Exploring female mice interstrain differences relevant for models of depression

Depression is an extremely heterogeneous disorder. Diverse molecular mechanisms have been suggested to underlie its etiology. To understand the molecular mechanisms responsible for this complex disorder, researchers have been using animal models extensively, namely mice from various genetic backgrounds and harboring distinct genetic modifications. The use of numerous mouse models has contributed to enrich our knowledge on depression. However, accumulating data also revealed that the intrinsic characteristics of each mouse strain might influence the experimental outcomes, which may justify some conflicting evidence reported in the literature. To further understand the impact of the genetic background, we performed a multimodal comparative study encompassing the most relevant parameters commonly addressed in depression, in three of the most widely used mouse strains: Balb/c, C57BL/6, and CD-1. Moreover, female mice were selected for this study taken into account the higher prevalence of depression in women and the fewer animal studies using this gender. Our results show that Balb/c mice have a more pronounced anxious-like behavior than CD-1 and C57BL/6 mice, whereas C57BL/6 animals present the strongest depressive-like trait. Furthermore, C57BL/6 mice display the highest rate of proliferating cells and brain-derived neurotrophic factor (Bdnf) expression levels in the hippocampus, while hippocampal dentate granular neurons of Balb/c mice show smaller dendritic lengths and fewer ramifications. Of notice, the expression levels of inducible nitric oxide synthase (iNos) predict 39.5% of the depressive-like behavior index, which suggests a key role of hippocampal iNOS in depression. Overall, this study reveals important interstrain differences in several behavioral dimensions and molecular and cellular parameters that should be considered when preparing and analyzing experiments addressing depression using mouse models. It further contributes to the literature by revealing the predictive value of hippocampal iNos expression levels in depressive-like behavior, irrespectively of the mouse strain.

Development of high specific strength components, with internal cellular structure, for several applications

Dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica

MicroRNA-375 plays a dual role in prostate carcinogenesis

Background: Prostate cancer (PCa), a highly incident and heterogeneous malignancy, mostly affects men from developed countries. Increased knowledge of the biological mechanisms underlying PCa onset and progression are critical for improved clinical management. MicroRNAs (miRNAs) deregulation is common in human cancers, and understanding how it impacts in PCa is of major importance. MiRNAs are mostly downregulated in cancer, although some are overexpressed, playing a critical role in tumor initiation and progression. We aimed to identify miRNAs overexpressed in PCa and subsequently determine its impact in tumorigenesis. Results: MicroRNA expression profiling in primary PCa and morphological normal prostate (MNPT) tissues identified 17 miRNAs significantly overexpressed in PCa. Expression of three miRNAs, not previously associated with PCa, was subsequently assessed in large independent sets of primary tumors, in which miR-182 and miR-375 were validated, but not miR-32. Significantly higher expression levels of miR-375 were depicted in patients with higher Gleason score and more advanced pathological stage, aswellaswithregionallymph nodesmetastases. Forced expression of miR-375 in PC-3 cells, which display the lowest miR-375 levels among PCa cell lines, increased apoptosis and reduced invasion ability and cell viability. Intriguingly, in 22Rv1 cells, which displayed the highest miR-375 expression, knockdown experiments also attenuated the malignant phenotype. Gene ontology analysis implicated miR-375 in several key pathways deregulated in PCa, including cell cycle and cell differentiation. Moreover, CCND2 was identified as putative miR-375 target in PCa, confirmed by luciferase assay. Conclusions: A dual role for miR-375 in prostate cancer progression is suggested, highlighting the importance of cellular context on microRNA targeting.

A novel hanging spherical drop system for the generation of cellular spheroids and high throughput combinatorial drug screening

We propose a novel hanging spherical drop system for anchoring arrays of droplets of cell suspension based on the use of biomimetic superhydrophobic flat substrates, with controlled positional adhesion and minimum contact with a solid substrate. By facing down the platform, it was possible to generate independent spheroid bodies in a high throughput manner, in order to mimic in vivo tumour models on the lab-on-chip scale. To validate this system for drug screening purposes, the toxicity of the anti-cancer drug doxorubicin in cell spheroids was tested and compared to cells in 2D culture. The advantages presented by this platform, such as feasibility of the system and the ability to control the size uniformity of the spheroid, emphasize its potential to be used as a new low cost toolbox for high-throughput drug screening and in cell or tissue engineering.

Closed hybrid hierarchical reservoirs based on the deconstruction of the cellular native microenvironment

The stem cell niche organization and dynamics provide valuable cues for the development of mimetic environments that could have potential to stimulate the regenerative process. We propose the use of biodegradable biomaterials to produce closed miniaturised structures able to encapsulate different cell types or bioactive molecules. In particular, capsules are fabricated using the so-called layer-by-layer technology, where the consecutive (nano-sized) layers are well stabilized by electrostatic interactions or other weak forces. Using alginate-based spherical templates containing cells or other elements (e.g. proteins, magnetic nanoparticles, microparticles) it is possible to produce liquefied capsules that may entrap the entire cargo under mild conditions. The inclusion of liquefied micropcapsules may be used to produce hierarchical compartmentalised systems for the delivery of bioactive agents. The presence of solid microparticles inside such capsules offers adequate surface area for adherent cell attachment increasing the biological performance of these hierarchical systems, while maintain both permeability and injectability. We demonstrated that the encapsulation of distinct cell types (including mesenchymal stem cells and endothelial cells) enhances the osteogenic capability of this system, that could be useful in bone tissue engineering applications.

HOXA9 as a key regulator in glioma initiation, aggressiveness and response to therapy

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Cellular cholesterol efflux mediated by HDL isolated from subjects with low HDL levels and coronary artery disease

OBJECTIVE: The aim of this study was to verify whether HDL particles isolated from patients with coronary artery disease (CAD) and low HDL-C had diminished ability to promote cholesterol efflux from cultured cells compared with HDL isolated from subjects without CAD and with normal HDL-C. METHODS: Smooth muscle cells isolated from human aortas cultured and radiolabeled with ³H-cholesterol were loaded with cholesterol and incubated with increasing concentrations of HDL isolated from 13 CAD patients with low HDL-C (CAD group) or from 5 controls without CAD (C group). Efflux of cellular cholesterol was measured by cellular depletion of radiolabeled cholesterol and by the appearance of ³H-cholesterol into experimental medium expressed as a percentage of total labeled cholesterol. RESULTS: Cholesterol efflux increased with the amount of HDL present in the medium, and no difference was found between groups at various HDL protein concentrations: efflux was 28 ± 6.3% (C) and 25.5 ± 8.9% (CAD) with 25 mg/mL; 34 ± 4.3% (C) and 31.9 ± 6.6% (CD) with 50 mg/mL and 39.5 ± 3.5% (C) and 37.1 ± 4.4% (CAD) with 100 mg/mL, HDL. CONCLUSION: Because the HDL fraction of CAD patients with low HDL-C have normal ability to extract cholesterol from cells of the vessel wall, it is suggested that low HDL-C atherogenicity should be ascribed to diminished concentrations of HDL particles rather than to the qualitative properties of the HDL fraction.

Patrones dinámicos de abundancia y dispersión de una plaga en un paisaje heterogéneo. Dynamic patterns of abundance and dispersion of a pest in a heterogeneous landscape.

El desarrollo de conocimiento empírico sobre cómo la heterogeneidad espacial de un paisaje afecta los patrones de movimiento de una especie animal es considerado una prioridad para el manejo y la conservación de las especies y sus hábitats. En el caso de los insectos plaga, estos estudios resultan importantes ya que aportan las bases teóricas y empíricas fundamentales para su manejo. La persistencia de éstas especies en un paisaje modificado depende de la interrelación entre procesos ecológicos y la estructura del paisaje, tales como la interacción entre especies, la disponibilidad de parches hábitat y la influencia de las prácticas de manejo. El análisis de éstos procesos en un agroecosistema permite simplificar los modelos de heterogeneidad espacial, debido a que los lotes de cultivo son internamente homogéneos y los disturbios antropogénicos generalmente ocurren a la escala de parche, permitiendo determinar las respuestas de los insectos a dicha escala. La alfalfa (Medicago sativa) es un recurso fundamental para la producción agropecuaria y en Argentina, es el recurso forrajero más importante, constituyendo la base de la producción ganadera del país. Actualmente se cultivan alrededor de 5 millones de hectáreas, de las cuales un millón se siembran en la provincia de Córdoba. Además, cumple un rol importante en la sustentabilidad de los sistemas de producción por su función de recuperación de la fertilidad y estabilidad edáfica. La isoca de la alfalfa (Colias lesbia) es la plaga principal del cultivo, produciendo en promedio la pérdida de un corte por año. La hipótesis principal de nuestro trabajo es que los patrones de abundancia y movilidad de la isoca de la alfalfa son afectados por la estructura del paisaje y las prácticas de manejo. Los objetivos específicos del proyecto son: (a) Establecer el efecto de la estructura del paisaje y y el manejo del cultivo en la abundancia de los distintos estadios de Colias lesbia. (b) Determinar los patrones de dispersión de Colias lesbia en relación a la heterogeneidad espacial del paisaje (c) Generar un modelo predictivo de la abundancia de Colias lesbia según la estructura espacial del paisaje, el clima y el manejo del cultivo. (d) Desarrollar un conjunto de recomendaciones de manejo a escala regional para el control de la isoca de la alfalfa. Para ello se elegirán lotes de alfalfa en la región este de la provincia de Córdoba, en el departamento de San Justo, donde se realizará un relevamiento inicial del área de estudio y se dialogará con los productores. Paralelamente, se realizará una clasificación supervisada del área de estudio a partir de escenas de imágenes Landsat TM. En los parches seleccionados, durante 3 años y durante los meses de verano, se muestrearán quincenalmente los distintos estadios de Colias lesbia. Se realizarán análisis de correlación y regresión entre las variables independientes (métricas de la configuración y dinámica del paisaje) y las variables dependientes, (abundancia media de los diferentes estadios de las poblaciones). Asimismo, se realizarán experimentos de marcado-liberación-recaptura para determinar cómo el movimiento de la especie depende de la estructura del paisaje. Para modelar el movimiento inherente de la especie se combinará la información obtenida en el campo con un modelo de difusión utilizando métodos bayesianos. Se espera obtener modelos que permitan comprender los mecanismos que generan los patrones observados. Con esta información se propondrán lineamientos generales y específicos para un manejo de la isoca de la alfalfa a escala regional. En tal sentido, se espera aportar información para restringir la dispersión de la plaga, y reducir los costos y perjuicios del control químico que podrían evitarse con la aplicación de prácticas de manejo integrado y de "manejo de área" que minimicen el impacto de la plaga como también contribuir al conocimiento general de la ecología de insectos.

Mecanismos Celulares y Moleculares que regulan la Secreción, Proliferación y Muerte de Células Lactotropas. Cellular and molecular mechanisms that regulate secretion, proliferation and death of lactotroph cells.

El presente proyecto está dirigido a estudiar los mecanismos celulares y moleculares involucrados en la regulación de la población de lactotropas, como resultado del balance entre los procesos de proliferación y muerte celular correlacionados con la secreción de prolactina. Dentro de las vías de transducción de señales involucradas se determinará la activación de las diferentes isoformas de PKC utilizando inhibidores específicos y la participación de la vía MAPK-ERK1/2 en cultivos primarios adenohipofisarios y en la línea tumoral GH3B6. Además, se completará la caracterización morfológica y bioquímica de los diferentes procesos de muerte celular inducidos por bromocriptina en modelos de regresión de prolactinomas. Se incorporan al presente proyecto nuevas líneas de investigación dirigidas a estudiar la participación de receptores estrogénicos nucleares y de membrana sobre la actividad secretoria y proliferativa de células lactotropas. Se fija como objetivo la identificación de los mismos y su translocación intracelular en respuesta a estímulos específicos. Estas investigaciones se realizarán en cultivo primario de adenohipófisis, a nivel de microscopía electrónica y confocal. La participación de las isoformas alfa y beta de receptores estrogénicos intracelulares y de membrana en los efectos del estradiol sobre la proliferación y secreción de PRL se determinará mediante el uso de agonistas y antagonistas específicos en cultivo primario de adenohipófisis y de la línea GH3B6. Un tema de actualidad es el estudio de vías de señalización involucradas en las acciones del estrógeno en interacción con neuropéptidos o factores de crecimiento, estableciendo la interacción entre los receptores de membrana, además de posibles "crosstalk" entre diferentes rutas de transducción de señales. Como aporte a este tópico se propone estudiar los efectos genómicos y no genómicos del estradiol en interacción con TRH o FGF-2, modulando la actividad secretoria y proliferativa de las células lactotropas. Los datos obtenidos podrán contribuir al conocimiento de nuevas estrategias utilizadas para disminuir el crecimiento de tumores, inhibiendo moléculas claves como receptores de estrógenos, factores de crecimiento y algunas involucradas en las vías de señalización.

Aspectos bioquímicos y celulares de la reproducción de los vectores de la enfermedad de Chagas: regulación e importancia fisiológica. Biochemical and cellular aspects of the reproduction of Chagas’ disease vectors: regulation and physiologycal impact

En la hipótesis de trabajo del presente proyecto se considera la importancia del metabolismo de lípidos y proteínas en los insectos hematófagos, en particular en los vectores de la enfermedad de Chagas, para afrontar exitosamente la demanda energética de la reproducción. Las hembras de estas especies pueden ingerir una comida de sangre abundante en lípidos y proteínas, los que son modificados en el intestino para su utilización y posterior almacenamiento en estructuras organizadas en el tejido ovárico, sustentando así el rápido crecimiento de los ovocitos. Estos aspectos resultan críticos para el ciclo de vida del insecto y para el mantenimiento de la cadena epidemiológica de la enfermedad. En estas especies, recientemente hemos caracterizado a nivel bioquímico y celular la interacción entre lipoproteínas y tejidos [Fruttero y col., Insect Biochem. Mol. Biol. 39: 322-331 (2009); Fruttero y col. Biocel 33 (3): 260 (2009)] y las fases del ciclo reproductivo [Aguirre y col., J. Insect Physiol. 54: 393-402 (2008)]. No obstante, los factores que participan en su regulación son aún escasamente conocidos. En este contexto, el estudio propone emplear dos especies de triatominos con el objeto de: (1) caracterizar los factores involucrados en la formación y regulación de reservas nutricionales en los ovocitos; (2) analizar los eventos que participan en la regresión del tejido ovárico: atresia folicular y mecanismos de muerte celular. (3) evaluar el impacto de productos naturales (ureasas vegetales y péptidos derivados) en el desarrollo del tejido ovárico. Para la ejecución de los objetivos se llevarán a cabo ensayos in vivo e in vitro con trazadores fluorescentes, fraccionamiento subcelular, estudios de expresión de proteínas (mRNA y proteína), estudios histo-morfológicos, ultraestructurales e inmunocitoquímicos, microscopía láser confocalizada, ensayos de actividad enzimática, ELISA, western-blot, electroforesis bidimensional, espectrometria de masas en tándem, etc. También se evaluarán los mecanismos de muerte celular (apoptosis/autofagia) mediante microscopía electrónica, detección de apoptosis in situ (TUNEL), inmunofluorescencia, etc. Los resultados obtenidos permitirán un mejor conocimiento sobre la fisiología y bioquímica de estos vectores, los que resultan indispensables en el diseño de nuevas estrategias para su control. Debido a la carencia de un tratamiento específico para la enfermedad y a la falta de métodos preventivos (vacuna), el control del vector es una de las vías más importantes para reducir la incidencia de la enfermedad. Actualmente, la situación socio-económica que sufren amplios núcleos de nuestra población propicia condiciones de vida que facilitan la reproducción de los vectores y la transmisión vectorial del parásito. El estudio permitirá además explorar aspectos bioquímicos y celulares básicos, generando conocimientos que podrían ser extensivos a otros insectos de importancia económica en la ganadería y/o agricultura. The aim of this project is to analyze the biochemical and cellular events involved in the lipid and protein metabolism in Chagas' disease vectors, and to evaluate their impact on the physiology of reproduction, particularly in the formation of nutritional resources in developing oocytes. At present, little is known about these critical aspects for the life cycle of the insect and for the epidemiology of the disease. The experimental approaches, which will be carried out using two species of triatomines, were designed: (1) to characterize factors involved in the formation and regulation of nutritional resources in developing oocytes; (2) to analyze the biochemical and cellular events that play a role during the regression of ovarian tissue, including the processes of oocyte resorption and programmed cell death. (3) to evaluate the impact of natural products (ureases from jackbean and related peptides) in the development of ovarian tissue. Methods and techniques involved in the project are: in vivo and in vitro assays with fluorescent tracers, ELISA, chemical assays, enzyme activities, western-blot; protein expression (mRNA), histological techniques, immunohistochemical and ultrastructural studies. Cell death will be analyzed by detection of apoptosis in situ (TUNEL), immunofluorescence (for autophagy), among others. The results obtained from the study will offer the opportunity to explore important aspects in the biology and physiology of Chagas' disease vectors that could be of potential utility in designing alternative strategies for the control of the insect.

Degradación de efluentes de las industrias del cuero y textil mediante procesos fotocatalíticos heterogéneos empleando la luz solar. Degradation of effluents from the leather and textile industries through heterogeneous photocatalytic processes using sunlight.

El creciente desarrollo de la industria del cuero y textil en nuestro país, y específicamente en la provincia de Córdoba, ha hecho resurgir en los ultimos años una problemática aún no resuelta que es la elevada contaminación de los recursos hídricos. En ambas industrias, la operación de teñido involucra principalmente colorantes de tipo azoico los cuales son "no biodegradables" y se fragmentan liberando aminas aromáticas cancerígenas. Para abordar esta problemática, la fotocatálisis heterogénea aparece como una nueva tecnología que permitiría la completa mineralización de estos colorantes. A través de radiación y un fotocatalizador sólido adecuado se pueden generan radicales libres eficientes para la oxidación de materia orgánica (colorantes) en medio acuoso. En este sentido, se proponen tamices moleculares mesoporosos modificados con metales de transición (MT) como fotocatalizadores potencialmente aptos para la degradación de estos contaminantes. El propósito principal de este proyecto es el diseño, síntesis, caracterización y evaluación de materiales mesoporosos que presenten actividad fotocatalítica ya sea mediante la modificación de su estructura con diversos metales fotosensibles y/o empleándolos como soporte de óxido de titanio. Se pretende evaluar estos materiales en la degradación de colorantes intentando desplazar su fotosensibilidad hacia la radiación visible para desarrollar nuevas tecnologías con menor impacto ambiental y mayor aprovechamiento de la energía solar. Para ello se sintetizarán materiales del tipo MCM-41 modificados con distintos MT tales como Fe, Cr, Co, Ni y Zn mediante incorporación directa del ión metálico o impregnación. Al mismo tiempo, tanto estos últimos materiales como el MCM-41 silíceo serán empleados como soporte de TiO2. Sus propiedades fisicoquímicas se caracterizarán mediante distintas técnicas instrumentales y su actividad fotocatalítica se evaluará en la degradación de colorantes azoicos bajo radiación visible. Se seleccionará el catalizador más eficiente y se estudiarán los diversos factores que afectan el proceso de fotodegradación. Así mismo, el análisis de la concentración del colorante y los productos presentes en el medio en función del tiempo de reacción permitirá inferir sobre la cinética de la decoloración y postular posibles mecanismos de fotodegradación. Con esta propuesta se espera contribuír al desarrollo de un sector industrial importante en nuestra provincia como es el de las industrias del cuero y textil, mediante la generación de nuevas tecnologías que empleen la energía solar para la degradación de sus efluentes (colorantes). En este sentido, se espera desarrollar nuevos materiales optimizados para lograr la mayor eficiencia fotocatalítica. Esto conduciría entonces hacia la remediación de un problema ambiental de alto impacto tanto para nuestra provincia y nuestro país como para la población mundial, como es la contaminación de los recursos hídricos. Finalmente, con este proyecto se contribuirá a la formación de dos doctorandos y un maestrando, cuyos temas de tesis están vinculados con nuestro objeto de estudio. The increasing development of the textile and leather industries in our country, and specifically in Córdoba, has revived an unresolved problem that is the high contamination of water resources. In both industries, the dyeing involves mainly type azoic dyes which are not biodegradable and break releasing carcinogenic aromatic amines. Heterogeneous photocatalysis appears as a new technology that would allow the complete mineralization of these pollutants. Through radiation and a suitable solid it is possible to generate free radicals for efficient oxidation of organic matter (dyes) in aqueous medium. In this respect, mesoporous molecular sieves modified with transition metals are proposed as potential photocatalysts. The main purpose of this project is the synthesis of mesoporous materials having photocatalytic activity for the degradation of dyes. We will try to move their photosensitivity to visible radiation to develop new technologies with lower environmental impact and greater use of solar energy. Materials MCM-41 modified with metals (Fe, Cr, Co, Ni and Zn) will be synthesized by direct incorporation or impregnation. These materials and the siliceous MCM-41 will be then employed as support of TiO2. The materials will be evaluated in the photocatalytic degradation of azoic dyes under visible radiation. The influence of different factors on the photodegradation proccess will be studied. Kinetic studies will be carried out and a possible reaction way will be proposed. Thus, this work will contribute to the advancement of an important industrial sector and the remediation of an environmental problem with high impact for our province and our country. Moreover, this proyect will contribute to the development of two doctoral tesis and one magister tesis which are vinculated with our study subject.

Cellular DBMS : customizable and autonomous data management using a RISC-style architecture

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2011