Development of new membranes based on ionic liquid materials for gas separation

In the field of energy, natural gas is an essential bridge to a clean, low carbon, renewable energy era. However, natural gas processing and transportation regulation require the removal of contaminant compounds such as carbon dioxide (CO2). Regarding clean air, the increasing atmospheric concentrations of greenhouse gases, specifically CO2, is of particular concern. Therefore, new costeffective, high performance technologies for carbon capture have been researched and the design of materials with the ability to efficiently separate CO2 from other gases is of vital importance.(...)

Getting the most sulfate from soil: Regulation of sulfate uptake transporters in Arabidopsis.

Sulfur (S) is an essential macronutrient for all living organisms. Plants require large amounts of sulfate for growth and development, and this serves as a major entry point of sulfate into the food web. Plants acquire S in its ionic form from the soil; they have evolved tightly controlled mechanisms for the regulation of sulfate uptake in response to its external and internal availability. In the model plant Arabidopsis thaliana, the first key step in sulfate uptake is presumed to be carried out exclusively by only two high-affinity sulfate transporters: SULTR1;1 and SULTR1;2. A better understanding of the mode of regulation for these two transporters is crucial because they constitute the first determinative step in balancing sulfate in respect to its supply and demand. Here, we review the recent progress achieved in our comprehension of (i) mechanisms that regulate these two high-affinity sulfate transporters at the transcriptional and post-transcriptional levels, and (ii) their structure-function relationship. Such progress is important to enable biotechnological and agronomic strategies aimed at enhancing sulfate uptake and improving crop yield in S-deficient soils.

Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

The Role of MicroRNA Regulation of Cardiac Ion Channel in Arrhythmia

La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme le plus fréquemment observé en pratique clinique. Elle constitue un risque important de morbi-mortalité. Le traitement de la FA reste un défi majeur en lien avec les nombreux effets secondaires associés aux approches thérapeutiques actuelles. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la FA est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies offrant un meilleur rapport bénéfice/risque pour les patients. La FA est caractérisée par i) un remodelage électrique délétère associé le plus souvent ii) à un remodelage structurel du myocarde favorisant la récurrence et le maintien de l’arythmie. La diminution de la période réfractaire effective au sein du tissu auriculaire est un élément clef du remodelage électrique. Le remodelage structurel, quant à lui, se manifeste principalement par une fibrose tissulaire qui altère la propagation de l’influx électrique dans les oreillettes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ces deux substrats restent mal connus. Récemment, le rôle des microARNs (miARNs) a été pointé du doigt dans de nombreuses pathologies notamment cardiaques. Dans ce contexte les objectifs principaux de ce travail ont été i) d'acquérir une compréhension approfondie du rôle des miARNs dans la régulation de l’expression des canaux ioniques et ii) de mieux comprendre le rôle de ces molécules dans l’installation d’un substrat favorable a la FA. Nous avons, dans un premier temps, effectué une analyse bio-informatique combinée à des approches expérimentales spécifiques afin d’identifier clairement les miARNs démontrant un fort potentiel de régulation des gènes codant pour l’expression des canaux ioniques cardiaques humains. Nous avons identifié un nombre limité de miARNs cardiaques qui possédaient ces propriétés. Sur la base de ces résultats, nous avons démontré que l’altération de l'expression des canaux ioniques, observée dans diverse maladies cardiaques (par exemple, les cardiomyopathies, l’ischémie myocardique, et la fibrillation auriculaire), peut être soumise à ces miARNs suggérant leur implication dans l’arythmogénèse. La régulation du courant potassique IK1 est un facteur déterminant du remodelage électrique auriculaire associée à la FA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu connus. Nous avons émis l’hypothèse que l'altération de l’expression des miARNs soit corrélée à l’augmentation de l’expression d’IK1 dans la FA. Nous avons constaté que l’expression de miR-26 est réduite dans la FA et qu’elle régule IK1 en modulant l’expression de sa sous-unité Kir2.1. Nous avons démontré que miR-26 est sous la répression transcriptionnelle du facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT) et que l’activité accrue de NFATc3/c4, aboutit à une expression réduite de miR-26. En conséquence IK1 augmente lors de la FA. Nous avons enfin démontré que l’interférence in vivo de miR-26 influence la susceptibilité à la FA en régulant IK1, confirmant le rôle prépondérant de miR-26 dans le remodelage auriculaire électrique. La fibrose auriculaire est un constituant majeur du remodelage structurel associé à la FA, impliquant l'activation des fibroblastes et l’influx cellulaire du Ca2 +. Nous avons cherché à déterminer i) si le canal perméable au Ca2+, TRPC3, jouait un rôle dans la fibrose auriculaire en favorisant l'activation des fibroblastes et ii) étudié le rôle potentiel des miARNs dans ce contexte. Nous avons démontré que les canaux TRPC3 favorisent l’influx du Ca2 +, activant la signalisation Ca2 +-dépendante ERK et en conséquence activent la prolifération des fibroblastes. Nous avons également démontré que l’expression du TRPC3 est augmentée dans la FA et que le blocage in vivo de TRPC3 empêche le développement de substrats reliés à la FA. Nous avons par ailleurs validé que miR-26 régule les canaux TRPC3 en diminuant leur expression dans les fibroblastes. Enfin, nous avons montré que l'expression réduite du miR-26 est également due à l’activité augmentée de NFATc3/c4 dans les fibroblastes, expliquant ainsi l’augmentation de TRPC3 lors de la FA, confirmant la contribution de miR-26 dans le processus de remodelage structurel lié à la FA. En conclusion, nos résultats mettent en évidence l'importance des miARNs dans la régulation des canaux ioniques cardiaques. Notamment, miR-26 joue un rôle important dans le remodelage électrique et structurel associé à la FA et ce, en régulant IK1 et l’expression du canal TRPC3. Notre étude démasque ainsi un mécanisme moléculaire de contrôle de la FA innovateur associant des miARNs. miR-26 en particulier représente apres ces travaux une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour traiter la FA.

Régulation de l'hepcidine et le rôle de la lipocaline 2 dans l'homéostasie du fer / Novel insights into the regulation of hepcidin and the role of lipocalin 2 in iron homeostasis

Le fer, un métal de transition, est requis pour la survie de presque tout les organismes vivant à cause de son habilité à accepter ou donner un électron et donc à catalyser plusieurs réactions biochimique fondamentales. Cependant, la même propriété permet aussi au fer ionique d’accélérer la formation de radicaux libres et donc le fer peut potentiellement avoir des effets néfastes. Conséquemment, l’homéostasie du fer doit être étroitement régulé, tant au niveau cellulaire que systémique. Notre étude met l’emphase sur deux molécules importante pour régulation du métabolisme du fer : la lipocaline 2 (Lcn2) et l’hepcidine. Lcn2, une protéine de phase aiguë, est impliquée dans le transport du fer par les sidérophores. Lcn2 est un candidat potentiel comme transporteur du fer qui pourrait être responsable de l’accumulation excessive du fer non lié à la transferrine dans le foie des patients atteints d’hémochromatose héréditaire (HH). Nous avons généré des souris double-déficiente HfeLcn2 pour évaluer l’importance de Lcn2 dans la pathogenèse de surcharge en fer hépatique dans les souris knock-out Hfe (Hfe -/-). Notre étude révèle que la délétion de Lcn2 dans les souris Hfe-/- n’influence pas leur accumulation de fer hépatique ou leur réponse à une surcharge en fer. Le phénotype des souries HfeLcn2-/- demeure indiscernable de celui des souris Hfe-/-. Nos données impliquent que Lcn2 n’est pas essentiel pour la livraison du fer aux hépatocytes dans l’HH. L’hepcidine, un régulateur clé du métabolisme du fer, est un petit peptide antimicrobien produit par le foie et qui régule l’absorption intestinale du fer et son recyclage par les macrophages. L’expression de l’hepcidine est induite par la surcharge en fer et l’inflammation, tandis que, à l'inverse, elle est inhibée par l'anémie et l'hypoxie. Dans certaine situations pathologique, l’hepcidine est régulée dans des directions opposées par plus d’un régulateur. Nous avons, en outre, analysé comment les différents facteurs influencent l’expression de l’hepcidine in vivo en utilisant un modèle de souris avec un métabolisme du fer altéré. Nous avons examiné la régulation de l’hepcidine en présence de stimuli opposés, ainsi que la contribution des médiateurs et des voix de signalisation en aval de l’expression de l’hepcidine. Nous avons démontré que l'érythropoïèse, lorsque stimulé par l’érythropoïétine, mais pas par l’hypoxie, diminue l’expression de l’hepcidine d’une façon dépendante de la dose, même en présence de lipopolysaccharides ou de surcharge de fer alimentaire, qui peuvent agir de manière additive. De plus, l’entraînement érythropoïétique inhibe tant la voix inflammatoire que celle de détection du fer, du moins en partie, par la suppression du signal IL-6/STAT3 et BMP/SMAD4 in vivo. Au total, nos données suggèrent que le niveau d’expression de l’hepcidine en présence de signaux opposés est déterminé par la force du stimulus individuel plutôt que par une hiérarchie absolue. Ces découvertes sont pertinentes pour le traitement de l’anémie des maladies chronique et les désordres de surcharge en fer.

Intra- and extracellular osmotic regulation in the hololimnetic Caridea and Anomura: a phylogenetic perspective on the conquest of fresh water by the decapod Crustacea

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Solution of the Poisson-Boltzmann equation for a system with four ionic species

The analytical solution of the Poisson-Boltzmann equation in an electrolyte with four ionic species (2:2:1:1), in the presence of a charged planar membrane or surface is presented. The function describing the mean electrical potential provides a convenient description that helps the understanding of electrical processes of biological interest.

Intracellular phosphorylation of ornithine decarboxylase: Regulation of enzyme activity

Ornithine decarboxylase (ODC), the rate-limiting enzyme in polyamine biosynthesis exists as two major and one minor ionic form in the macrophage cell line, RAW 264. The forms have the same molecular weight, 55,000, but differ in their isoelectric points, 5.2, 5.1, and 4.9-5.0. The hypothesis that phosphorylation accounts for the differences in the two major ionic forms and that phosphorylation is involved in the regulation of enzyme activity was investigated. Metabolic-radiolabeling of cells with $\sp{32}$P-orthophosphate indicated that only one of the major forms of the protein can be explained by phosphorylation: treatment of purified ODC with alkaline phosphatase resulted in the loss of the phosphorylated form of the protein, pl 5.1, with a concomitant increase in the unphosphorylated, pl 5.2, form of the protein. Characterization of the phosphorylation sites showed that serine was the present. Tryptic digests of $\sp{32}$P-labeled ODC, analyzed by either two dimensional tryptic peptide mapping or reverse-phase HPLC, contained only one major radiolabeled peptide.^ The role phosphorylation plays in the regulation of enzyme activity was also investigated. Treatment of purified ODC with alkaline phosphatase resulted in the loss of enzyme activity. A positive linear correlation exists between enzyme activity and the amount of phosphorylated form of the protein present.^ To ascertain if the two major forms of the protein were also found in animal cells, ODC was immunoprecipitated from various rat tissues, fractionated by isoelectric focusing, and detected by immunoblotting. ODC was present in rat tissues in a single major form, which comigrated with the pl 5.1, phosphorylated form of ODC present in RAW 264 cell.^ This study concludes that ODC exists as a phosphorylated form, pl 5.1, and an unphosphorylated form, pl 5.2 in RAW 264 cells. The amount of the phosphorylated form of ODC correlates well with the enzyme activity. ^

REGULATION OF CYTOSKELETAL ASSEMBLY: A STUDY OF THE INTERACTION OF FILAMIN AND F-ACTIN

Filamin is a high molecular weight (2 x 250,000) actin crosslinking protein found in a wide variety of cells and tissues. The most striking feature of filamin is its ability to crosslink F-actin filaments and cause ATP-independent gelation and contraction of F-actin solutions. The gelation of actin filaments by filamin involves binding to actin and crosslinking of the filaments by filamin self-association. In order to understand the role of filamin-actin interactions in the regulation of cytoskeletal assembly, two approaches were used. First, the structural relationship between self-association and actin-binding was examined using proteolytic fragments of filamin. Treatment of filamin with papain generated two major fragments, 90Kd and 180Kd. Upon incubation of the papain digest with F-actin and centrifugation at 100,000 x g, only the 180Kd fragment co-sedimented with F-actin. The binding of the 180Kd fragment, P180, was similar to native filamin in its sensitivity to ionic strength. Analytical gel filtration studies indicated that, unlike native filamin, P180 was monomeric and did not self-associate. Thermolysin treatment of P180 produced a 170Kd fragment, PT170, which no longer bound and co-sedimented with F-actin. These results suggested that filamin contained a discrete actin-binding domain. In order to locate the actin-binding domain, affinity purified antibodies to the papain and thermolysin sensitive regions of filamin were used in conjunction with filamin fragments generated by digestion with S. aureus V8 protease and elastase. The results indicated that the papain and thermolysin cleavage sites were close together, and, most likely, within 10Kd of one another. Taken together, these data suggest that filamin contains a discrete, internal actin-binding domain. The second approach was to use the non-crosslinking fragment P180 to develop a quantitative assay of filamin-actin binding. The binding of ('14)C-carboxyalkylated P180 was examined using the co-sedimentation assay. ('14)C-P180 binding to actin was equivalent to that of unlabelled P180 and exhibited comparable sensitivity of binding to changes in ionic strength. Within 5 min. of incubation the process had reached equilibrium. The specificity of binding was shown by the lack of binding of ('14)C-PT170. The binding of ('14)C-P180 was found to be a reversible and saturable process, with a K(,d) of 2 x 10('-7) M. . . . (Author's abstract exceeds stipulated maximum length. Discontinued here with permission of author.) UMI ^

Hypothalamic integration of body fluid regulation.

The progression of animal life from the paleozoic ocean to rivers and diverse econiches on the planet's surface, as well as the subsequent reinvasion of the ocean, involved many different stresses on ionic pattern, osmotic pressure, and volume of the extracellular fluid bathing body cells. The relatively constant ionic pattern of vertebrates reflects a genetic "set" of many regulatory mechanisms--particularly renal regulation. Renal regulation of ionic pattern when loss of fluid from the body is disproportionate relative to the extracellular fluid composition (e.g., gastric juice with vomiting and pancreatic secretion with diarrhea) makes manifest that a mechanism to produce a biologically relatively inactive extracellular anion HCO3- exists, whereas no comparable mechanism to produce a biologically inactive cation has evolved. Life in the ocean, which has three times the sodium concentration of extracellular fluid, involves quite different osmoregulatory stress to that in freshwater. Terrestrial life involves risk of desiccation and, in large areas of the planet, salt deficiency. Mechanisms integrated in the hypothalamus (the evolutionary ancient midbrain) control water retention and facilitate excretion of sodium, and also control the secretion of renin by the kidney. Over and above the multifactorial processes of excretion, hypothalamic sensors reacting to sodium concentration, as well as circumventricular organs sensors reacting to osmotic pressure and angiotensin II, subserve genesis of sodium hunger and thirst. These behaviors spectacularly augment the adaptive capacities of animals. Instinct (genotypic memory) and learning (phenotypic memory) are melded to give specific behavior apt to the metabolic status of the animal. The sensations, compelling emotions, and intentions generated by these vegetative systems focus the issue of the phylogenetic emergence of consciousness and whether primal awareness initially came from the interoreceptors and vegetative systems rather than the distance receptors.

Auxiliary subunit regulation of high-voltage activated calcium channels expressed in mammalian cells

The effects of auxiliary calcium channel subunits on the expression and functional properties of high-voltage activated (HVA) calcium channels have been studied extensively in the Xenopus oocyte expression system, but are less completely characterized in a mammalian cellular environment. Here, we provide the first systematic analysis of the effects of calcium channel beta and alpha(2)-delta subunits on expression levels and biophysical properties of three different types (Ca(v)1.2, Ca(v)2.1 and Ca(v)2.3) of HVA calcium channels expressed in tsA-201 cells. Our data show that Ca(v)1.2 and Ca(v)2.3 channels yield significant barium current in the absence of any auxiliary subunits. Although calcium channel beta subunits were in principle capable of increasing whole cell conductance, this effect was dependent on the type of calcium channel alpha(1) subunit, and beta(3) subunits altogether failed to enhance current amplitude irrespective of channel subtype. Moreover, the alpha(2)-delta subunit alone is capable of increasing current amplitude of each channel type examined, and at least for members of the Ca(v)2 channel family, appears to act synergistically with beta subunits. In general agreement with previous studies, channel activation and inactivation gating was regulated both by beta and by alpha(2)-delta subunits. However, whereas pronounced regulation of inactivation characteristics was seen with the majority of the auxiliary subunits, effects on voltage dependence of activation were only small (< 5 mV). Overall, through a systematic approach, we have elucidated a previously underestimated role of the alpha(2)-delta(1) subunit with regard to current enhancement and kinetics. Moreover, the effects of each auxiliary subunit on whole cell conductance and channel gating appear to be specifically tailored to subsets of calcium channel subtypes.

Ionic composition of endolymph in teleosts: Origin and importance of endolymph alkalinity

Ionic (Na+, K+, Cl-, PO43-, pH), total CO2, total calcium and protein concentrations in the plasma and endolymph of the inner ear were compared in trout Oncorhynchus mykiss and turbot Scophthalmus maximus. In both species, saccular endolymph was characterized by high levels of K+ and total CO2 and in trout by an alkaline pH, The kinetic characteristics of proton secretion across the saccular epithelium of trout were investigated using a titration technique in which isolated saccules were mounted as closed sacs. The rate of proton secretion depends strongly on the pH of the Ringer's solution and secretion stops at a pH below 7.2, Proton secretion is driven by an energy-dependent mechanism involving basolateral ouabain-sensitive Na+/K+ exchangers. Proton secretion was partially inhibited by acetazolamide and completely inhibited in Na+-free Ringer or in the presence of 1 mmol l(-1) amiloride. A cellular model stressing the importance of proton exchange through the saccular epithelium is proposed to explain the regulation of endolymph pH, a crucial factor for the deposition of otolith calcium.

Intra- and extracellular osmotic regulation in the hololimnetic Caridea and Anomura: a phylogenetic perspective on the conquest of fresh water by the decapod Crustacea

We investigate extra- and intracellular osmoregulatory capability in two species of hololimnetic Caridea and Anomura: Macrobrachium brasiliense, a palaemonid shrimp, and Aegla franca, an aeglid anomuran, both restricted to continental waters. We also appraise the sharing of physiological characteristics by the hololimnetic Decapoda, and their origins and role in the conquest of fresh water. Both species survive salinity exposure well. While overall hyperosmoregulatory capability is weak in A. franca and moderate in M. brasiliense, both species strongly hyporegulate hemolymph [Cl-] but not osmolality. Muscle total free amino acids (FAA) increase slowly but markedly in response to the rapid rise in hemolymph osmolality consequent to hyperosmotic challenge: 3.5-fold in A. franca and 1.9-fold in M. brasiliense. Glycine, taurine, arginine, alanine and proline constitute a parts per thousand 85% of muscle FAA pools in fresh water; taurine, arginine, alanine each contribute a parts per thousand 22% in A. franca, while glycine predominates (70%) in M. brasiliense. These FAA also show the greatest increases on salinity challenge. Muscle FAA titers correlate strongly (R = 0.82) with hemolymph osmolalities across the main decapod sub/infraorders, revealing that marine species with high hemolymph osmolalities achieve isosmoticity of the intra- and extracellular fluids partly through elevated intracellular FAA concentrations; freshwater species show low hemolymph osmolalities and exhibit reduced intracellular FAA titers, consistent with isosmoticity at a far lower external osmolality. Given the decapod phylogeny adopted here and their multiple, independent invasions of fresh water, particularly by the Caridea and Anomura, our findings suggest that homoplastic strategies underlie osmotic and ionic homeostasis in the extant freshwater Decapoda.

Up-regulation Of Dnam-1 And Nkp30, Associated With Improvement Of Nk Cells Activation After Long-term Culture Of Mononuclear Cells From Patients With Ovarian Neoplasia.

This study aimed at evaluating the functional activation and activating receptors expression on resting, short- and long-term NK and NK-like T cells from blood of ovarian neoplasia patients. Blood from patients with adnexal benign alterations (n = 10) and ovarian cancer (grade I-IV n = 14) were collected after signed consent. Effector cells activation was evaluated by the expression of the CD107a molecule. Short-term culture was conducted overnight with IL-2 and long-term culture for 21 days, by a method designed to expand CD56(+) lymphocytes. Short-term culture significantly increased NK cells activation compared to resting NK cells (p<0.05), however, the long-term procedure supported an even higher increase (p<0.001). Resting NK-like T cells showed poor activation, which was not altered by the culture procedures. The long-term culture effectively increased the expression of the activating receptors on NK and NK-like T cells, either by increasing the number of cells expressing a given receptor and/or by up-regulating their expression intensity. As a conclusion, the long-term culture system employed, resulted in a high number of functional NK cells. The culture system was particularly efficient on the up-regulation of NKp30 and DNAM-1 receptors on NK cells.

Chemical Immobilization Of Crosslinked Polymeric Ionic Liquids On Nitinol Wires Produces Highly Robust Sorbent Coatings For Solid-phase Microextraction.

Super elastic nitinol (NiTi) wires were exploited as highly robust supports for three distinct crosslinked polymeric ionic liquid (PIL)-based coatings in solid-phase microextraction (SPME). The oxidation of NiTi wires in a boiling (30%w/w) H2O2 solution and subsequent derivatization in vinyltrimethoxysilane (VTMS) allowed for vinyl moieties to be appended to the surface of the support. UV-initiated on-fiber copolymerization of the vinyl-substituted NiTi support with monocationic ionic liquid (IL) monomers and dicationic IL crosslinkers produced a crosslinked PIL-based network that was covalently attached to the NiTi wire. This alteration alleviated receding of the coating from the support, which was observed for an analogous crosslinked PIL applied on unmodified NiTi wires. A series of demanding extraction conditions, including extreme pH, pre-exposure to pure organic solvents, and high temperatures, were applied to investigate the versatility and robustness of the fibers. Acceptable precision of the model analytes was obtained for all fibers under these conditions. Method validation by examining the relative recovery of a homologous group of phthalate esters (PAEs) was performed in drip-brewed coffee (maintained at 60 °C) by direct immersion SPME. Acceptable recoveries were obtained for most PAEs in the part-per-billion level, even in this exceedingly harsh and complex matrix.