Dose terapêutica de radiação ionizante induz um fenótipo migratório em células de carcinoma de colon humano (caco-2): vias de sinalização envolvidas

O câncer colo-retal é a terceira neoplasia mais frequente em todo o mundo e a recorrência local e neoplasia refratária são desafios no tratamento do câncer colo-retal após a cirurgia convencional. Com o intuito de controlar a recorrência e aumentar a média de sobrevida dos pacientes, uma estratégia multidisciplinar que combina a radioterapia (RT) e a quimioterapia com o processo cirúrgico tem sido protocolo clínico de escolha. Embora esta combinação seja capaz de otimizar o tratamento, nem todos os pacientes são beneficiados com o protocolo quimio-rádio combinado, uma vez que existem os insucessos terapêuticos relacionados com a incidência de neoplasias secundárias tardias em pacientes que foram submetidos à RT para tratamento de neoplasias anteriores. Além da doença refratária, outro agravante da RT são os efeitos colaterais produzidos pela radiação ionizante (IR), em especial àqueles do trato gastrointestinal. Estes efeitos estão relacionados com alterações da homeostase do epitélio intestinal, através da desorganização dos complexos juncionais. Porém, os mecanismos que medeiam estes efeitos ainda não estão elucidados. Este estudo avaliou as vias de sinalização que medeiam os efeitos da IR em células Caco-2. Foi observado que a IR causa uma desorganização da junção aderente via Src, EGFR e MAPK, sendo estas alterações acompanhadas por desorganização do citoesqueleto de actina em todo o volume celular. Src, EGFR e MAPK participam de maneira diferenciada na modulação destes efeitos. Observamos também que a radiação aumenta a motilidade dessas células via Src e MAPK e não induz alteração na proliferação celular até 48 horas após o tratamento. Este é o primeiro trabalho que correlaciona vias de sobrevivência celular como Src, EGFR e MAPK com alterações nas proteínas de junção aderente, alterações do citoesqueleto e migração celular. Estes eventos são relacionados aos efeitos colaterais primários e tardios induzidos pela IR, e podem favorecer à aquisição de um fenótipo maligno herdável durante o fracionamento de doses na RT, favorecendo a progressão tumoral do câncer colo-retal. Logo, além da correlação das vias de sinalização envolvidas nos eventos induzidos pela IR mostrados neste estudo, os resultados também corroboram para um melhor entendimento da atividade farmacológica dos inibidores químicos utilizados, uma vez que muitos deles encontram-se em fase de ensaios pré-clínicos e clínicos.

Quantifying the limits of HANPP and carbon emissions which prolong total species well-being

Anthropogenic climate and land-use change are leading to irreversible losses of global biodiversity, upon which ecosystem functioning depends. Since total species' well-being depends on ecosystem goods and services, man must determine how much net primary productivity (NPP) may be appropriated and carbon emitted so as to not adversely impact this and future generations. In 2005, man ought to have only appropriated 9.72 Pg C of NPP, representing a factor 2.50, or 59.93%, reduction in human-appropriated NPP in that year. Concurrently, the carbon cycle would have been balanced with a factor 1.26, or 20.84%, reduction from 7.60 Gt C/year to 5.70 Gt C/year, representing a return to the 1986 levels. This limit is in keeping with the category III stabilization scenario of the Intergovernmental Panel for Climate Change. Projecting population growth to 2030 and its associated basic food requirements, the maximum HANPP remains at 9.74 ± 0.02 Pg C/year. This time-invariant HANPP may only provide for the current global population of 6.51 billion equitably at the current average consumption of 1.49 t C per capita, calling into question the sustainability of developing countries striving for high-consuming country levels of 5.85 t C per capita and its impacts on equitable resource distribution. © Springer Science+Business Media B.V. 2009.

Reducing energy demand: what are the practical limits?

Concern over the global energy system, whether driven by climate change, national security, or fears of shortage, is being discussed widely and in every arena but with a bias toward energy supply options. While demand reduction is often mentioned in passing, it is rarely a priority for implementation, whether through policy or through the search for innovation. This paper aims to draw attention to the opportunity for major reduction in energy demand, by presenting an analysis of how much of current global energy demand could be avoided. Previous work led to a "map" of global energy use that traces the flow of energy from primary sources (fuels or renewable sources), through fuel refinery, electricity generation, and end-use conversion devices, to passive systems and the delivery of final energy services (transport, illumination, and sustenance). The key passive systems are presented here and analyzed through simple engineering models with scalar equations using data based on current global practice. Physically credible options for change to key design parameters are identified and used to predict the energy savings possible for each system. The result demonstrates that 73% of global energy use could be saved by practically achievable design changes to passive systems. This reduction could be increased by further efficiency improvements in conversion devices. A list of the solutions required to achieve these savings is provided.

Fundamental limits on the suppression of molecular fluctuations.

Negative feedback is common in biological processes and can increase a system's stability to internal and external perturbations. But at the molecular level, control loops always involve signalling steps with finite rates for random births and deaths of individual molecules. Here we show, by developing mathematical tools that merge control and information theory with physical chemistry, that seemingly mild constraints on these rates place severe limits on the ability to suppress molecular fluctuations. Specifically, the minimum standard deviation in abundances decreases with the quartic root of the number of signalling events, making it extremely expensive to increase accuracy. Our results are formulated in terms of experimental observables, and existing data show that cells use brute force when noise suppression is essential; for example, regulatory genes are transcribed tens of thousands of times per cell cycle. The theory challenges conventional beliefs about biochemical accuracy and presents an approach to the rigorous analysis of poorly characterized biological systems.