Unraveling intrinsic mechanisms of Nerve Regeneration

Unlike injury to the peripheral nervous system (PNS), where injured neurons can trigger a regenerative program that leads to axonal elongation and in some cases proper reinnervation, after injury to the central nervous system (CNS) neurons fail to produce the same response. The regenerative program includes the activation of several injury signals that will lead to the expression of genes associated with axonal regeneration. As a consequence, the spawned somatic response will ensure the supply of molecular components required for axonal elongation. The capacity of some neurons to trigger a regenerative response has led to investigate the mechanisms underlying neuronal regeneration. Thus, non-regenerative models (like injury to the CNS) and regenerative models (such as injury to the PNS) were used to understand the differences underlying those two responses to injury. To do so, the regenerative properties of dorsal root ganglion (DRG) neurons were addressed. This particular type of neurons possesses two branches, a central axon, that has a limited capacity to regenerate; and a peripheral axon, where regeneration can occur over long distances. In the first paradigm used to understand the neuronal regeneration mechanisms, we evaluated the activation of injury signals in a non-regenerative model. Injury signals include the positive injury signals, which are described as being enhancers of axonal regeneration by activating several transcription factors. The currently known positive injury signals are ERK, JNK and STAT3. To evaluate whether the lack of regeneration following injury to the central branch of DRG neurons was due to inactivation of these signals, activation of the transcription factors pELK-1, p-c-jun (downstream targets of ERK and JNK, respectively) and pSTAT3 were examined. Results have shown no impairment in the activation of these signals. As a consequence, we further proceed with evaluation of other candidates that could participate in axonal regeneration failure. By comparing the protein profiles that were triggered following either injury to the central branch of DRG neurons or injury to their peripheral branch, we were able to identify high levels of GSK3-β, ROCKII and HSP-40 after injury to the central branch of DRG neurons. While in vitro knockdown of HSP-40 in DRG neurons showed to be toxic for the cells, evaluation of pCRMP2 (a GSK3-β downstream target) and pMLC (a ROCKII downstream target), which are known to impair axonal regeneration, revealed high levels of both proteins following injury to the central branch when comparing with injury to their peripheral one. Altogether, these results suggest that activation of positive injury signals is not sufficient to elicit axonal regeneration; HSP-40 is likely to participate in the cell survival program; whereas GSK3-β and ROCKII activity may condition the regenerative capacity following injury to the nervous system.(...)

Exploring ionic liquids′ unique stimuli to elucidate uncharacterised cellular and molecular mechanisms in filamentous fungi

The emergence of new fungal pathogens, either of plants or animals, and the increasing number of reported cases of resistant human pathogenic strains to the available antifungal drugs reinforces the need for better understanding the biology of filamentous fungi. Conventional drugs target components of the fungal membrane or cell wall, therefore identifying novel intracellular targets, yet unique to fungi, is a global priority.(...)

Crystallographic studies of proteins involved in the mRNA localization mechanisms in Drosophila melanogaster and amidation of the peptidoglycan residues in Staphylococcus aureus

Part of the work described in this chapter, was the subject of the following publication: D. Vieira, T. a. Figueiredo, A. Verma, R. G. Sobral, A. M. Ludovice, H. de Lencastre, and J. Trincao, “Purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of GatD, a glutamine amidotransferase-like protein from Staphylococcus aureus peptidoglycan,” Acta Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Commun., vol. 70, no. 5, pp. 1–4, Apr. 2014.

Self-transcendence is related to higher female sexual desire

One facet of self-transcendence is creative self-forgetfulness (CSF; tendency to be attentionally absorbed in mindaltering experiences). Proneness to mind-altering attentional absorption and other aspects of self-transcendence were previously related to vaginal intercourse frequency, sexual arousability, and female coital orgasm. Given that sexual responsiveness is enhanced by focused attention, itwas testedwhether CSF correlates with sexual responsiveness, and if maladaptive defenses, openness to experience, and testosterone explain the hypothesized relationships. One hundred thirty-nine Portuguese (98 women) provided saliva samples for testosterone determination by luminescence immunoassays before and after a romantic movie scene and reported how intensely they felt sexual desire and arousal during the movie. CSF was measured by the Temperament and Character Inventory– Revised, maladaptive defenses by the immature defenses subscale of the Defense Style Questionnaire (DSQ-40), male and female past month desire by the desire dimensions of the International Index of Erectile Function (IIEF), and Female Sexual Function Index (FSFI). Female desire and arousal during themoviewere independently predicted by CSF, openness to experience and testosterone, but not by immature defenses. Female past month desire was independently predicted by CSF, testosterone, and less immature defenses. Possible psychobiological processes linking self-transcendence and sexual responsiveness are discussed.

Mechanisms underlying intracellular delivery

AuNPs are versatile systems used for different biomedical application including imaging, drug and gene delivery. These systems support the intracellular transport of active molecules, a step that is considered one of the crucial problems in drug delivery. Nevertheless, in order to design optimal multifunctional AuNPs for specific and efficient nanomedicine applications, the mechanism by which AuNPs interact with living cells must be fully understand. The main goal of this work consisted in the assessment of the cellular uptake mechanism of 14 nm spherical AuNPs by A549 cells, through fluorescent spectroscopy and microscopy, in combination with quantitative analysis by ICP-MS. TAMRA labeled AuNPs were characterized by UV-visible and fluorescent spectroscopy and the final hydrodynamic diameter of 22.5 ± 0.33 nm was obtained by DLS. Regarding the cellular uptake studies, the AuNPs presented a fast cellular uptake kinetics reaching a saturation point after 6 hours of incubation in A549 cells. Further investigation concerning the internalization mechanism of this AuNPs was evaluated using specific inhibitors for different endocytic pathways. Optimal inhibition was achieved using chlorpromazine, inhibitor of clathrin-mediated endocytosis, resulting in a 23.5 % inhibition of AuNPs after 1 hour of incubation. This preliminary result obtained by fluorescent spectroscopy suggests that these AuNPs were predominantly uptake by clathrin-mediated endocytosis, meaning that other endocytic pathways must be involved in the cellular uptake of this AuNPs. In what cell viability is concern, the prepared AuNPs and the endocytic inhibitors revealed no significant effect on the cell viability in A549 cell line.

Looking for mechanisms regulating lung growth in CDH: rat and human studies

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Can the dopaminergic-related effects of general anesthetics be linked to mechanisms involved in drug abuse and addiction?

BACKGROUND: General anesthetics (GA) are well known for the ability to induce a state of reversible loss of consciousness and unresponsiveness to painful stimuli. However, evidence from animal models and clinical studies show that GA exposure may induce behavioral changes beyond acute effects. Most research and concerns are focused on changes in cognition and memory. METHODS: We will look at effects of GA on behavior that is mediated by the dopaminergic system. RESULTS: Pharmacological resemblance of GA with drugs of abuse, and the complexity and importance of dopaminergic systems in both reward seeking and addictive illnesses make us believe that it deserves an overview about what is already known and what matters to us as healthcare workers and specifically as anesthesiologists. CONCLUSION: A review of available evidence strongly suggests that there may be a link between the effects of GA on the brain and substance abuse, partly explained by their influence on the dopaminergic system.

Genetic regulatory mechanisms by means of extended interactive Petri nets

In our work we have chosen to integrate formalism for knowledge representation with formalism for process representation as a way to specify and regulate the overall activity of a multi-cellular agent. The result of this approach is XP,N, another formalism, wherein a distributed system can be modeled as a collection of interrelated sub-nets sharing a common explicit control structure. Each sub-net represents a system of asynchronous concurrent threads modeled by a set of transitions. XP,N combines local state and control with interaction and hierarchy to achieve a high-level abstraction and to model the complex relationships between all the components of a distributed system. Viewed as a tool XP,N provides a carefully devised conflict resolution strategy that intentionally mimics the genetic regulatory mechanism used in an organic cell to select the next genes to process.

Preservación de la información génica en bacterias; mecanismos y modulación molecular. Preservation of the genetic information in bacteria; mechanisms and molecular modulation.

El objetivo general del presente proyecto es contribuir a la caracterización genética y bioquímica molecular de mecanismos involucrados en el mantenimiento de la información génica, a través del estudio de sistemas fisiológicos involucrados en la prevención, reparación y tolerancia de mutaciones. Dichos sistemas se encuentran evolutivamente conservados y ampliamente distribuidos en los seres vivos. La importancia de los mismos se refleja en el hecho que su deficiencia genera en humanos, enfermedades genéticas, apoptosis y cáncer; y en especies procariotas, células denominadas "hipermutadoras". En los últimos años el estudio de la hipermutabilidad en bacterias ha cobrado gran interés ya que se le atribuye importancia en procesos infectivos y en aspectos básicos relacionados a evolución. Nuestro modelo de estudio son las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, siendo esta última especie no solo modelo de estudio sino también especie de referencia. P. aeruginosa es una bacteria ambiental gram negativa, e importante patógeno oportunista de humanos. Específicamente nos proponemos estudiar en P. aeruginosa algunos aspectos particulares del Sistema de Reparación de Bases Apareadas Incorrectamente (Mismatch Repair System, MRS), del Sistema de Prevención/Reparación de Lesiones Oxidativas generadas a través de 8-oxo-7,8-dihidroguanina (8-oxo-dG ó GO) y el papel de las ADN Polimerasas de baja fidelidad en la modulación de la tasa de mutación. Asimismo estamos interesados en estudiar en cepas de E. coli deficientes en el sistema Dam, la existencia de subpoblaciones de alta estabilidad genética debido a la eliminación de posibles mutantes por incremento de la expresión de los otros componentes del MRS. Metodológicamente la caracterización bioquímica de factores proteicos se llevará a cabo utilizando proteínas recombinantes purificadas, análisis de interacción proteína-proteína y proteína-ADN mediante electroforesis en geles y resonancia plasmónica de superficie (Biacore), mutagenésis dirigida in vitro, y estudios de complementación en cepas mutantes específicas. Aspectos fenotípicos y de regulación génica en cultivos de biofilm y células en suspensión serán estudiados mediante la construcción de cepas mutantes, fusiones transcripcionales, PCR en tiempo real, western blot y microscopia de fluorescencia confocal.

Sensibilización a Anfetamina y Cocaína: Mecanismos Neurobiológicos involucrados y factores ambientales que la modulan. Amphetamine and cocaine sensitization: neurobiological mechanisms involved and modulation by environmental factors.

La exposición a drogas de abuso, estrés o noxas perinatales puede producir una respuesta sensibilizada a las propiedades estimulantes y reforzantes de la droga. Este proceso de sensibilización, que comparte muchas de las características de otras formas de plasticidad neural, ha sido asociado con etapas tempranas de la adicción o reincidencia a la misma. El objetivo primario de este proyecto es identificar si los mecanismos neurobiológicos que median la sensibilización inducida por cocaína también ocurren en un modelo de sensibilización inducido por estrés de inmovilización y una noxa perinatal tal como la exposición a plomo, y determinar la relevancia de estas adaptaciones mediante intervenciones farmacológicas o manipulación de los productos génicos. Se estudiaran neuroadaptaciones identificadas en un modelo de sensibilización inducido por cocaína, en núcleos específicos del cerebro relevantes para el proceso de sensibilización, Núcleo Accumbens (NAc) y Corteza prefrontal (CPf). Neuropéptidos como met-encefalina y el sistema renina-angiotensina (RAS), interactúan con dopamina (DA) y glutamato (GLU) en este circuito. Considerando que la liberación de GLU, la expresión de receptores AMPA (GluR1) y los metabotrópicos mGluR2/3 como cambios en el remodelado del citoesqueleto de actina de NAc y CPf, han sido afectados por la administración repetida de cocaína en forma no contingente o por autoadministración, determinaremos los niveles o el estado de fosforilación proteínas y de GLU, en los distintos modelos de sensibilización. Además, la participación de RAS cerebral ser evaluada en el desarrollo y expresión del fenómeno de sensibilización a anfetamina y cocaína. Se utilizarán técnicas de inmunoblotting, inmunoprecipitación y de microdiálisis, y pruebas conductuales para determinar las propiedades estimulantes y reforzantes de las drogas. Encontrar un paralelo en los mecanismos neurobiológicos que median la sensibilización inducida por estrés, drogas o noxas perinatales es muy relevante para entender como redes celulares comunes pueden ejercer un rol en la adicción. La identificación de nuevas moléculas que modulen la sensibilización abre una perspectiva sumamente interesante para el estudio de futuros blancos terapéuticos a ser probados para el tratamiento de la adicción a sicoestimulantes.

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.

Estudio de los mecanismos inmunosupresores involucrados en la cronicidad de la infección intramamaria por staphylococcus aureus en bovinos. Immunosuppressive mechanisms involved in intrammary chronic infection by staphylococcus aureus in bovine.

La producción de productos lácteos conforma un complejo productivo de larga trayectoria en Argentina, con grandes transformaciones en el sector lechero en los últimos años. La provincia de Córdoba es una de las principales áreas de producción lechera, participando del 34.5 por ciento de la producción nacional. Esta provincia cuenta con un alto número de industrias, principalmente localizadas en la cuenca de Villa María, y concentra el 35 por ciento de los establecimientos lecheros del país. La Mastitis bovina (MB) es la principal causa de pérdidas económicas para el productor y la industria láctea a nivel mundial y regional, por lo cual se plantea la necesidad de mejorar la calidad higiénica y sanitaria de la leche a través de un mayor control de la mastitis. La MB es una inflamación de la glándula mamaria (GM) asociada a una infección bacteriana. Es la enfermedad más común y de mayor incidencia en el ganado lechero, siendo la principal causa de pérdidas económicas para la industria láctea a nivel mundial. Las medidas actuales de control de MB están basadas en prácticas de higiene apropiadas, reducción de la exposición ambiental al patógeno y terapia antibiótica del ganado, las cuales no son totalmente efectivas en el control de la infección. La defensa de la GM contra los patógenos causantes de MB depende de factores anatómicos, celulares y solubles, siendo la eficiencia de esos mecanismos la que determina la resistencia a nuevas infecciones. Los mediadores inmunes innatos y adquiridos de los tejidos y secreciones de la GM actúan en forma coordinada en la protección de la glándula contra enfermedades contagiosas. Staphylococcus aureus es el agente etiológico más importante en la mastitis. Esta bacteria evade la respuesta inmune inflamatoria mediante la inducción de mecanismos inmunosupresores, llevando a la patología a un curso crónico. S. aureus además puede colonizar el tejido epitelial y formar películas bacterianas conocidas como biofilms. Así, S. aureus adquiere más resistencia a la terapia antibiótica y a la acción del sistema inmunológico determinando la persistencia de la enfermedad. Nuestra hipótesis es que una respuesta inmune desarrollada en un microambiente particular de citoquinas, quimioquinas y células, podría contribuir a la evasión del patógeno y al desarrollo de una infección crónica. El polisacárido Quitosano (Q) presenta un efecto antibacteriano e inmunoestimulante en cultivos de células inmunes de ganado bovino, un efecto protectivo en modelos murinos de mastitis y actividad anti-biofilms de distintas cepas bacterianas. Por sus propiedades intrínsecas, este polisacárido es un candidato ideal en la regulación de las respuestas inmunológicas. El objetivo de este proyecto es caracterizar el microambiente local y sistémico, las señales inducidas por el microorganismo que promueven una falla inmunológica y caracterizar el efecto de Q sobre las respuestas generadas en la GM, mediante la realización de numerosos estudios in vivo e in vitro. Las estrategias para controlar la MB por S. aureus y disminuir el impacto de esta patología en la industria láctea, podrían orientarse a la manipulación del sistema inmunológico de la GM bovina a fin de incrementar los mecanismos de defensa naturales del huésped. Los resultados que se desprendan del proyecto permitirán adquirir conocimiento para el desarrollo de nuevas estrategias de inmunointervención a fin de controlar la MB por S. aureus y disminuir el impacto de esta patología en la industria láctea. Siendo la MB una patología relevante no solo en lo que hace a status sanitario animal, línea prioritaria definida en el Plan Estratégico Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación "Bicentenario 2006-2010", sino también a las implicancias económicas de esta problemática, y dado el desarrollo de la actividad lechera en la región y en el país, los resultados obtenidos podrían tener un importante impacto socioeconómico.