Expression and function of colonic epithelial K(v)LQT1 K+ channels

1. K(V)LQT1 (KCNQ1) is a voltage-gated K+ channel essential for repolarization of the heart action potential Defects in ion channels have been demonstrated in cardiac arrhythmia. This channel is inhibited potently by the chromanol 293B, The same compound has been shown to block cAMP-dependent electrolyte secretion in rat and human colon, Therefore, it was suggested that a K+ channel similar to K(V)LQT1 is expressed in the colonic epithelium. 2, In the present paper, expression of K(V)LQT1 and its function in colonic epithelial cells is described. Reverse transcription-polymerase chain reaction analysis of rat colonic mucosa demonstrated expression of K(V)LQT1 in both crypt cells and surface epithelium. When expressed in Xenopus oocytes, K(V)LQT1 induced a typical delayed activated K+ current. 3, As demonstrated, the channel activity could be further activated by increases in intracellular cAMP. These and other data support the concept that K(V)LQT1 is forming a component of the basolateral cAMP-activated Kf conductance in the colonic epithelium.

Discovery and structure of a potent and highly specific blockerof insect calcium channels

We have isolated a novel family of insect-selective neurotoxins that appear to be the most potent blockers of insect voltage-gated calcium channels reported to date. These toxins display exceptional phylogenetic specificity, with at least a 10,000-fold preference for insect versus vertebrate calcium channels. The structure of one of the toxins reveals a highly structured, disulfide-rich core and a structurally disordered C-terminal extension that is essential for channel blocking activity. Weak structural/functional homology with omega -agatoxin-IVA/B, the prototypic inhibitor of vertebrate P-type calcium channels, suggests that these two toxin families might share a similar mechanism of action despite their vastly different phylogenetic specificities.

A single beta subunit M2 domain residue controls the picrotoxin sensitivity of alpha beta heteromeric glycine receptor chloride channels

This study investigated the residues responsible for the reduced picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromeric glycine receptor relative to the alpha homomeric receptor. By analogy with structurally related receptors, the beta subunit M2 domain residues P278 and F282 were considered the most likely candidates for mediating this effect. These residues align with G254 and T258 of the alpha subunit. The T258A, T258C and T258F mutations dramatically reduced the picrotoxin sensitivity of the alpha homomeric receptor. Furthermore, the converse F282T mutation in the beta subunit increased the picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromeric receptor. The P278G mutation in the beta subunit did not affect the picrotoxin sensitivity of the alpha beta heteromer. Thus, a ring of five threonines at the M2 domain depth corresponding to alpha subunit T258 is specifically required for picrotoxin sensitivity. Mutations to alpha subunit T258 also profoundly influenced the apparent glycine affinity. A substituted cysteine accessibility analysis revealed that the T258C sidechain increases its pore exposure in the channel open state. This provides further evidence for an allosteric mechanism of picrotoxin inhibition, but renders it unlikely that picrotoxin las an allosterically acting 'competitive' antagonist) binds to this residue.

Ionic selectivity of native ATP-activated (P2X) receptor channels in dissociated neurones from rat parasympathetic ganglia

1. The relative permeability of the native P2X receptor channel to monovalent and divalent inorganic and organic cations was determined from reversal potential measurements of ATP-evoked currents in parasympathetic neurones dissociated from rat submandibular ganglia using the dialysed whole-cell patch clamp technique. 2. The P2X receptor-channel exhibited weak selectivity among the alkali metals with a selectivity sequence of Na+ > Li+ > Cs+ > Rb+ > K+, and permeability ratios relative to Cs+ (P-X/P-Cs) ranging from 1. 11 to 0.86. 3. The selectivity for the divalent alkaline earth cations was also weak with the sequence Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ > Mn2+ > Mg2+. ATP-evoked currents were strongly inhibited when the extracellular divalent cation concentration was increased. 4, The calculated permeability ratios of different ammonium cations are higher than those of the alkali metal cations. The permeability sequence obtained for the saturated organic cations is inversely correlated with the size of the cation. The unsaturated organic cations have a higher permeability than that predicted by molecular size. 5. Acidification to pH 6.2 increased the ATP-induced current amplitude twofold, whereas alkalization to 8.2 and 9.2 markedly reduced current amplitude. Cell dialysis with either anti-P2X(2) and/or anti-P2X(4) but not anti-P2X(1) antibodies attenuated the ATP-evoked current amplitude. Taken together, these data are consistent with homomeric and/or heteromeric P2X(2) and P2X(4) receptor subtypes expressed in rat submandibular neurones. 6. The permeability ratios for the series of monovalent organic cations, with the exception of unsaturated cations, were approximately related to the ionic size. The relative permeabilities of the monovalent inoganic and organic cations tested are similar to those reported previously for cloned rat P2X2 receptors expressed in mammalian cells.

Large-conductance calcium-activated potassium channels in neonatal rat intracardiac ganglion neurons

The properties of single Ca2+-activated K+ (BK) channels in neonatal rat intracardiac neurons were investigated using the patch-clamp recording technique. In symmetrical 140 mM K+, the single-channel slope conductance was linear in the voltage range -60/+60 mV. and was 207+/-19 pS. Na+ ions were not measurably permeant through the open channel. Channel activity increased with the cytoplasmic free Ca2+ concentration ([Ca2+],) with a Hill plot giving a half-saturating [Ca2+] (K-0.5) of 1.35 muM and slope of congruent to3. The BK channel was inhibited reversibly by external tetraethylammonium (TEA) ions, charybdotoxin, and quinine and was resistant to block by 4-aminopyridine and apamin. Ionomycin (1-10 muM) increased BK channel activity in the cell-attached recording configuration. The resting activity was consistent with a [Ca2+](i)

An investigation into the interference rejection capability of a linear array in a wireless communications system

The suitable use of an array antenna at the base station of a wireless communications system can result in improvement in the signal-to-interference ratio (SIR). In general, the SIR is a function of the direction of arrival of the desired signal and depends on the configuration of the array, the number of elements, and their spacing. In this paper, we consider a uniform linear array antenna and study the effect of varying the number of its elements and inter-element spacing on the SIR performance. (C) 2002 Wiley Periodicals, Inc.

Effects of polyunsaturated fatty acids on voltage-gated K+ and Na+ channels in rat olfactory receptor neurons

Although the polyunsaturated fatty acids arachidonic acid (AA) and docosahexaenoic acid (DHA) are enriched in the olfactory mucosa, their possible contribution to olfactory transduction has not been investigated. This study characterized their effects on voltage-gated K+ and Na+ channels of rat olfactory receptor neurons. Physiological (3-10 mum) concentrations of AA and DHA potently and irreversibly inhibited the voltage-gated K+ current in a voltage-independent manner. In addition, both compounds significantly reduced the inhibitory potency of the odorants acetophenone and amyl acetate at these channels. By comparison, the steady-state effects of both AA and DHA on the voltage-gated Na+ channel were relatively weak, with half-maximal inhibition requiring approximate to 35 mum of either compound. However, a surprising finding was that the initial application of 3 mum AA to a naive neuron caused a strong but transient inhibition of the Na+ current. The channels became almost completely resistant to this inhibition within 1 min, and a 2-min wash in control solution was insufficient to restore the strong inhibitory effect. These observations suggest that polyunsaturated fatty acids have the potential to strongly influence the coding of odorant information by olfactory receptor neurons.

ATP-dependent K+ channels in renal ischemia reperfusion injury

ATP-dependent K+ channels (K-ATP) account for most of the recycling of K+ which enters the proximal tubules cell via Na, K-ATPase. In the mitochondrial membrane, opening of these channels preserves mitochondrial viability and matrix volume during ischemia. We examined KATP channel modulation in renal ischemia-reperfusion injury (IRI), using an isolated perfused rat kidney (IPRK) model, in control, IRI, IRI + 200 muM diazoxide (a K-ATP opener), IRI + 10 muM glibenclamide (a K-ATP blocker) and IRI + 200 muM diazoxide + 10 muM glibenclamide groups. IRI was induced by 2 periods of warm ischemia, followed by 45 min of reperfusion. IRI significantly decreased glomerular filtration rate (GFR) and increased fractional excretion of sodium (FENa) (p < 0.01). Neither diazoxide nor glibenclamide had an effect on control kidney function other than an increase in renal vascular resistance produced by glibenclamide. Pretreatment with 200 muM diazoxide reduced the postischemic increase in FENa (p < 0.05). Adding 10 muM glibenclamide inhibited the diazoxide effect on postischemic FENa (p < 0.01). Histology showed that kidneys pretreated with glibenclamide demonstrated an increase in injure in the thick ascending limb of outer medulla (p < 0.05). Glibenclamide significantly decreased post ischemic renal vascular resistance (p < 0.05). but had no significant effect on other renal function parameters. Our results suggest that sodium reabsorption is improved by K-ATP activation and blockade of K-ATP channels during IRI has an injury enhancing effect on renal epithelial function and histology. This may be mediated through K-ATP modulation in cell and or mitochondrial inner membrane.

The need for standardized tests to evaluate the reliability of data transport in wireless medical systems

Wireless medical systems are comprised of four stages, namely the medical device, the data transport, the data collection and the data evaluation stages. Whereas the performance of the first stage is highly regulated, the others are not. This paper concentrates on the data transport stage and argues that it is necessary to establish standardized tests to be used by medical device manufacturers to provide comparable results concerning the communication performance of the wireless networks used to transport medical data. Besides, it suggests test parameters and procedures to be used to produce comparable communication performance results.

A Wireless EEG Acquisition Platform based on Embedded Systems

This paper proposes a wireless EEG acquisition platform based on Open Multimedia Architecture Platform (OMAP) embedded system. A high-impedance active dry electrode was tested for improving the scalp- electrode interface. It was used the sigma-delta ADS1298 analog-to-digital converter, and developed a “kernelspace” character driver to manage the communications between the converter unit and the OMAP’s ARM core. The acquired EEG signal data is processed by a “userspace” application, which accesses the driver’s memory, saves the data to a SD-card and transmits them through a wireless TCP/IP-socket to a PC. The electrodes were tested through the alpha wave replacement phenomenon. The experimental results presented the expected alpha rhythm (8-13 Hz) reactiveness to the eyes opening task. The driver spends about 725 μs to acquire and store the data samples. The application takes about 244 μs to get the data from the driver and 1.4 ms to save it in the SD-card. A WiFi throughput of 12.8Mbps was measured which results in a transmission time of 5 ms for 512 kb of data. The embedded system consumes about 200 mAh when wireless off and 400 mAh when it is on. The system exhibits a reliable performance to record EEG signals and transmit them wirelessly. Besides the microcontroller-based architectures, the proposed platform demonstrates that powerful ARM processors running embedded operating systems can be programmed with real-time constrains at the kernel level in order to control hardware, while maintaining their parallel processing abilities in high level software applications.

Monetary channels of social inclusion: a case study of basic income and the Caixa Econômica Federal in Brazil

This article reports evidence of new monetary channels for social inclusion involving basic income policies and the Caixa Econômica Federal, a Brazilian government savings bank. Since the Plano Real (Brazilian currency) and the liberalization of banking in the 1990s, the realization of competitive advantages by the Caixa as social policy agent and the importance of citizenship cards differ from existing theories of bank change, financial inclusion and monetary policy. Multi-method research reveals the importance of 1) political theories of basic income, 2) conceptions of citizenship and social justice, and 3) a back to the future modernization of government banking. This provides alternatives to contemporary market-based banking theory, neo-liberal policies, private and non-governmental microfinance strategies, and theories in political economy about fiscal constraints to social policies. New monetary channels of change also suggest that zero sum theories about politics, monetary authority and social inclusion are amiss.

Improving a Cluster Based Directional Channel Model in Realistic Macro-Cell Environment

In this paper a realistic directional channel model that is an extension of the COST 273 channel model is presented. The model uses a cluster of scatterers and visibility region generation based strategy with increased realism, due to the introduction of terrain and clutter information. New approaches for path-loss prediction and line of sight modeling are considered, affecting the cluster path gain model implementation. The new model was implemented using terrain, clutter, street and user mobility information for the city of Lisbon, Portugal. Some of the model's outputs are presented, mainly path loss and small/large-scale fading statistics.

WPAC: wireless payment and access control: dispositivos móveis no pagamento de serviços e controlo de acessos

A rápida evolução dos dispositivos móveis e das tecnologias de comunicação sem fios transformou o telemóvel num poderoso dispositivo de computação móvel. A necessidade de estar sempre contactável, comum à civilização moderna, tem aumentado a dependência deste dispositivo, sendo transportado pela maioria das pessoas num ambiente urbano e assumindo um papel talvez mais importante que a própria carteira. A ubiquidade e capacidade de computação dos telemóveis aumentam o interesse no desenvolvimento de serviços móveis, além de tradicionais serviços de voz. Um telemóvel pode em breve tornar-se um elemento activo nas nossas tarefas diárias, servindo como um instrumento de pagamento e controlo de acessos, proporcionando assim novas interfaces para serviços existentes. A unificação de vários serviços num único dispositivo é um desafio que pode simplificar a nossa rotina diária e aumentar o conforto, no limite deixaremos de necessitar de dinheiro físico, cartões de crédito ou débito, chaves de residência e de veículos automóveis, ou inclusive documentos de identificação como bilhetes de identidade ou passaportes. O interesse demonstrado pelos intervenientes, desde os fabricantes de telemóveis e operadores de rede móvel até às instituições financeiras, levaram ao aparecimento de múltiplas soluções de serviços móveis. Porém estas soluções respondem geralmente a problemas específicos, apenas contemplando um fornecedor de serviços ou uma determinada operação de pagamento, como seja a compra de bilhetes ou pagamento de estacionamento. Estas soluções emergentes consistem também tipicamente em especificações fechadas e protocolos proprietários. A definição de uma arquitectura genérica, aberta interoperável e extensível é necessária para que os serviços móveis possam ser adoptados de uma forma generalizada por diferentes fornecedores de serviços e para diversos tipos de pagamento. A maior parte das soluções actuais de pagamento móvel depende de comunicações através da rede móvel, algumas utilizam o telemóvel apenas como uma interface de acesso à internet enquanto outras possibilitam o envio de um SMS (Short Message Service) para autorizar uma transacção, o que implica custos de comunicação em todas as operações de pagamento. Este custo de operação torna essas soluções inadequadas para a realização de micropagamentos e podem por isso ter uma aceitação limitada por parte dos clientes. As soluções existentes focam-se maioritariamente em pagamentos à distância, não tirando partido das características do pagamento presencial e não oferecendo por isso uma verdadeira alternativa ao modelo actual de pagamento com cartões de crédito/débito. As capacidades computacionais dos telemóveis e suporte de diversos protocolos de comunicação sem fio local não têm sido aproveitadas, vendo o telemóvel apenas como um terminal GSM (Global System for Mobile Communications) e não oferecendo serviços adicionais como seja a avaliação dinâmica de risco ou controlo de despesas. Esta dissertação propõe e valida, através de um demonstrador, uma aquitectua aberta para o pagamento e controlo de acesso baseado em dispositivos móveis, intitulada WPAC (Wireless Payment and Access Control). Para chegar à solução apresentada foram estudadas outras soluções de pagamento, desde o aparecimento dos cartões de débito até a era de pagamentos electrónicos móveis, passando pelas soluções de pagamento através da internet. As capacidades dos dispositivos móveis, designadamente os telemóveis, e tecnologias de comunicação sem fios foram também analisadas a fim de determinar o estado tecnológico actual. A arquitectura WPAC utiliza padrões de desenho utilizados pela indústria em soluções de sucesso, a utilização de padrões testados e a reutilização de soluções com provas dadas permite aumentar a confiança nesta solução, um destes exemplos é a utilização de uma infra-estrutura de chave pública para o estabelecimento de um canal de comunicação seguro. Esta especificação é uma arquitectura orientada aos serviços que utiliza os Web Services para a definição do contracto do serviço de pagamento. A viabilidade da solução na orquestração de um conjunto de tecnologias e a prova de conceito de novas abordagens é alcançada com a construção de um protótipo e a realização de testes. A arquitectura WPAC possibilita a realização de pagamentos móveis presenciais, isto é, junto do fornecedor de bens ou serviços, seguindo o modelo de pagamento com cartões de crédito/débito no que diz respeito aos intervenientes e relações entre eles. Esta especificação inclui como aspecto inovador a avaliação dinâmica de risco, que utiliza o valor do pagamento, a existência de pagamentos frequentes num período curto de tempo, e a data, hora e local do pagamento como factores de risco; solicitando ao cliente o conjunto de credenciais adequado ao risco avaliado, desde códigos pessoais a dados biométricos. É também apresentada uma alternativa ao processo normal de pagamento, que apesar de menos cómoda permite efectuar pagamentos quando não é possível estabelecer um canal de comunicação sem fios, aumentando assim a tolerância a falhas. Esta solução não implica custos de operação para o cliente na comunicação com o ponto de venda do comerciante, que é realizada através de tecnologias de comunicação local sem fios, pode ser necessária a comunicação através da rede móvel com o emissor do agente de pagamento para a actualização do agente de software ou de dados de segurança, mas essas transmissões são ocasionais. O modelo de segurança recorre a certificados para autenticação dos intervenientes e a uma infra-estrutura de chave pública para cifra e assinatura de mensagens. Os dados de segurança incluídos no agente de software móvel, para desabilitar a cópia ou corrupção da aplicação mas também para a comparação com as credenciais inseridas pelo cliente, devem igualmente ser encriptados e assinados de forma a garantir a sua confidencialidade e integridade. A arquitectura de pagamento utiliza o standard de Web Services, que é amplamente conhecido, aberto e interoperável, para definição do serviço de pagamento. Existem extensões à especificação de Web Services relativas à segurança que permitem trocar itens de segurança e definem o modo de cifra e assinatura de mensagens, possibilitando assim a sua utilização em aplicações que necessitem de segurança como é o caso de serviços de pagamento e controlo de acesso. O contracto de um Web Service define o modo de invocação dos serviços, transmissão de informação e representação de dados, sendo normalmente utilizado o protocolo SOAP que na prática não é mais que um protocolo de troca de mansagens XML (eXtensible Markup Language). O envio e recepção de mensagens XML; ou seja, a transmissão de simples sequências de caracteres, é suportado pela maioria dos protocolos de comunicação, sendo portanto uma solução abrangente que permite a adopção de diversas tecnologias de comunicação sem fios. O protótipo inclui um agente de software móvel, implementado sobre a forma de uma MIDlet, aplicação Java para dispositivos móveis, que implementa o protocolo de pagamento comunicando sobre uma ligação Bluetooth com o ponto de venda do comerciante, simulado por uma aplicação desenvolvida sobre a plataforma .NET e que por isso faz prova da heterogeneidade da solução. A comunicação entre o comerciante e o seu banco para autorização do pagamento e transferência monetária utiliza o protocolo existente para a autorização de pagamentos, com base em cartões de crédito/débito. A definição desta especificação aberta e genérica em conjunto com o forte interesse demonstrado pelos intervenientes, proporciona uma boa perspectiva em termos de adopção da solução, o que pode impulsionar a implementação de serviços móveis e dessa forma simplificar as rotinas diárias das pessoas. Soluções móveis de pagamento reduzem a necessidade de transportar vários cartões de crédito/débito na nossa carteira. A avaliação dinâmica de risco permite aumentar a segurança dos pagamentos, com a solicitação de mais credenciais ao cliente para pagamentos com um maior risco associado, sendo um ponto importante quer para os clientes quer para as instituições financeiras pois diminui o risco de fraude e aumenta a confiança no sistema. Esta solução de pagamento electrónico pode também facilitar a consulta de pagamentos efectuados e saldos, mantendo um histórico dos movimentos, o que não é possível nos cartões de crédito/débito sem uma visita a uma ATM (Automated Teller Machine) ou utilização de homebanking.

Efficient implementation of a dominance protocol for wireless medium access

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores