid climate change - TGP in thermal growth physiology had never been demonstrated for vertebrates until the first experiment on thermal TGP in sheepshead minnows, who, given sufficient time, adaptively program their offspring for maximal egg viability and growth at the temperature experienced before fertilization. This study on sheepshead minnows from South Carolina and Connecticut investigates how population, parent temperature, and offspring temperature affect egg production, size, viability, larval survival and growth rates, whether these effects provide evidence of TGP, and whether and how they vary with length of exposure time (5, 12, 19, 26, 33 and 43 days) of the parents to the new experimental temperatures of either 26°C or 32°C. Several results are consistent with those obtained in the previous TGP study, which outline a sequence of events consisting of an initial adjustment period to the new temperatures, in which egg production decreases and no signs of TGP are present, followed by a shift to TGP (towards 26-33 days of exposure) in which parents start to produce more eggs which are better adapted to the new thermal environment. Other results present new information, such as signs of TGP in the parent temperature effect on egg sizes already around 20 days of exposure. The innovative idea of populations being able to adapt to rapidly shifting environments through non-genetic mechanisms such as TGP opens new possibilities of survival of species and will have important implications on ecology, physiology, and contemporary evolution.

Electrospun scaffolds for regeneration of musculoskeletal interface tissues

L’apparato muscolo scheletrico è composto da strutture muscolari, articolari e ossee. Tali tessuti sono molto diversi tra loro e hanno proprietà meccaniche estremamente variabili, pertanto presentano una transizione graduale in corrispondenza della loro giunzione, onde evitare l’insorgere di concentrazioni di tensione. L’evoluzione ha portato alla formazione di particolari interfacce che permettono la corretta trasmissione dei carichi distribuendo le tensioni su una superficie più ampia in corrispondenza della giunzione. Le interfacce che vanno a inserirsi nell’osso vengono definite entesi e in particolare, in questa review, analizzeremo il caso di quelle tra tendini/legamenti e osso. In questo lavoro ci siamo anche concentrati sulla giunzione miotendinea, ovvero tra muscolo e tendine. Sono numerose le lesioni che riguardano muscoli, ossa, tendini o legamenti e molto spesso l’infortunio avviene a livello della giunzione. Quando ciò accade vi sono diverse strade, ciascuna con i suoi vantaggi e svantaggi: sutura, autograft, allograft o xenograft. Oltre a queste soluzioni si è fatta gradualmente più spazio la possibilità di realizzare degli scaffold che vadano temporaneamente a sostituire la parte danneggiata e a promuovere la sua rigenerazione, degradandosi man mano. L’elettrofilatura (Elettrospinning) è un processo produttivo che negli ultimi decenni si è affermato come tecnica per la fabbricazione di questi scaffold, fino a diventare uno tra i principali processi utilizzati dai ricercatori in questo campo. Questa tecnica infatti permette di realizzare scaffold di nanofibre porose utilizzando polimeri biodegradabili e soprattutto biocompatibili. Lo scopo della review è proprio quello di scoprire tutti i lavori e gli studi che utilizzano l’elettrofilatura per realizzare degli scaffold per interfacce, delineando così lo stato dell’arte sui progressi fatti e sulle varie tecniche utilizzate.