Relógios biológicos e padrões de alimentação em camundongos normais e com sobrepeso

A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1.

Advantages and Versatility of Fluorescence-Based Methodology to Characterize the Functionality of LDLR and Class Mutation Assignment

Familial hypercholesterolemia (FH) is a common autosomal codominant disease with a frequency of 1:500 individuals in its heterozygous form. The genetic basis of FH is most commonly mutations within the LDLR gene. Assessing the pathogenicity of LDLR variants is particularly important to give a patient a definitive diagnosis of FH. Current studies of LDLR activity ex vivo are based on the analysis of I-125-labeled lipoproteins (reference method) or fluorescent-labelled LDL. The main purpose of this study was to compare the effectiveness of these two methods to assess LDLR functionality in order to validate a functional assay to analyse LDLR mutations. LDLR activity of different variants has been studied by flow cytometry using FITC-labelled LDL and compared with studies performed previously with I-125-labeled lipoproteins. Flow cytometry results are in full agreement with the data obtained by the I-125 methodology. Additionally confocal microscopy allowed the assignment of different class mutation to the variants assayed. Use of fluorescence yielded similar results than I-125-labeled lipoproteins concerning LDLR activity determination, and also allows class mutation classification. The use of FITC-labelled LDL is easier in handling and disposal, cheaper than radioactivity and can be routinely performed by any group doing LDLR functional validations.

Quantificação das células estreladas ativadas / miofibroblastos e análise da apoptose das células do fígado durante a terapia celular na fibrose hepática em ratos

A fibrose hepática é o resultado de uma resposta cicatrizante frente a repetidas lesões no fígado, e é caracterizada pelo acúmulo excessivo de proteínas da matriz extracelular (MEC) no parênquima hepático, incluindo colágeno, fibronectina, elastina, laminina e proteoglicanos, com a participação de diferentes populações celulares do fígado. As principais células responsáveis pela síntese de proteínas da MEC na fibrose hepática são as células estreladas hepáticas ativadas e os miofibroblastos, que surgem após estímulo inflamatório e são caracterizadas pela expressão de alfa-actina de músculo liso (α-SMA). Sabe-se que durante a progressão da fibrose hepática, ocorre a morte de hepatócitos e sua substituição por células fibrogênicas α-SMA+. A apoptose dessas células fibrogênicas é de grande relevância para a regressão da fibrose e regeneração hepática. Nos últimos anos, a terapia com células tronco de medula óssea tem sido utilizada para estimular a regeneração hepática em diferentes modelos experimentais e protocolos clínicos. A fração mononuclear da medula óssea adulta possui duas populações de células-tronco importantes no tratamento de diversas doenças hepáticas: células-tronco hematopoiéticas e células-tronco mesenquimais. O objetivo deste estudo foi analisar a expressão de α-SMA e o processo de apoptose de células hepáticas durante a fibrose hepática induzida por ligadura do ducto biliar (LDB) e após o transplante de células mononucleares de medula óssea (CMMO). Os fígados foram coletados de ratos dos seguintes grupos: normal, 14 dias de LDB, 21 dias de LDB e animais que receberam CMMO após 14 dias de LDB, e foram analisados após 7 dias (totalizando 21 dias de LDB). Para quantificar a expressão de α-SMA por células fibrogênicas nos grupos experimentais, foi realizada imunoperoxidase para α-SMA, seguida de morfometria no programa Image Pro Plus. Para analisar a apoptose nas células hepáticas, foi realizada imunoperoxidase e Western Blotting (WB) para caspase-3 (proteína apoptótica) e imunofluorescência com dupla-marcação para caspase-3 e α-SMA, seguida de observação em microscópio confocal. Os resultados da quantificação de α-SMA por morfometria mostraram que a expressão de α-SMA aumentou significativamente 14 e 21 dias após a LDB. Entretanto, essa expressão diminuiu significativamente no grupo tratado com CMMO, que apresentou parênquima hepático mais preservado em relação ao grupo com 21 dias de LDB. Os resultados de imunoperoxidase, WB e microscopia confocal para expressão de caspase-3 demonstraram que essa proteína diminuiu nos animais fibróticos com 14 e 21 dias de LDB com relação ao grupo normal, e estava significativamente elevada no grupo tratado com CMMO. A análise por microscopia confocal demonstrou que algumas células coexpressaram α-SMA e caspase-3 nos animais tratados com CMMO, sugerindo a morte de células fibrogênicas e remodelamento do parênquima hepático.

Análise da expressão de laminina durante o transplante de células mononucleares de medula óssea em ratos hepatectomizados

A medula óssea adulta possui duas populações de células-tronco importantes no tratamento de diversas doenças hepáticas: células-tronco hematopoiéticas (CTHs) e células-tronco mesenquimais. A regeneração do fígado após a hepatectomia é um processo complexo que requer a proliferação de todas as células hepáticas. Fatores de crescimento, citocinas e componentes da matriz extracelular são elementos-chave nesse processo. As lamininas são uma família de proteínas de matriz extracelular, com funções adesivas e quimiotáticas pelo recrutamento de integrinas e outros receptores de superfície celular. No fígado normal, a laminina é expressa nas veias porta e centrolobular. O objetivo desse estudo foi investigar a expressão de laminina durante a regeneração hepática induzida por hepatectomia parcial e após o transplante de células mononucleares de medula óssea. As células mononucleares de medula óssea foram obtidas dos fêmures e tíbias de ratos, isoladas, marcadas com DAPI e injetadas pela veia porta em ratos recém-hepatectomizados. Os fígados foram coletados 15 minutos, 1 dia e 3 dias após a hepatectomia e o transplante de células de medula óssea e congelados. Os cortes foram imunomarcados com anticorpos primários anti-CD34 e anti-laminina de rato e observados em microscópio confocal de varredura a laser. Os resultados mostraram que 15 minutos após a hepatectomia parcial, as células-tronco hematopoiéticas CD34+ transplantadas foram encontradas em contato com a laminina localizada nas veias porta e centrolobular, indicando que a laminina poderia participar na adesão inicial das células-tronco a esses vasos logo após o seu transplante. Além disso, 1 e 3 dias após a hepatectomia, as células mononucleares de medula óssea transplantadas foram observadas nos sinusóides hepáticos expressando laminina. Esses resultados sugerem que a laminina pode ser um componente da matriz extracelular importante para a adesão e enxerto de células de medula óssea no fígado após uma lesão. Nós também analisamos a expressão de osteopontina (OPN) em células de medula óssea e CTHs. Os resultados por microscopia confocal demonstraram que a maioria das células mononucleares de medula óssea recém-isoladas expressa quantidades variáveis de OPN. Além disso, algumas CTHs CD34+ também expressam OPN. Após 1 e 4 dias de cultura, observamos uma diminuição de células expressando CD34, e um aumento na expressão de OPN pelas células mononucleares de medula óssea.

Características morfológicas de vermes adultos machos e fêmeas de Schistosoma mansoni recuperados de camundongos desnutridos e deficientes em óxido nítrico

Esquistossomose e desnutrição são graves problemas de saúde pública nos países em desenvolvimento. A esquistossomose provoca uma série de morbidades, que é influenciada, em grande maioria, pela natureza do estímulo à resposta imunológica e ao estado nutricional do hospedeiro. Durante a infecção esquistossomótica, a resposta imune produz citocinas que são liberadas e estimulam a produção de óxido nítrico. Numerosos estudos demonstraram que o estado nutricional e a resposta imune afetam as características fenotípicas dos vermes adultos. No entanto, se o óxido nítrico desempenha um papel neste fenômeno é desconhecido. Neste estudo, os camundongos do tipo selvagem (grupo controle) e camundongos knockout com deficiência na produção de óxido nítrico foram alimentados com uma dieta comercial (UNILAB) ou uma dieta básica regional, dieta com baixa concentração de proteína (7,87%). Por meio de um sistema digital de análise de imagem (Image Pro Plus, USA) e microscopia confocal, estudou-se a morfologia da ventosa oral, tegumento e o sistema reprodutor de vermes machos e fêmeas. Vermes machos e fêmeas recuperados de camundongos desnutridos com deficiência de oxido nítrico mostraram descamação do tegumento. A superfície dorsal de vermes desnutridos machos apresentaram tubérculos irregulares, distribuídos de forma desigual, e escassos. O sistema reprodutivo de vermes fêmeas desnutridas não demonstrou alterações morfológicas. No entanto, os machos deste grupo exibiram menor número de células no processo de diferenciação dentro dos lobos testiculares. Em conclusão, nossos resultados sugerem que a deficiência de produção de óxido nítrico não induz alterações morfológicas em nível do tegumento e do sistema reprodutor de vermes machos. Em contraste, a desnutrição é responsável por tais alterações morfológicas, principalmente no sistema reprodutivo e na ventosa oral.

Formação de biofilmes por Enterococcus faecium sensível e multirresistente aos antimicrobianos: características à proteômica

Enterococcus faecium tem se destacado no cenário das infecções hospitalares, particularmente, amostras portadoras de características de multirresistência. Apesar de serem responsabilizados como agentes etiológicos em diferentes quadros clínicos, fatores associados a patogênese das infecções ainda não estão esclarecidos. Entretanto, sabe-se que a capacidade de formação de biofilmes pode ser responsabilizada como um dos atributos capazes de promover o papel patogênico desses microrganismos. Assim sendo, este estudo se propôs a investigar a capacidade de formação de biofilmes por duas amostras de E. faecium: SS-1274 (derivada da amostra tipo da espécie) e CL-6729 (multirresistente e pertencente a um complexo clonal globalmente disperso). As amostras foram caracterizadas fenotipica e genotipicamente para confirmação da identificação, determinação da susceptibilidade a 17 antimicrobianos, caracterização da concentração mínima inibitória para ampicilina, gentamicina e vancomicina, determinação do genótipo vanA e detecção de genes associados a expressão dos genes asa1, cylA, esp, gelE e hyl. A análise quantitativa da formação por 24h e 72h dos biofilmes foi realizada por metodologia do cristal violeta, em placas de microtitulação de poliestireno. Foram construídas curvas de formação pela avaliação da DO570nm das preparações coradas por cristal violeta em períodos de tempo de 2h a 74h. A influência de subCMIs de ampicilina, gentamicina e vancomicina na formação de biofilmes de E. faecium foi também caracterizada em ensaios de quantificação da biomassa. A presença de DNA e proteínas foi avaliada em ensaios de destacamento e por fluorimetria. A arquitetura, distribuição espacial e reação aos fluorocromos Syto9 e SYPRO Ruby Protein foram evidenciadas por microscopia confocal de varredura a laser. Análises proteômicas através da avaliação por SDS-PAGE e por ESI-Q-TOF também foram empregadas para avaliação de biofilmes versus crescimento planctônico. Nossos resultados demonstraram que a amostra CL-6729 apresentou uma maior biomassa nos tempos analisados. Apesar da menor quantidade de biomassa da amostra SS-1274, o perfil da curva de formação foi semelhante a CL-6729. As análises da matriz por ensaios quantitativos e microscopia confocal revelaram que proteína parece ser um importante constituinte para ambas as amostras, entretanto biofilmes formados na presença de da CMI e durante 24h, parecem sofrer alterações na constituição. Os resultados relativos às espectrometrias de massa sugerem que células de biofilmes de E. faecium podem também estar metabolicamente ativas, devido a identificação de um considerável número de proteínas relacionadas ao metabolismo e divisão celular, similarmente às células planctônicas. No entanto, investigações complementares são necessárias para quantificar as diferenças relacionadas a sua expressão. Foi observado que ambas as amostras independente das variações fenotípicas e genotípicas são capazes de formar biofilmes maduros exibindo constituição e arquitetura similares. Entretanto, nossos resultados sugeriram que cada amostra responde as diferentes situações de acordo com seus determinantes de virulência e resistência.

Relationship between trichosanthin cytotoxicity and its intracellular concentration

Trichosanthin (TCS) is a type I ribosome-inactivating protein with board spectrum of biological activity. Toxicity of this compound differs in different cell lines and this study examined the cause of such difference. It is generally believed that TCS toxicity is mediated through intracellular ribosome inactivation. Therefore, TCS toxicity should be determined by the amount inside cells rather than outside. Three different cell types IC21, JAR and Vero cell lines were chosen with high, medium and low sensitivity to TCS. Intracellular concentrations of fluorescein isothiocyanate labeled TCS were determined by laser scanning confocal microscopy. A good relationship was demonstrated between intracellular TCS concentration and toxicity. Highest intracellular concentration was found in IC21, followed by JAR, and lowest in Vero cells. When the intracellular TCS concentrations in these cells were reduced by using a competitive inhibitor to block cell entry, cytotoxicity was not observed. In conclusion, there is strong evidence to indicate that cytotoxicity of TCS is dependent on its intracellular concentration. Variation of cytotoxicity in different cells may be related to the mechanisms affecting its internalization. (C) 2002 Published by Elsevier Science Ireland Ltd.

口腔移植材料与成骨细胞相容性的激光共聚焦显微镜观察

下载PDF阅读器目的:观察不同处理的钛金属表面与成骨细胞的生物相容性.方法:利用共聚焦显微镜荧光信号通过物镜返回光电倍增管成像的原理,获取不透光的钛金属表面图像,对钛金属表面(打磨、喷砂、喷砂酸蚀表面)接种的成骨细胞骨架进行荧光标记,并用共聚焦显微镜获取荧光图像,观察细胞和钛金属表面的生物相容性,并且通过逐渐深入的多层扫描,探索细胞和移植材料结合的进一步信息.结果:喷砂表面适合成骨细胞的贴附和生长.结论: 钛金属与成骨细胞的结合情况主要与金属表面的物理形态有关.

Biofunctionalization of PET/SiO2 surfaces for single molecule experiments and medical applications

PET/SiO2 layers were chemically modified to maintain immobilization of functional single molecules. GFP molecules provide an ideal system due to their stability and intrinsic fluorescence. GFP in vivo biotinylated within its NH2-terminal region and attached on the substrate via the biotinstreptavidin bond was further investigated with confocal microscopy, atomic force microscopy (AFM) and spectroscopic ellipsometry (SE). AFM revealed monolayered donut-like structures representing assemblies of biotinstreptavidinbiotinGFP immobilized onto PET/SiO2 surfaces via mPEG. In particular, regions with an approximate height of 12 nm, which approaches the molecular dimensions of the above complex given by molecular modeling, could be detected. The dimensions of the donut-like structures suggest a close-to-each-other positioning of the GFP molecules - which, however, retain their functionality, as evidenced by confocal microscopy. © 2011 World Scientific Publishing Company.

Characterization of the Rana grylio virus 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase and its novel role in suppressing virus-induced cytopathic effect

The 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase (3 beta-HSD) isoenzymes play a key role in cellular steroid hormone synthesis. Here, a 3 beta-HSD gene homolog,was cloned from Rana grylio virus (RGV), a member of family Iridoviridae. RGV 3 beta-HSD gene has 1068 bp, encoding a 355 aa predicted protein. Transcription analyses showed that RGV 3 beta-HSD gene was transcribed immediate-early during infection from an initiation site 19 nucleotides upstream of the translation start site. Confocal microscopy revealed that the 3 beta-HSD-EGFP fusion protein was exclusively colocalized with the mitochondria marker (pDsRed2-Mito) in EPC cells. Upon morphological observation and MTT assay, it was revealed that overexpression of RGV 3 beta-HSD in EPC cells could apparently suppress RGV-induced cytopathic effect (CPE). The present studies indicate that the RGV immediate-early 3 beta-HSD gene encodes a mitochondria-localized protein, which has a novel role in suppressing virus-induced CPE. All these suggest that RGV 3 beta-HSD might be a protein involved in host-virus interaction. @ 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

A new potential radiosensitizer- multi-walled carbon nanotubes modified by ammonium persulfate

Here we prepare carbon nanotubes modified with ammonium persulfate, very short carbon nanotubes with 50-100 nanometer length was obtained, and the higher P potential of 52 mV was detected, these supporting the successful modification. HeLa cells were irradiated with P rays via adding or absent above functionalized carbon nanotubes (f- WCNTs) into cell culture medium with different concentration and radiation dosage. Confocal microscopy images and fluorescence-labeled DNA detection verified the successfully pure multi-walled carbon nanotubes (p-WCNTs) and f-WCNTs penetrated into cells. Compared with pure radiation, by MTT test, f-WCNTs induced cell death markedly with about 8.7 times higher than former one under little dose of radiation; meanwhile, no obvious toxicity was observed both in p-WCNTs and f-WCNTs without of radiation exposure. We hypothesized that large amount of hydroxyl and carbonyl organs on the surface of very short f-WCNTs changed into free radicals result from radiations led cell damage. These implied that f-WCNTs could be regarded as a new radiosensitizer.

Characterization of structure and diffusion behaviour of Ca-alginate beads prepared with external or internal calcium sources

Ca-alginate beads were prepared with either external or internal calcium sources. The structures of both beads were investigated with the aid of scanning electron microscopy (SEM) and confocal microscopy. It was shown that the beads with internal calcium source had a looser structure and bigger pore size than those with external calcium source. The attempts to interpret the difference were carried out by determining the Ca content within the beads at various times, which indicated that it was the different gelation mechanisms that caused the difference of structures of both beads. Furthermore, it was also found that the diffusion rate of haemoglobin (Hb) within the beads with an internal calcium source was faster than that of the beads with an external one, which was consistent with the observation of their structures.

Construction of hollow DNA/PLL microcapsule as a dual carrier for controlled delivery of DNA and drug

DNA/poly-L-lysine (PLL) capsules were constructed through a layer-by-layer (LbL) self-assembly of DNA and PLL on CaCO3 microparticles, and then used as dual carriers for DNA and drug after dissolution of carbonate cores. The permeability of DNA/PLL microcapsules was investigated with fluorescence probes with different molecular weights by confocal microscopy. The result revealed that the fluorescence probes were able to penetrate the capsule walls even its molecular weight up to 150 kDa. The resultant capsules were used to load drug model molecules-fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran (4 kDa) via spontaneous deposition mechanism.

Insulin nanoparticle preparation and encapsulation into poly(lactic-co-glycolic acid) microspheres by using an anhydrous system

Insulin has been encapsulated in poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres by solid-in-oil-in-oil (S/O/O) emulsion technique using DMF/corn oil as new solvent pairs. To get better encapsulation efficiency, insulin nanoparticles were prepared by the modified isoelectric point precipitation method so that it had good dispersion in the inner oil phase. The resulting microspheres had drug loading of 10% (w/w), while the encapsulation efficiency could be up to 90-100%. And the insulin release from the microspheres could last for 60 days. Microspheres encapsulated original insulin with the same method had lower encapsulation efficiency, and shorter release period. Laser scanning confocal microscopy indicated the insulin nanoparticle and original insulin had different distribution in microspheres. The results suggested that using insulin nanoparticle was better than original insulin for microsphere preparation by S/O/O method.

A DNA nanomachine induced by single-walled carbon nanotubes on gold surface

Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) can selectively induce human telomeric i-motif DNA formation at pH 7.0. Based on this property, we design a DNA nanomachine induced by SWNTs on gold surface. The motor DNA is human telomeric G-quadruplex DNA. The reversible hybridization between the motor DNA and its complementary human telomeric i-motif DNA can be modulated by SWNTs without changing solution pH. Up to now, to our knowledge, there is no report to show that a DNA nanomachine is induced by SWNTs or a DNA nanomachine can detect i-motif formation at pH 7.0. Our work may provide a new concept for designing an SWNT-induced DNA nanomachine and for the detection of i-motif DNA structure at pH 7.0. DNA hybridization, conformational transition and i-motif formation have been characterized on surface or in solution by fluorescence confocal microscopy, circular dichroism, DNA melting and gel electrophoresis. The folding and unfolding kinetics of the DNA nanomachine on gold surface were studied by Fourier transform-surface plasmon resonance (FT-SPR). All these results indicate that SWNTs can induce the DNA nanomachine to work efficiently and reversibly.