Increased Expression of Renal Cyclooxygenase-2 and Neuronal Nitric Oxide Synthase in Hypertensive Cx40-Deficient Mice.

Cx40-deficient mice (Cx40-/-) are hypertensive due to increased renin secretion. We evaluated the renal expression of neuronal nitric oxide synthase (nNOS) and cyclooxygenases COX-1 and COX-2, three macula densa enzymes. The levels of nNOS were increased in kidneys of Cx40-/- mice, as well as in those of wild-type (WT) mice subjected to the two-kidney one-clip model of hypertension. In contrast, the levels of COX-2 expression were only increased in the hypoperfused kidney of Cx40-/- mice. Treatment with indomethacin lowered blood pressure and renin mRNA in Cx40-/- mice without affecting renin levels, indicating that changes in COX-2 do not cause the altered secretion of renin. Suppression of NOS activity by N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) decreased renin levels in Cx40-/- animals, indicating that NO regulates renin expression in the absence of Cx40. Treatment with candesartan normalized blood pressure in Cx40-/- mice, and decreased the levels of both COX-2 and nNOS. After a treatment combining candesartan and L-NAME, the blood pressure of Cx40-/- mice was higher than that of WT mice, showing that NO may counterbalance the vasoconstrictor effects of angiotensin II in Cx40-/- mice. These data document that renal COX-2 and nNOS are differentially regulated due to the elevation of renin-dependent blood pressure in mice lacking Cx40.

Brain lactate kinetics: Modeling evidence for neuronal lactate uptake upon activation.

A critical issue in brain energy metabolism is whether lactate produced within the brain by astrocytes is taken up and metabolized by neurons upon activation. Although there is ample evidence that neurons can efficiently use lactate as an energy substrate, at least in vitro, few experimental data exist to indicate that it is indeed the case in vivo. To address this question, we used a modeling approach to determine which mechanisms are necessary to explain typical brain lactate kinetics observed upon activation. On the basis of a previously validated model that takes into account the compartmentalization of energy metabolism, we developed a mathematical model of brain lactate kinetics, which was applied to published data describing the changes in extracellular lactate levels upon activation. Results show that the initial dip in the extracellular lactate concentration observed at the onset of stimulation can only be satisfactorily explained by a rapid uptake within an intraparenchymal cellular compartment. In contrast, neither blood flow increase, nor extracellular pH variation can be major causes of the lactate initial dip, whereas tissue lactate diffusion only tends to reduce its amplitude. The kinetic properties of monocarboxylate transporter isoforms strongly suggest that neurons represent the most likely compartment for activation-induced lactate uptake and that neuronal lactate utilization occurring early after activation onset is responsible for the initial dip in brain lactate levels observed in both animals and humans.

Coagulation Factor Xa Activates Thrombin and Signals Ischemic Neuronal Death Via Par-1 and JNK in Ischemic Neural Tissue

Background: The coagulation factor thrombin mediates ischemic neuronal deathand, at a low concentration, induces tolerance to ischemia.We investigated its modeof activation in ischemic neural tissue using an in vitro approach to distinguish therole of circulating coagulation factors from endogenous cerebral mechanisms. Wealso studied the signalling pathway downstream of thrombin in ischemia and afterthrombin preconditioning.Methods: Rat organotypic hippocampal slice cultures to 30 minute oxygen (5%)and glucose (1 mmol/L) deprivation (OGD).Results: Selective factor Xa (FXa) inhibition by fondaparinux during and afterOGD significantly reduced neuronal death in the CA1 after 48 hours. Thrombinactivity was increased in the medium 24 hours after OGD and this increasewas prevented by fondaparinux suggesting that FXa catalyzes the conversion ofprothrombin to thrombin in neural tissue after ischemia in vitro. Treatment withSCH79797, a selective antagonist of the thrombin receptor protease activatedreceptor-1 (PAR-1), significantly decreased neuronal cell death indicating thatthrombin signals ischemic damage via PAR-1. The JNK pathway plays an importantrole in cerebral ischemia and we observed activation of the JNK substrate,c-Jun in our model. Both the FXa inhibitor, fondaparinux and the PAR-1 antagonistSCH79797, decreased the level of phospho-c-Jun Ser73. After thrombin preconditioningc-Jun was activated by phosphorylation in the nuclei of neurons of the CA1.Treatment with a synthetic thrombin receptor agonist resulted in the same c-Junactivation profile and protection against subsequent OGD indicating that thrombinalso signals via PAR-1 and c-Jun in cell protection.Conclusion: These results indicate that FXa activates thrombin in cerebral ischemia,leading via PAR-1 to the activation of the JNK pathway resulting in neuronal death.Thrombin induced tolerance also involves PAR-1 and JNK, revealing commonfeatures in cell death and survival signalling.

Astrocytic αVβ3 integrin inhibits neurite outgrowth and promotes retraction of neuronal processes by clustering Thy-1.

Thy-1 is a membrane glycoprotein suggested to stabilize or inhibit growth of neuronal processes. However, its precise function has remained obscure, because its endogenous ligand is unknown. We previously showed that Thy-1 binds directly to α(V)β(3) integrin in trans eliciting responses in astrocytes. Nonetheless, whether α(V)β(3) integrin might also serve as a Thy-1-ligand triggering a neuronal response has not been explored. Thus, utilizing primary neurons and a neuron-derived cell line CAD, Thy-1-mediated effects of α(V)β(3) integrin on growth and retraction of neuronal processes were tested. In astrocyte-neuron co-cultures, endogenous α(V)β(3) integrin restricted neurite outgrowth. Likewise, α(V)β(3)-Fc was sufficient to suppress neurite extension in Thy-1(+), but not in Thy-1(-) CAD cells. In differentiating primary neurons exposed to α(V)β(3)-Fc, fewer and shorter dendrites were detected. This effect was abolished by cleavage of Thy-1 from the neuronal surface using phosphoinositide-specific phospholipase C (PI-PLC). Moreover, α(V)β(3)-Fc also induced retraction of already extended Thy-1(+)-axon-like neurites in differentiated CAD cells as well as of axonal terminals in differentiated primary neurons. Axonal retraction occurred when redistribution and clustering of Thy-1 molecules in the plasma membrane was induced by α(V)β(3) integrin. Binding of α(V)β(3)-Fc was detected in Thy-1 clusters during axon retraction of primary neurons. Moreover, α(V)β(3)-Fc-induced Thy-1 clustering correlated in time and space with redistribution and inactivation of Src kinase. Thus, our data indicates that α(V)β(3) integrin is a ligand for Thy-1 that upon binding not only restricts the growth of neurites, but also induces retraction of already existing processes by inducing Thy-1 clustering. We propose that these events participate in bi-directional astrocyte-neuron communication relevant to axonal repair after neuronal damage.

Uso de testes de vigor de sementes na detecção de variabilidade genética intracultivar em pimentão

Com o objetivo de testar a hipótese de polimorfismo intracultivar para vigor em pimentão (Capsicum annuum L.), sementes de um único lote da cv. Ikeda foram submetidas a quatro testes de vigor, respectivamente: teste de frio sem solo, velocidade de germinação, envelhecimento precoce e classificação do vigor de plântula. As plântulas vigorosas e fracas, selecionadas em cada teste, junto com testemunhas (lote original, sem seleção) foram transplantadas para casa de vegetação até a produção de sementes S1. Posteriormente, comparou-se o desempenho das sementes S1 dentro do mesmo teste que possibilitara a seleção das plantas que lhes deram origem. Avaliou-se também o desempenho das sementes em relação à velocidade de emergência das plântulas em campo. Finalmente, conduziu- se por mais uma geração somente as plantas vigorosas e fracas oriundas do teste de frio sem solo e testemunha -- para confirmar, ou não, a existência de ganhos de seleção. Os resultados obtidos permitiram as seguintes conclusões: a) há variação quanto ao vigor individual das sementes na cultivar de pimentão utilizada; b) a variação encontrada tem, no mínimo, um componente genético passível de ser explorado, não só para aumentar a qualidade das sementes em si como para, possivelmente, melhorar o comportamento da cultivar em condições de campo; e c) o teste de frio foi o mais eficiente para detectar as diferenças comportamentais dos indivíduos dentro da população estudada.

Variabilidade espacial da infiltração de água no solo

Dados de infiltração de água no solo foram obtidos em diversos pontos de uma malha retangular de uma parcela agrícola da Fazenda Experimental da EMEPA-PB, com o objetivo de caracterizar a variabilidade espacial da infiltração e dos parâmetros hidrodinâmicos do solo. Foram utilizadas as leis de Philip e de Green & Ampt para ajustamento dos valores obtidos. Medições de granulometria, densidade do solo e umidade volumétrica antes e depois dos testes de infiltração foram efetuadas. Técnicas de análises estatísticas clássicas e geoestatísticas foram utilizadas para descrever a variabilidade espacial dos parâmetros de infiltração, obtidos pelo ajustamento às leis teóricas. Dos parâmetros estudados, o de sucção da equação de Green & Ampt se mostrou o mais sensível à variabilidade espacial da parcela. Também não se notou correlação entre os parâmetros de infiltração e a textura.

Variabilidade espacial de micronutrientes em solo sob pivô central no sul do Estado de Mato Grosso

Este estudo foi desenvolvido para identificar, caracterizar e comparar a estrutura da dependência espacial dos micronutrientes boro, cobre, ferro, manganês e zinco solúveis em um Latossolo Vermelho-Escuro sob pivô central após 14 anos de uso intensivo, no sul do Estado de Mato Grosso. O esquema de amostragem consistiu de coletas de 132 amostras com espaçamento regular de 167 m, especialmente idealizado para determinar a variabilidade espacial em distância de até 1 m. Com exceção do zinco, o uso intensivo propiciou um aumento significativo nas concentrações desses nutrientes na camada mais afetada pelo manejo (0-20 cm), mesmo assim insuficientes para atingir o nível crítico estabelecido para a região. Cerca de 95% das amostras de boro, 75% das amostras de cobre, 95% das amostras de manganês e 1,5% das amostras de zinco apresentaram valores abaixo do nível crítico, distribuídos diferentemente pelos quadrantes, o que mostra que as práticas de fertilização e/ou as operações de preparo de solo não foram eficientes na distribuição e homogeneização dos fertilizantes.

Neuronal nicotinic receptors as new targets foramphetamine-induced oxidative damage and neurotoxicity

Amphetamine derivatives such as methamphetamine (METH) and 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA, ecstasy) are drugs widely abused in a recreational context. This has led to concern because of the evidence that they are neurotoxic in animal models and cognitive impairments have been described in heavy abusers. The main targets of these drugs are plasmalemmal and vesicular monoamine transporters, leading to reverse transport and increased monoamine efflux to the synapse. As far as neurotoxicity is concerned, increased reactive oxygen species (ROS) production seems to be one of the main causes. Recent research has demonstrated that blockade of 7 nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) inhibits METH- and MDMA-induced ROS production in striatal synaptosomes which is dependent on calcium and on NO-synthase activation. Moreover, 7 nAChR antagonists (methyllycaconitine and memantine) attenuated in vivo the neurotoxicity induced by METH and MDMA, and memantine prevented the cognitive impairment induced by these drugs. Radioligand binding experiments demonstrated that both drugs have affinity to 7 and heteromeric nAChR, with MDMA showing lower Ki values, while fluorescence calcium experiments indicated that MDMA behaves as a partial agonist on 7 and as an antagonist on heteromeric nAChR. Sustained Ca increase led to calpain and caspase-3 activation. In addition, modulatory effects of MDMA on 7 and heteromeric nAChR populations have been found.

Neuronal calcium channel mutation in a patient with congenital ataxia and attacks of hemiplegic migraine with cerebral edema

Background: Familial Hemiplegic Migraine (FHM), characterized by a prolonged unilateral hemiparesis, mainly results from mutations in the alpha-1a subunit of the calcium channel gene CACNA1A that can also cause two other dominantly inherited neurological disorders, Episodic Ataxia type 2 (EA2, with sometimes migrainous headaches) and Spinocerebellar Ataxia type 6 (SCA6, late-onset and progressive). A same mutation can have different clinical expression in a family (hemiplegic migraine, migraine-coma, cerebellar ataxia). CACNA1A mutations in FHM are usually missense, leading to gain-of-function, while truncating mutations leading to loss-of-function are usually associated with EA2. Case report: This 9-year-old girl was seen as a baby for hypotonia and transient vertical nystagmus. Her first brain MRI was normal. She evolved as a congenital ataxia, but since the age of two, she had attacks of coma, hemiparesis (either side), partial seizures, dystonic movements and fever. Attacks were initially triggered by minor head bumps, subsequently spontaneous. Brain MRIs in the acute stage always showed transient unilateral hemisphere swelling. Follow-up images revealed atrophic lesions in the temporo-occipital regions and cerebellar atrophy. A prophylactic trial with flunarizine was ineffective. Acetazolamide was recently introduced. Methods: Since our patient shared features of both FHM and EA2, we studied the CACNA1A gene by direct sequencing in the patient's and parents' DNA. Results: We identified an unreported de novo heterozygous deletion of three base pairs (c.4503_4505delCTT) predicting the deletion of one amino acid (p.Phe1502del). The CACNA1A protein contains 4 domains, each formed by six transmembrane segments. The deletion is located in a highly conserved region in segment 6 (S6) of the third domain. Mutations in S6 segments of calcium channels change single-channel conductance and channel selectivity, most resulting in loss-of-function. Outlook: In vitro expression studies of the identified mutation are underway, aiming at understanding its functional consequences and finding an efficient treatment.

Insulin and IGF-1 enhance the expression of the neuronal monocarboxylate transporter MCT2 by translational activation via stimulation of the phosphoinositide 3-kinase-Akt-mammalian target of rapamycin pathway.

MCT2 is the main neuronal monocarboxylate transporter essential for facilitating lactate and ketone body utilization as energy substrates. Our study reveals that treatment of cultured cortical neurons with insulin and IGF-1 led to a striking enhancement of MCT2 immunoreactivity in a time- and concentration-dependent manner. Surprisingly, neither insulin nor IGF-1 affected MCT2 mRNA expression, suggesting that regulation of MCT2 protein expression occurs at the translational rather than the transcriptional level. Investigation of the putative signalling pathways leading to translation activation revealed that insulin and IGF-1 induced p44- and p42 MAPK, Akt and mTOR phosphorylation. S6 ribosomal protein, a component of the translational machinery, was also strongly activated by insulin and IGF-1. Phosphorylation of p44- and p42 MAPK was blocked by the MEK inhibitor PD98058, while Akt phosphorylation was abolished by the PI3K inhibitor LY294002. Phosphorylation of mTOR and S6 was blocked by the mTOR inhibitor rapamycin. In parallel, it was observed that LY294002 and rapamycin almost completely blocked the effects of insulin and IGF-1 on MCT2 protein expression, whereas PD98059 and SB202190 (a p38K inhibitor) had no effect on insulin-induced MCT2 expression and only a slight effect on IGF-1-induced MCT2 expression. At the subcellular level, a significant increase in MCT2 protein expression within an intracellular pool was observed while no change at the cell surface was apparent. As insulin and IGF-1 are involved in synaptic plasticity, their effect on MCT2 protein expression via an activation of the PI3K-Akt-mTOR-S6K pathway might contribute to the preparation of neurons for enhanced use of nonglucose energy substrates following altered synaptic efficacy.

Variabilidade genética e herança da tolerância à toxicidade do alumínio em aveia

Vinte e um genótipos de aveia (Avena sativa L.) do programa de melhoramento da Universidade Federal do Rio Grande do Sul foram avaliados quanto à reação ao alumínio (Al) tóxico em solução nutritiva. Os níveis de Al testados foram 5, 10, 15, 20 e 30 g kJ-1, e o recrescimento da raiz foi medido depois de 48 horas sob a ação do metal. A variabilidade fenotípica foi observada a partir de 10 g kJ-1; em 20 g kJ-1 foram discriminados genótipos tolerantes e sensíveis. As bases genéticas da tolerância ao Al foram estudadas nas gerações P1, P2, F1 e F2, em nove cruzamentos entre genótipos tolerantes x sensíveis. Foi observado nas populações segregantes que a tolerância foi condicionada por um gene, de efeito dominante. A herdabilidade no sentido amplo foi moderada a elevada, permitindo que a seleção de indivíduos homozigotos tolerantes possa ser realizada em gerações precoces, acompanhada de teste de progênie. Por ser um método de relativa facilidade e rapidez, a seleção de germoplasma tolerante ao Al pode ser parte integrante da rotina dos programas de melhoramento de aveia.

Amostragem e variabilidade espacial de características químicas de um latossolo submetido a diferentes sistemas de preparo

O trabalho foi conduzido na Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Arroz e Feijão, em Santo Antônio de Goiás, GO, em Latossolo Vermelho-Escuro distrófico, textura argilosa, submetido a diferentes sistemas de preparo, durante cinco anos consecutivos (19921996), e cultivado com milho no verão e feijoeiro no inverno, sob irrigação por aspersão. O objetivo foi avaliar as características químicas de um solo Latossolo Vermelho-Escuro após cinco anos de uso de três sistemas de preparo para o plantio. Os sistemas foram: com arado de aiveca, grade aradora e plantio direto. As amostras para análise química foram coletadas, em todos os três tratamentos, em uma malha quadrada de 49 pontos (7x7), a espaços de 4 m x 4 m, e nas profundidades de 0-5 cm e 5-20 cm de solo. As amostras foram analisadas para determinação do pH, Ca, Mg, P, K e cálculo da saturação por bases. Em relação a cada variável calculou-se o valor médio, mínimo, máximo e coeficiente de variação, comparando-se as médias, entre tratamentos, pelo teste t. Os valores de pH, Ca, Mg, P, K e saturação por bases do solo variaram nos diferentes tratamentos. Na profundidade de 0-5 cm, os valores de todas as variáveis foram maiores no sistema plantio direto do que no arado e na grade. Os valores de P e de K apresentaram as maiores variabilidades, e os de pH, as menores.

Variabilidade fenotípica em genótipos de acerola

As medidas de variabilidade fenotípica, correlações, efeitos diretos e indiretos na aceroleira (Malpighia emarginata DC.) da região de Itápolis, SP, objetivaram direcionar o processo seletivo de genótipos. Os parâmetros comprimento e largura média de folhas, altura de planta, diâmetro de copa, peso médio de fruto, peso médio de polpa/fruto, peso médio de 20 frutos e peso médio de polpa por 20 frutos mostraram diferenças quanto a genótipos e épocas. Em acidez, tamanho e largura média de fruto, as diferenças são exclusivas em relação a épocas, sugerindo ações de condições climáticas. A altura é um bom parâmetro tipificador na diferenciação e seleção de genótipos. As condições meteorológicas podem influenciar marcadamente em caracteres tecnológicos (acidez) e em medidas dos frutos. Destacaram-se as associações positivas entre comprimento de folhas com tamanho e peso de frutos e as correlações negativas destes com vitamina C; seguida de correlações positivas e significativas de tamanho com largura de frutos. Dos efeitos diretos sobre vitamina C, relacionam-se os efeitos de Brix e diâmetro de copa como positivos. Contudo, nas condições estudadas, as medidas das folhas estão associadas positivamente com tamanho e peso dos frutos e negativamente com vitamina C. Além disso, observa-se que as medidas dos frutos associam-se positivamente com os caracteres de peso e rendimento, que estão negativamente associados com vitamina C. A seleção sobreBrix pode direcionar ganhos em polpa e em vitamina C.

Variabilidade e correlações entre caracteres agronômicos em caupi (Vigna unguiculata)

O caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp) é um alimento básico das populações do Nordeste brasileiro, devendo merecer atenção com vistas a melhoria da qualidade de grãos, resistência a doenças e pragas e aumento de produtividade. Este trabalho teve por objetivo estudar a variabilidade e o potencial genético de 28 linhagens, escolhidas após uma seleção para cor, tamanho de grãos e resistência a viroses. A produtividade apresentou coeficiente de variação genético de 23,90%, e o valor agronômico, de 3,56%. O número de vagens por pedúnculo apresentou a menor estimativa do coeficiente de determinação genético (4,51%), e o peso de 100 grãos, a maior (81,74%). O coeficiente de determinação genético da produtividade foi de 34,15%. As maiores estimativas de ganho genético foram as do peso de 100 grãos (21,73%) e da produtividade (19,77%). As correlações genotípicas foram superiores às fenotípicas e às de ambiente, destacando-se as correlações entre número de ramos secundários e produtividade (68,13%), e valor agronômico e produtividade (100%). Estes resultados mostram amplas possibilidades de seleção entre as linhagens com relação à maioria dos caracteres estudados.