The CbrA-CbrB two-component regulatory system controls the utilization of multiple carbon and nitrogen sources in Pseudomonas aeruginosa.

A novel two-component system, CbrA-CbrB, was discovered in Pseudomonas aeruginosa; cbrA and cbrB mutants of strain PAO were found to be unable to use several amino acids (such as arginine, histidine and proline), polyamines and agmatine as sole carbon and nitrogen sources. These mutants were also unable to use, or used poorly, many other carbon sources, including mannitol, glucose, pyruvate and citrate. A 7 kb EcoRI fragment carrying the cbrA and cbrB genes was cloned and sequenced. The cbrA and cbrB genes encode a sensor/histidine kinase (Mr 108 379, 983 residues) and a cognate response regulator (Mr 52 254, 478 residues) respectively. The amino-terminal half (490 residues) of CbrA appears to be a sensor membrane domain, as predicted by 12 possible transmembrane helices, whereas the carboxy-terminal part shares homology with the histidine kinases of the NtrB family. The CbrB response regulator shows similarity to the NtrC family members. Complementation and primer extension experiments indicated that cbrA and cbrB are transcribed from separate promoters. In cbrA or cbrB mutants, as well as in the allelic argR9901 and argR9902 mutants, the aot-argR operon was not induced by arginine, indicating an essential role for this two-component system in the expression of the ArgR-dependent catabolic pathways, including the aruCFGDB operon specifying the major aerobic arginine catabolic pathway. The histidine catabolic enzyme histidase was not expressed in cbrAB mutants, even in the presence of histidine. In contrast, proline dehydrogenase, responsible for proline utilization (Pru), was expressed in a cbrB mutant at a level comparable with that of the wild-type strain. When succinate or other C4-dicarboxylates were added to proline medium at 1 mM, the cbrB mutant was restored to a Pru+ phenotype. Such a succinate-dependent Pru+ property was almost abolished by 20 mM ammonia. In conclusion, the CbrA-CbrB system controls the expression of several catabolic pathways and, perhaps together with the NtrB-NtrC system, appears to ensure the intracellular carbon: nitrogen balance in P. aeruginosa.

Métodos de concentração de minerais 2:1 secundários na fração argila visando sua identificação por difratometria de raios x

Além dos baixos teores normalmente encontrados na fração argila dos solos sob clima tropical e subtropical, o tamanho reduzido e a baixa cristalinidade dos minerais 2:1 secundários dificultam sua identificação por difratometria de raios X (DRX). Este estudo objetivou avaliar métodos químicos e físico de concentração de minerais 2:1 secundários na fração argila para facilitar a identificação por DRX, incluindo a natureza dos minerais quanto ao local de formação de cargas permanentes (lâmina tetraedral ou octaedral). Coletaram-se amostras de dois Cambissolos originados de argilito da Formação Guabirotuba na Bacia Sedimentar de Curitiba (PR): horizontes A, Bi, C1 (1,2 a 1,5 m), C2 (2,2 a 2,5 m), C3 (3,2 a 3,5 m) e C4 (4,2 a 4,5 m). Após remoção da matéria orgânica e dispersão da terra fina seca ao ar, a fração argila foi submetida a tratamentos sequenciais com ditionito-citratobicarbonato (DCB) (amostra desferrificada - remoção de óxidos de Fe pedogenéticos) e com soluções de NaOH a quente, em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 4,0; 4,5 e 5,0 mol L-1), para extração de gibbsita e caulinita, em diferentes graus. A fração argila desferrificada também foi submetida à separação física (centrifugação) em argila grossa (0,2 a 2 m) e fina (< 0,2 m). Foram realizados tratamentos auxiliares para identificar as espécies minerais 2:1 na fração argila: saturação com Mg e solvatação com etilenoglicol; saturação com K e secagem ao ar e aquecimento a 550 ºC; e saturação com Li (teste de Greene-Kelly). Os resultados mostraram que o método clássico de extração da caulinita, com solução de NaOH 5,0 mol L-1 a quente, não deve ser aplicado para concentração de minerais 2:1 secundários, pois também removeu grande parte desses minerais. O tratamento com DCB e com solução de NaOH 3,5 mol L-1 possibilitou, com maior eficiência, a concentração e identificação de minerais 2:1 secundários por DRX nas amostras dos horizontes A, Bi e C1. Nas amostras tomadas em maiores profundidades (horizontes C2, C3 e C4), devido aos maiores teores desses minerais e ao menor tamanho dos cristais (argila fina), a solução menos concentrada de NaOH (1,5 mol L-1) foi mais eficiente para esse propósito. No horizonte A, os minerais 2:1 concentraram-se na fração argila grossa, compatível com o maior grau de intemperismo desse horizonte. Identificou-se esmectita com hidroxi-Al entrecamadas nos horizontes mais superficiais (A e Bi) e esmectita nas amostras do horizonte C. A saturação com Li permitiu a identificação das esmectitas dioctaedrais montmorilonita e beidelita/nontronita. As adaptações ao métodopadrão (NaOH 5 mol L-1) favoreceram a concentração de minerais 2:1 secundários na fração argila dos solos; a concentração da solução de NaOH deve ser maior para horizontes com menor teor do mineral.

Phylogenomics of C(4) photosynthesis in sedges (Cyperaceae): multiple appearances and genetic convergence.

C(4) photosynthesis is an adaptive trait conferring an advantage in warm and open habitats. It originated multiple times and is currently reported in 18 plant families. It has been recently shown that phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), a key enzyme of the C(4) pathway, evolved through numerous independent but convergent genetic changes in grasses (Poaceae). To compare the genetics of multiple C(4) origins on a broader scale, we reconstructed the evolutionary history of the C(4) pathway in sedges (Cyperaceae), the second most species-rich C(4) family. A sedge phylogeny based on two plastome genes (rbcL and ndhF) has previously identified six fully C(4) clades. Here, a relaxed molecular clock was used to calibrate this tree and showed that the first C(4) acquisition occurred in this family between 19.6 and 10.1 Ma. According to analyses of PEPC-encoding genes (ppc), at least five distinct C(4) origins are present in sedges. Two C(4) Eleocharis species, which were unrelated in the plastid phylogeny, acquired their C(4)-specific PEPC genes from a single source, probably through reticulate evolution or a horizontal transfer event. Acquisitions of C(4) PEPC in sedges have been driven by positive selection on at least 16 codons (3.5% of the studied gene segment). These sites underwent parallel genetic changes across the five sedge C(4) origins. Five of these sites underwent identical changes also in grass and eudicot C(4) lineages, indicating that genetic convergence is most important within families but that identical genetic changes occurred even among distantly related taxa. These lines of evidence give new insights into the constraints that govern molecular evolution.

Enriquecimento e alocação de 13C em plantas de eucalipto

Nas últimas décadas, a utilização de isótopos estáveis em várias áreas de pesquisa vem se destacando, como na análise de fluxos e rotas metabólicas, análise de efeitos de estresses em plantas e, em grande escala, no estudo da matéria orgânica do solo (MOS). Estudos de alterações e dinâmica da MOS usando a variação da abundância natural do 13C requerem mudanças na razão isotópica do C. Quando não existe essa possibilidade, uma das alternativas é enriquecer o material vegetal (planta) com 13C, via fixação de 13CO2, de modo que a razão isotópica seja distinta daquela da MOS original. O objetivo deste trabalho foi investigar a magnitude e a homogeneidade do enriquecimento em 13C em diferentes componentes da planta de eucalipto. No processo de marcação, três plantas de eucalipto, com 4 meses de idade, cultivadas em solução nutritiva foram expostas a uma atmosfera enriquecida com 13CO2, em uma câmara de vidro (448 dm³), com temperatura em torno de 24 ºC. A concentração de CO2 e a razão 13C/12C foram monitoradas por um espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS) em amostras de ar retiradas ao longo do processo (126 dias com três pulsos de 13CO2 semanais). Após o período de marcação, as plantas foram separadas em folha (folha-fonte e folha-dreno), galho, casca, lenho e raiz e analisadas em IRMS. O resultado foi expresso em partes por mil (‰) em relação ao padrão internacional de C denominado Pee-Dee Belemnite (PDB), obtendo-se a δ13C PDB delas: folha-fonte (828,07 ‰), folha-dreno (645,72 ‰), galho (672,49 ‰), casca (691,86 ‰), lenho (632,02 ‰) e raiz (536,55 ‰). O padrão de alocação e enriquecimento de 13C entre os componentes das plantas foi homogêneo, embora com diferenças numéricas da ordem de 291 ‰ na δ13C PDB. As plantas de eucalipto mantiveram alta taxa de absorção de CO2 e, consequentemente, alta taxa fotossintética em concentrações de CO2 muito acima (180,4 mmol L-1 - 7.934 ppmv) da encontrada na atmosfera (8,64 mmol L-1 - 380 ppmv). O 13C fixado durante o dia foi liberado em menor escala na respiração noturna, em comparação com o 12C. O grau de enriquecimento com 13C obtido indica que a técnica empregada permite o enriquecimento suficiente do material para traçar o C em estudos de decomposição e estabilização de litter de eucalipto em frações da MOS.

Qualidade física de um Latossolo Vermelho cultivado com soja submetido a níveis de compactação e de irrigação

Manter uma boa qualidade física do solo é importante para preservar o meio ambiente, além de maximizar a produtividade das plantas. Um solo compactado poderá interferir na densidade, na porosidade e na resistência do solo à penetração, influenciando no crescimento radicular. A presente pesquisa objetivou avaliar a qualidade física de um Latossolo Vermelho eutroférrico, textura argilosa, com a cultivar de soja CAC-1, submetido a quatro níveis de compactação e três níveis de irrigação, utilizando os atributos físicos do solo, assim como a correlação do sistema radicular com a produtividade da cultura. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas, com quatro repetições. Os níveis de compactação foram: C0 = 0, C2 = 2, C4 = 4 e C6 = 6 passadas, no mesmo local, de um trator de 11 t. Foram coletadas amostras indeformadas de solo nas entrelinhas da cultura da soja, para determinação dos atributos físicos, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m. A produtividade máxima da soja foi obtida com a resistência do solo à penetração de 0,71 MPa. O sistema radicular correlacionou-se inversamente com a produtividade da soja.

Avaliação em laboratório do uso de sistemas de coberturas alcalinas para prevenção da drenagem ácida de mina

A drenagem ácida de mina (DAM) é um problema ambiental em escala mundial. Ela é proveniente do processo de oxidação química de materiais da mineração que contenham minerais sulfetados expostos a condições atmosféricas com a mediação de bactérias. As águas ácidas geradas nesses ambientes podem comprometer a qualidade dos recursos hídricos. Para tentar conter essa DAM, métodos de prevenção e remediação têm sido aplicados. As coberturas secas têm sido estudadas como alternativa de prevenção, visto que a remediação tem mostrado-se de custo elevado. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de coberturas alcalinas para controlar a geração de ácido proveniente do estéril da mineração de urânio, U, por meio de sistemas colunas de lixiviação. Para isso, foram estudados sistemas de coberturas que têm como agentes de neutralização a lama vermelha, o calcário e a cal. Amostras de estéril e de água foram coletadas na mina Osamu Utsumi, em Caldas, MG. Foram realizadas análises químicas e mineralógicas do estéril, da cal, do calcário e da lama vermelha. Para os testes cinéticos, foram montadas sete colunas de lixiviação: C1(estéril); C2 (estéril + cobertura de lama vermelha); C3 (estéril + cobertura de calcário); C4 (estéril + cobertura de cal); COB2 (cobertura de lama vermelha); COB3 (cobertura de calcário); e COB4 (cobertura de cal). As amostras lixiviadas foram monitoradas por 100 dias. Os resultados mostraram que a cal e a lama vermelha têm maior potencial neutralizador. No entanto, esses agentes neutralizantes oferecem o inconveniente de introduzir material solúvel no lixiviado. Dessa forma, considerando os parâmetros avaliados, foi demonstrado que o uso de mistura de lama vermelha com estéril do Bota-fora 4 (BF4) pode ser uma alternativa viável para o controle de geração de DAM associada à reciclagem de resíduos industriais alcalinos.

Resiliência física de dois latossolos vermelhos sob plantio direto

A resiliência física de solos é proveniente de processos regenerativos que incluem ciclos de umedecimento e secamento, congelamento e descongelamento, assim como as atividades biológicas. Este estudo testou a hipótese de que as propriedades físicas do solo, como a permeabilidade do solo ao ar, densidade do solo, porosidade de aeração e porosidade total, são indicadores físicos eficientes para quantificar a resiliência de solos de diferentes texturas submetidos ao estresse mecânico (compactação) e após subsequentes ciclos de umedecimento e secamento. O objetivo foi avaliar o comportamento e a resiliência do solo por meio de propriedades físicas de dois Latossolos Vermelhos. Foram retiradas 25 amostras indeformadas (0,00-0,05 m) de dois solos: solo I, com textura argilosa, e solo II, com textura franco-argilo-arenosa, realizando as determinações das propriedades físicas nos tratamentos: antes da compactação (A), depois da compactação (C0) e após ciclos de umedecimento e secamento (C1, C2, C3 e C4). As propriedades densidade do solo e porosidade total não apresentaram recuperação da condição inicial após a compactação nos solos I e II; as propriedades conteúdo volumétrico de água e porosidade de aeração mostraram recuperação parcial apenas no solo I; e a permeabilidade do solo ao ar foi a propriedade que apresentou a melhor recuperação e a maior resiliência. Em relação ao distinto comportamento dos dois solos, observou-se que o solo I foi mais resiliente que o solo II nas propriedades que apresentaram recuperação.

Composição lignocelulósica e isótopica da vegetação e da matéria orgânica do solo de uma turfeira tropical: I - composição florística, fitomassa e acúmulo de carbono

A matéria orgânica do solo (MOS) é um dos grandes reservatórios de carbono (C) da Terra e constitui um dos principais componentes do ciclo do C. Turfeiras, ambientes acumuladores de MOS, são produto da decomposição de vegetais, que se desenvolvem e se acumulam em ambientes saturados com água, sendo o estádio inicial da sequência de carbonificação. A fitomassa participa de forma marcante no ciclo global do C, armazenando em torno de 85 % de todo o C terrestre acima do solo. O tecido vegetal é composto principalmente por lignina, celulose e hemicelulose, constituindo até 85 % da biomassa seca. As plantas discriminam C de forma diferenciada, em razão de seu ciclo fotossintético (C3, C4 e CAM). As turfeiras da Serra do Espinhaço Meridional (SdEM-MG) são colonizadas por vegetação de Campo Limpo Úmido (CLU) e de Floresta Estacional Semidecidual (FES), onde ocorrem espécies dos ciclos fotossintéticos C3 e C4. Este trabalho objetivou avaliar a contribuição dessas duas fitofisionomias para o acúmulo de MOS, por meio da avaliação da fitomassa e da composição lignocelulósica e isotópica da vegetação e da MOS. A turfeira estudada localiza-se na SdEM e ocupa 81,75 ha. Para a estimativa da fitomassa do CLU e da FES, foram marcadas três parcelas de 0,5 x 0,5 m em cada fitofisionomia, onde todos os indivíduos da parcela foram cortados e armazenados. Para as análises isotópicas e lignocelulósicas da vegetação, identificaram-se as espécies dominantes em cada fitofisionomia. Amostras de solo foram coletadas em três locais representativos sob cada fitofisionomia, a cada 5 cm de profundidade, até 50 cm. Foram extraídas a celulose e a lignina das folhas das 15 espécies dominantes e das 60 amostras de turfeira para quantificação e determinação dos valores de δ13C e δ15N. Para datação da MOS, o 14C foi determinado em três profundidades, sob o CLU e a FES. A produção da fitomassa da FES foi muito superior à produção da do CLU. Os sinais isotópicos e a composição lignocelulósica da vegetação e da matéria orgânica do solo evidenciaram que a turfeira foi formada pela deposição de matéria orgânica da vegetação que a coloniza. O crescimento vertical e a taxa de acúmulo de C foram muito mais elevados sob a FES do que sob o CLU.

A reduction of order two for infinite-order Lagrangians

Given a Lagrangian system depending on the position derivatives of any order, and assuming that certain conditions are satisfied, a second-order differential system is obtained such that its solutions also satisfy the Euler equations derived from the original Lagrangian. A generalization of the singular Lagrangian formalism permits a reduction of order keeping the canonical formalism in sight. Finally, the general results obtained in the first part of the paper are applied to Wheeler-Feynman electrodynamics for two charged point particles up to order 1/c4.

Carbono, nitrogênio e abundância natural de δ13c e δ15n em uma cronossequência de agricultura sob plantio direto no cerrado goiano

A conversão do cerrado nativo em sistemas agropecuários pode alterar com o passar dos anos de cultivo os teores de C e N, bem como o sinal isotópico do δ13C e δ15N do solo. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de C, N e abundância natural de δ13C e δ15N no perfil do solo em uma cronossequência de agricultura sob sistema plantio direto (SPD) no cerrado goiano. Para isso, em Montividiu, GO, foram selecionadas áreas sob SPD com diferentes tempos de implantação: SPD com três anos de implantação (SPD3), SPD com 15 anos de implantação (SPD15) e SPD com 20 anos de implantação (SPD20), as quais foram comparadas com áreas de cerrado nativo (CE) e pastagem (PA). Foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0,00-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40; 0,40-0,50; 0,50-0,60; 0,60-0,80; e 0,80-1,00 m. O solo das áreas de estudo foi classificado como Latossolo Vermelho distroférrico. O manejo do solo sob SPD após 20 anos aumentou os teores de C e N na camada superficial do solo (0,00-0,05 m), em relação às outras áreas avaliadas. Nas demais profundidades avaliadas, observou-se que está ocorrendo aumento nos teores C e N com o passar dos anos de adoção do SPD (três para 15 anos); no entanto, tais áreas ainda não foram capazes de recuperar os teores desses elementos em relação à vegetação nativa de CE. Por meio dos resultados de δ13C, pôde-se constatar que a origem da MOS nas áreas de SPD é referente à plantas do ciclo fotossintético C4. Verificou-se que até os 0,30 m do perfil do solo os resultados de δ13C estão reduzindo com o passar dos anos de adoção do SPD. Os menores e maiores valores de δ15N foram encontrados nas áreas de CE e PA, SPD3, enquanto SPD15 e SPD20 apresentaram valores intermediários de δ15N, em relação às demais áreas avaliadas.

Goodpasture's disease presenting with acute renal failure

A 15-year-old boy was admitted for vomiting, diarrhea, fatigue, crampy abdominal pain and oliguria. A renal failure was diagnosed (creatinine 2523 μmol/, urea 53,1 mmol/l) with severe aregenerative anemia (80 g/l), metabolic acidosis, hyperkalemia, elevated inflammatory markers and normal platelet count. A nephrotic proteinuria was noticed (350 g/mol). Patient's creatinine was normal 4 months before. The diagnosis of rapidly progressive glomerulonephritis was suspected. C3 and C4 were normal, ANA and ANCA were negative; anti-glomerular basement membrane antibody (anti-GBM) was positive (1/320) which lead to the diagnosis of Goodpasture's disease. Chest X-ray showed bilateral hilar infiltration and CT-scan revealed multiple alveolar haemorrhages, confirmed by broncho-alveolar lavage. Renal ultrasound showed swollen and hyperechogenous kidneys with loss of corticomedullary differentiation. Renal biopsy revealed a global extracapillary necrotising glomerulonephritis, with IgG lining the membrane at immunofluorescence. The patient was treated with continuous venovenous hemodia- filtration, plasmapheresis and immunosuppressive therapy (cyclophosphamid and corticoids) which lead to normalisation of anti-GBM level and favourable respiratory evolution with no sequelae. The renal evolution was unfavourable and the patient developed end stage renal disease and was treated with haemodialysis. Goodpasture's disease is an autoimmune process in which anti-GBM are produced against collagen IV present in the kidneys and pulmonary alveolae, resulting in acute or rapidly progressive glomerulonephritis and altering the pulmonary alveolae. It is a rare disease concerning mostly infants and young adults. Clinical presentation consists in an acute renal failure with proteinuria. Pulmonary symptoms (60-70% of the total cases) are dyspnea, cough, and haemoptysis. Diagnosis is made with the dosage of immunological anti-GBM and with renal biopsy. Factors of poor prognosis are initial oliguria, alteration of >50% of the glomerulus, very high creatinine or need of dialysis. Anti-GBM dosage is used for follow up. Patients are treated with immunosuppressive therapy for 6 to 9 months and plasmapheresis. Few recurrences are seen. Goodpasture's disease should be evoqued whenever a young patient is seen with glomerulonephritis, especially if pulmonary abnormalities are present. The disease requires an aggressive treatment in order to prevent respiratory and kidney failure.

Estoque de C e Abundância Natural de 13C em Razão da Conversão de Áreas de Floresta e Pastagem em Bioma Mata Atlântica

RESUMO Conversões da cobertura vegetal decorrentes do manejo podem alterar o estoque de carbono e a abundância natural de 13C. Objetivou-se avaliar o estoque de C e a abundância natural de 13C em áreas de sucessão de floresta (F) e pastagem (P), com diferentes tempos de uso, na Floresta Atlântica no Estado de Santa Catarina. Sete sucessões de uso entre F e P foram definidas por fotografias aéreas tomadas em 1957, 1978 e 2008, entrevistas com moradores e escolha de áreas com florestas em estádio médio de regeneração. As sucessões foram identificadas como FFP, FPF, FFP, FPP, PFF, PPF, PPP, em que a primeira letra se refere ao uso observado em 1957; a segunda, em 1978; e a terceira, em 2008. Foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40; 0,40-0,50; 0,50-0,60; 0,60-0,80 e 0,80-1,00 m. Quantificaram-se os teores de carbono orgânico total (COT), abundância de C (δ13C), densidade do solo (Ds) e estoque de carbono (ECOT). A conversão de F em P proporcionou aumento da Ds e reduções nos teores de COT e no ECOT do solo. O maior valor de ECOT ocorreu nas áreas atualmente ocupadas por florestas, mesmo tendo sido utilizadas como pasto anteriormente. Áreas de floresta secundária tenderam, em relação aos teores de COT, a um novo equilíbrio, dado que foram verificados teores de COT superiores aos quantificados em áreas de floresta primária. As áreas de floresta e pastagem, com diferentes idades de uso e nas diferentes profundidades de solo avaliadas, evidenciaram respostas na δ13C, resultando em diferentes assinaturas isotópicas, confirmando a mudança de uso de plantas C3 para C4. Em pastagens com 50 anos de uso, na camada de 0,00-0,10 m, 66 % do COT do solo ainda é derivado da floresta original. A análise de componentes principais (ACP) indicou que o COT foi o atributo que melhor discriminou as alterações em razão do uso da terra, nas diferentes camadas de solo.

Chemical composition of the small coastal lagoons of the Mediterranean Spanish littoral

About sixty small water bodies (coastal lagoons, marshes, salt pans, channels, springs, etc.) of the Spanish Mediterranean coast were sampled seasonally for one year (1979-1980), in order to study different aspects of their chemical composition. The concentrations of major ions (alkalinity, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+, and K+), nutrients (N.NO-3, N.NO2-, TRP and Si), oxygen and pH were determined for this purpose. The salt concentrations measured range between 0.4 and 361.3 g l-1. The samples have been divided into four classes of salinity (in g l-1): Cl, S < 5; C2, 5 40. Within these classes, the pattern of ionic dominance recorded is remarkably constant and similar to that found in most coastal lagoons (Cl- > So42- > Alk., for the anions, and Na+ > Mg2+ > Ca2+ > K+, for the cations), although other models occur especially in the first class. The dominance of Na+ and Cl-, as well as the molar ratios Mg2+/Ca2+ and Cl- / SO42- ,clearly increase from class Cl to class C4. The hyperhaline waters include different subtypes of the major brine type"c",, of EUGSTER & HARDIE (1978), the Na+ - (Mg2+) - Cl- - (SO42-) being the most frequent. Nutrient concentrations fall within a wide range (N.NO3 from 0.1 to 1100 mg-at 1-1; PRT from 0.01 to 23.56 mg-at l-1 and Si from 1.0 to 502.0 mg-at l-1). The oxygen values are very variable too, ranging between 0 and 14.4 ml l-1. Four different patterns of nutrient distribution have been distinguished based on the mean concentrations of N.NO3-, and TRP (mean values in mg-at l-1): A, N.NO3- < 10, TRP > l ; B, N.NO3- > 100, TRP < 1; C, 10 < N.NO3- < 100, TRP < 1; C, D, N.NO3- < 10, TRP < 1. As a rule, lagoons of low salinity (C1 and C2 classes) display the nutrient pattern C, and lagoons of high salinity (C3 and C4) show the nutrient pattern D. Model A only appears in waters of very low salinity, whereas model B does not seem to be related to salinity.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Computed tomography of the cervical spine: comparison of image quality between a standard-dose and a low-dose protocol using filtered back-projection and iterative reconstruction.

OBJECTIVE: To compare image quality of a standard-dose (SD) and a low-dose (LD) cervical spine CT protocol using filtered back-projection (FBP) and iterative reconstruction (IR). MATERIALS AND METHODS: Forty patients investigated by cervical spine CT were prospectively randomised into two groups: SD (120 kVp, 275 mAs) and LD (120 kVp, 150 mAs), both applying automatic tube current modulation. Data were reconstructed using both FBP and sinogram-affirmed IR. Image noise, signal-to-noise (SNR) and contrast-to-noise (CNR) ratios were measured. Two radiologists independently and blindly assessed the following anatomical structures at C3-C4 and C6-C7 levels, using a four-point scale: intervertebral disc, content of neural foramina and dural sac, ligaments, soft tissues and vertebrae. They subsequently rated overall image quality using a ten-point scale. RESULTS: For both protocols and at each disc level, IR significantly decreased image noise and increased SNR and CNR, compared with FBP. SNR and CNR were statistically equivalent in LD-IR and SD-FBP protocols. Regardless of the dose and disc level, the qualitative scores with IR compared with FBP, and with LD-IR compared with SD-FBP, were significantly higher or not statistically different for intervertebral discs, neural foramina and ligaments, while significantly lower or not statistically different for soft tissues and vertebrae. The overall image quality scores were significantly higher with IR compared with FBP, and with LD-IR compared with SD-FBP. CONCLUSION: LD-IR cervical spine CT provides better image quality for intervertebral discs, neural foramina and ligaments, and worse image quality for soft tissues and vertebrae, compared with SD-FBP, while reducing radiation dose by approximately 40 %.