Growth hormone mitigates against lethal irradiation and enhances hematologic and immune recovery in mice and nonhuman primates.

Medications that can mitigate against radiation injury are limited. In this study, we investigated the ability of recombinant human growth hormone (rhGH) to mitigate against radiation injury in mice and nonhuman primates. BALB/c mice were irradiated with 7.5 Gy and treated post-irradiation with rhGH intravenously at a once daily dose of 20 microg/dose for 35 days. rhGH protected 17 out of 28 mice (60.7%) from lethal irradiation while only 3 out of 28 mice (10.7%) survived in the saline control group. A shorter course of 5 days of rhGH post-irradiation produced similar results. Compared with the saline control group, treatment with rhGH on irradiated BALB/c mice significantly accelerated overall hematopoietic recovery. Specifically, the recovery of total white cells, CD4 and CD8 T cell subsets, B cells, NK cells and especially platelets post radiation exposure were significantly accelerated in the rhGH-treated mice. Moreover, treatment with rhGH increased the frequency of hematopoietic stem/progenitor cells as measured by flow cytometry and colony forming unit assays in bone marrow harvested at day 14 after irradiation, suggesting the effects of rhGH are at the hematopoietic stem/progenitor level. rhGH mediated the hematopoietic effects primarily through their niches. Similar data with rhGH were also observed following 2 Gy sublethal irradiation of nonhuman primates. Our data demonstrate that rhGH promotes hematopoietic engraftment and immune recovery post the exposure of ionizing radiation and mitigates against the mortality from lethal irradiation even when administered after exposure.

Distribution, ecology, life history, genetic variation, and risk of extinction of nonhuman primates from Costa Rica

We examined the association between geographic distribution, ecological traits, life history, genetic diversity, and risk of extinction in nonhuman primate species from Costa Rica. All of the current nonhuman primate species from Costa Rica are included in the study; spider monkeys (Ateles geoffroyi), howling monkeys (Alouatta palliata), capuchins (Cebus capucinus), and squirrel monkeys (Saimiri oerstedii). Geographic distribution was characterized accessing existing databases. Data on ecology and life history traits were obtained through a literature review. Genetic diversity was characterized using isozyme electrophoresis. Risk of extinction was assessed from the literature. We found that species differed in all these traits. Using these data, we conducted a Pearson correlation between risk of extinction and ecological and life history traits, and genetic variation, for widely distributed species. We found a negative association between risk of extinction and population birth and growth rates; indicating that slower reproducing species had a greater risk of extinction. We found a positive association between genetic variation and risk of extinction; i.e., species showing higher genetic variation had a greater risk of extinction. The relevance of these traits for conservation efforts is discussed.

Dust accumulation in the canopy: a potential cause of dental microwear in primates.

Dental microwear researchers consider exogenous grit or dust to be an important cause of microscopic wear on primate teeth. No study to date has examined the accumulation of such abrasives on foods eaten by primates in the forest. This investigation introduces a method to collect dust at various heights in the canopy. Results from dust collection studies conducted at the primate research stations at Ketambe in Indonesia, and Hacienda La Pacifica in Costa Rica indicate that 1) grit collects throughout the canopy in both open country and tropical rain forest environments; and 2) the sizes and concentrations of dust particles accumulated over a fixed period of time differ depending on site location and season of investigation. These results may hold important implications for the interpretation of microwear on primate teeth.

Looking past the model species: diversity in gaze-following skills across primates.

Primates must navigate complex social landscapes in their daily lives: gathering information from and about others, competing with others for food and mates, and cooperating to obtain rewards as well. Gaze-following often provides important clues as to what others see, know, or will do; using information about social attention is thus crucial for primates to be competent social actors. However, the cognitive bases of the gaze-following behaviors that primates exhibit appear to vary widely across species. The ultimate challenge of such analyses will therefore be to understand why such different cognitive mechanisms have evolved across species.

Simultaneous transcranial magnetic stimulation and single-neuron recording in alert non-human primates.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a widely used, noninvasive method for stimulating nervous tissue, yet its mechanisms of effect are poorly understood. Here we report new methods for studying the influence of TMS on single neurons in the brain of alert non-human primates. We designed a TMS coil that focuses its effect near the tip of a recording electrode and recording electronics that enable direct acquisition of neuronal signals at the site of peak stimulus strength minimally perturbed by stimulation artifact in awake monkeys (Macaca mulatta). We recorded action potentials within ∼1 ms after 0.4-ms TMS pulses and observed changes in activity that differed significantly for active stimulation as compared with sham stimulation. This methodology is compatible with standard equipment in primate laboratories, allowing easy implementation. Application of these tools will facilitate the refinement of next generation TMS devices, experiments and treatment protocols.

Dietary inference from upper and lower molar morphology in platyrrhine primates.

The correlation between diet and dental topography is of importance to paleontologists seeking to diagnose ecological adaptations in extinct taxa. Although the subject is well represented in the literature, few studies directly compare methods or evaluate dietary signals conveyed by both upper and lower molars. Here, we address this gap in our knowledge by comparing the efficacy of three measures of functional morphology for classifying an ecologically diverse sample of thirteen medium- to large-bodied platyrrhines by diet category (e.g., folivore, frugivore, hard object feeder). We used Shearing Quotient (SQ), an index derived from linear measurements of molar cutting edges and two indices of crown surface topography, Occlusal Relief (OR) and Relief Index (RFI). Using SQ, OR, and RFI, individuals were then classified by dietary category using Discriminate Function Analysis. Both upper and lower molar variables produce high classification rates in assigning individuals to diet categories, but lower molars are consistently more successful. SQs yield the highest classification rates. RFI and OR generally perform above chance. Upper molar RFI has a success rate below the level of chance. Adding molar length enhances the discriminatory power for all variables. We conclude that upper molar SQs are useful for dietary reconstruction, especially when combined with body size information. Additionally, we find that among our sample of platyrrhines, SQ remains the strongest predictor of diet, while RFI is less useful at signaling dietary differences in absence of body size information. The study demonstrates new ways for inferring the diets of extinct platyrrhine primates when both upper and lower molars are available, or, for taxa known only from upper molars. The techniques are useful in reconstructing diet in stem representatives of anthropoid clade, who share key aspects of molar morphology with extant platyrrhines.

Locomotor head movements and semicircular canal morphology in primates.

Animal locomotion causes head rotations, which are detected by the semicircular canals of the inner ear. Morphologic features of the canals influence rotational sensitivity, and so it is hypothesized that locomotion and canal morphology are functionally related. Most prior research has compared subjective assessments of animal "agility" with a single determinant of rotational sensitivity: the mean canal radius of curvature (R). In fact, the paired variables of R and body mass are correlated with agility and have been used to infer locomotion in extinct species. To refine models of canal functional morphology and to improve locomotor inferences for extinct species, we compare 3D vector measurements of head rotation during locomotion with 3D vector measures of canal sensitivity. Contrary to the predictions of conventional models that are based upon R, we find that axes of rapid head rotation are not aligned with axes of either high or low sensitivity. Instead, animals with fast head rotations have similar sensitivities in all directions, which they achieve by orienting the three canals of each ear orthogonally (i.e., along planes at 90° angles to one another). The extent to which the canal configuration approaches orthogonality is correlated with rotational head speed independent of body mass and phylogeny, whereas R is not.

Dietary quality and encephalization in platyrrhine primates.

The high energetic costs of building and maintaining large brains are thought to constrain encephalization. The 'expensive-tissue hypothesis' (ETH) proposes that primates (especially humans) overcame this constraint through reduction of another metabolically expensive tissue, the gastrointestinal tract. Small guts characterize animals specializing on easily digestible diets. Thus, the hypothesis may be tested via the relationship between brain size and diet quality. Platyrrhine primates present an interesting test case, as they are more variably encephalized than other extant primate clades (excluding Hominoidea). We find a high degree of phylogenetic signal in the data for diet quality, endocranial volume and body size. Controlling for phylogenetic effects, we find no significant correlation between relative diet quality and relative endocranial volume. Thus, diet quality fails to account for differences in platyrrhine encephalization. One taxon, in particular, Brachyteles, violates predictions made by ETH in having a large brain and low-quality diet. Dietary reconstructions of stem platyrrhines further indicate that a relatively high-quality diet was probably in place prior to increases in encephalization. Therefore, it is unlikely that a shift in diet quality was a primary constraint release for encephalization in platyrrhines and, by extrapolation, humans.

Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.

Inferencia bayesiana sobre los parámetros de dispersión genéticos y ambientales en modelos animales con efectos maternos

Los modelos 'modelos animales con efectos maternos' (MAM) son modelos lineales mixtos que se utilizan para ajustar registros de caracteres bajo la influencia de efectos maternos. Uno de los desafíos más importantes en el marco de los MAM es la estimación de los parámetros de dispersión o 'componentes de (co) varianza' (CVC). En esta tesis se introducen desde una perspectiva bayesiana contribuciones teóricas y metodológicas con relación a la estimación de CVC para MAM sujetos a estructuras de covarianza novedosas. En primer lugar, se describe una implementación del análisis bayesiano jerárquico vía el algoritmo del muestreo de Gibbs. Luego, se considera una especificación conjugada diferente para la distribución a priori de la matriz de covarianza genética, basada en la distribución Wishart invertida generalizada, y se presenta una estrategia para determinar los correspondientes hiperparámetros. Esta estrategia fue comparada contra otras especificaciones a priori mediante un estudio de simulación estocástica, y produjo estimaciones precisas de los parámetros genéticos, con menores errores estándares y mejor tasa de convergencia. En segundo lugar, se presenta una formulación alternativa del MAM que incluye un parámetro de correlación ambiental entre pares de observaciones madre-progenie, y se desarrolla un procedimiento de estimación basado en un algoritmo de muestreo por grilla. El procedimiento fue programado y ejecutado exitosamente, y se obtuvo la primera estimación del parámetro de correlación con datos de campo para peso al destete en bovinos de carne. Por último, se considera el problema de la estimación de CVC en una población multirracial, donde en general es necesario especificar una estructura de covarianza heterogénea para los valores de cría. En particular, se demuestra que el modelo basado en la descomposición de la matriz de covarianza genética es equivalente al que deriva de la teoría genética cuantitativa. Además, se extiende el modelo para incluir efectos maternos y se describe la implementación de un análisis bayesiano jerárquico con el objetivo de estimar los CVC. El procedimiento fue implementado con éxito en datos experimentales de peso al destete y se obtuvieron por primera vez estimaciones para el conjunto completo de CVC.

Modelos animales para caracteres con efectos maternos, madres no identificadas e información incompleta

La evaluación genética para caracteres de crecimiento pre - destete requiere ajustar modelos animales con efectos maternos (MAM). Tanto la estimación paramétrica de la variabilidad como la evaluación genética mediante MAM son realizadas empleando datos de campo, muchos de los cuales no poseen información completa para todas las variables explicativas maternas. Es común no contar con la identificación de madres (biológicas y/o receptoras), de abuelas maternas y, consecuentemente, de la edad de la madre (EM). Este problema es bien marcado en razas compuestas como Brangus y Braford que tienen políticas para registrar animales de pedigrí "abierto". Además, no existe un consenso sobre cuál es el mejor modelo de predicción, y existen interrogantes sobre la magnitud de los componentes de (co) varianza genético-aditivos y ambientales del modelo de evaluación. La primera investigación de esta tesis consistió en la estimación, mediante métodos bayesianos de los parámetros de dispersión en MAMs con distintas estructuras de (co) varianza, para datos de peso al destete de animales Angus de pedigrí. El análisis se caracterizó por la originalidad en los muestreos de las distribuciones marginales posteriores de las covarianzas genéticas aditivas y de la correlación entre los efectos ambientales maternos permanentes de una vaca y sus hijas también madres. Con el objeto de especificar correctamente la fracción aditiva de las (co) varianzas cuando se desconocen las madres y/o abuelas maternas de los animales con datos, en otro capítulo se desarrollaron MAMs equivalentes que no requieren alargar los vectores de los valores de cría con madres o abuelas fantasmas. Finalmente, se desarrolló un modelo mixto que atenúa el sesgo por error de medición clásico en el efecto EM, e introduce splines penalizadas y una estructura de (co) variación autoregresiva de orden 1 para suavizar las covarianzas residuales Este modelo es apropiado para ajustar datos de animales nacidos por transplante embrionario con madres receptoras desconocidas

Estimación de biomasa aérea en pasturas templadas de sistemas lecheros pastoriles

En sistemas lecheros pastoriles la estacionalidad y la variación interanual de la productividad forrajera constituyen la principal restricción tanto biofísica como económica. La medición de biomasa aérea permite estimar el forraje disponible y la productividad forrajera. Para medir la biomasa aérea de un recurso el productor puede utilizar tanto métodos directos como indirectos. El presente trabajo estudia estos métodos de estimación de biomasa aérea en una pastura mixta (trébol blanco, trébol rojo y cebadilla) de un establecimiento lechero ubicado en Suipacha, Pcia. de Buenos Aires (Argentina). Entre 2007 y 2008 tres observadores recorrieron un potrero cada tres semanas y estimaron la biomasa aérea presente en 12 unidades de muestreo de 0,09 m². Luego, se cortó al ras del suelo el material presente en cada unidad, se recolectó y se llevó al laboratorio para su procesamiento. Los métodos indirectos utilizados fueron la estimación visual, el pasturómetro y la regla graduada. Se generaron ecuaciones de calibración para cada método a distintas escalas temporales (Capítulo 2). Los resultados sugieren que los métodos indirectos son buenos estimadores de la biomasa aérea obtenida por cortes, tanto a escala anual como a escala estacional. En algunos casos, la precisión de la calibración del método estuvo afectada por la estación considerada. La validación de los modelos se realizó a dos niveles de análisis (Capítulo 3). La validación con una ecuación por estación sugiere que el método más preciso fue la estimación visual. En cambio, la validación con una ecuación para todo el período sugiere que todos los métodos fueron poco precisos. Algunos de los métodos estudiados en este trabajo, como la estimación visual y el pasturómetro, se presentan como promisorios. El uso de métodos sencillos, económicos y prácticos como estos permitiría mejorar el manejo y la eficiencia de los sistemas de producción de leche de base pastoril.

Conocimientos y criterios para la evaluación de la calidad y concentración energética de los forrajes ensilados

El valor energético de los alimentos se determina mediante experimentos con animales pero que consumen gran cantidad de recursos económicos y humanos. La evaluación energética en la práctica rutinaria de laboratorio depende de la existencia de métodos de estimación basadas sobre parámetros químicos o valores de digestibilidad in vitro capaces de predecir adecuadamente la digestibilidad in vivo. El objetivo general fue generar conocimientos y criterios que mejoren la evaluación de la calidad de los forrajes ensilados y contribuir al desarrollo de ecuaciones de predicción de la digestibilidad de la materia seca (DMS) y de la energía metabolizable (EM) de los forrajes ensilados, utilizando como método de referencia a la digestibilidad obtenida in vivo con ovinos. Las fracciones analíticas como (a) FDN(mo), LIG/FDA y almidón resultaron fundamentales para el desarrollo de las ecuaciones pero otras variables derivadas de la PG fueron necesarias para reducir la magnitud de los errores de la predicción. Las tasas de PG y los tiempos en que éstas ocurrieron fueron de mayor utilidad que las PGA (i.e. Tmax, µ50 y T50). Los parámetros de la cinética de PG de los residuos insolubles en agua y detergente neutro (i.e. RIA y RIDN) permitieron mejorar la precisión de la predicción de DMS y EM reduciendo los errores de los modelos hasta 21.3 g/kg MS y 0.10 Mcal/kg MS, respectivamente (i.e DMS=450 + 10.8*RIA(Tmax) + o.6*(Lig/FDA), R²(aj) =0.94; EM=2.97 - 0.022*RIA(T50 - 0.007*(FDA) + 0.008*(Lig/FDA), R²(aj) =0.89). Las ecuaciones para predecir DFDN presentaron pobres niveles de ajuste (i.e. RDS mayora 40 g/kg FDN). Sería necesario continuar explorando las razones de la variabilidad en los resultados obtenidos. La aplicación de las ecuaciones propuestas requiere la utilización de las fracciones analíticas en base seca corregida por liofilización así como la incubación de los ensilajes en fresco pero molidos con hielo seco.

Parámetros biológicos y poblacionales de dos especies de Neotoxoptera Theobald (Homoptera: Aphidoidea) sobre ciboulette (Allium schoenoprasum L.) en condiciones de laboratorio

p.99-104

Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.