Animal models for genetic neuromuscular diseases

The neuromuscular disorders are a heterogeneous group of genetic diseases, caused by mutations in genes coding sarcolemmal, sarcomeric, and citosolic muscle proteins. Deficiencies or loss of function of these proteins leads to variable degree of progressive loss of motor ability. Several animal models, manifesting phenotypes observed in neuromuscular diseases, have been identified in nature or generated in laboratory. These models generally present physiological alterations observed in human patients and can be used as important tools for genetic, clinic, and histopathological studies. The mdx mouse is the most widely used animal model for Duchenne muscular dystrophy (DMD). Although it is a good genetic and biochemical model, presenting total deficiency of the protein dystrophin in the muscle, this mouse is not useful for clinical trials because of its very mild phenotype. The canine golden retriever MD model represents a more clinically similar model of DMD due to its larger size and significant muscle weakness. Autosomal recessive limb-girdle MD forms models include the SJL/J mice, which develop a spontaneous myopathy resulting from a mutation in the Dysferlin gene, being a model for LGMD2B. For the human sarcoglycanopahties (SG), the BIO14.6 hamster is the spontaneous animal model for delta-SG deficiency, whereas some canine models with deficiency of SG proteins have also been identified. More recently, using the homologous recombination technique in embryonic stem cell, several mouse models have been developed with null mutations in each one of the four SG genes. All sarcoglycan-null animals display a progressive muscular dystrophy of variable severity and share the property of a significant secondary reduction in the expression of the other members of the sarcoglycan subcomplex and other components of the Dystrophin-glycoprotein complex. Mouse models for congenital MD include the dy/dy (dystrophia-muscularis) mouse and the allelic mutant dy(2J)/dy(2J) mouse, both presenting significant reduction of alpha 2-laminin in the muscle and a severe phenotype. The myodystrophy mouse (Large(myd)) harbors a mutation in the glycosyltransferase Large, which leads to altered glycosylation of alpha-DG, and also a severe phenotype. Other informative models for muscle proteins include the knockout mouse for myostatin, which demonstrated that this protein is a negative regulator of muscle growth. Additionally, the stress syndrome in pigs, caused by mutations in the porcine RYR1 gene, helped to localize the gene causing malignant hypertermia and Central Core myopathy in humans. The study of animal models for genetic diseases, in spite of the existence of differences in some phenotypes, can provide important clues to the understanding of the pathogenesis of these disorders and are also very valuable for testing strategies for therapeutic approaches.

Implante endoscópico no esôfago distal de polimetilmetacrilato para controle do refluxo gastrofágico : estudo experimental em modelo animal

XIXA doença do refluxo gastroesofágico (DRGE) comumente afeta o esôfago e provavelmente é a condição mais prevalente no segmento alto do trato gastrointestinal, acometendo entre 5 e 45% da população ocidental. A terapêutica atual para essa doença além de medidas gerais e dietéticas, inclui tratamento farmacológico e/ou cirurgia. Ambos podem ser eficazes, mas apresentam elevado custo financeiro. O tratamento com fármacos pode apresentar baixa aderência medicamentosa e a cirurgia tem baixa, mas não desprezível, morbidade e mortalidade. Idealmente o tratamento da DRGE deveria ser eficaz, com baixo risco e com baixo custo. Objetivos: 1. Desenvolver um modelo experimental em suínos para o estudo do Refluxo Gastroesofágico através da Pressão e do Volume de Vazão Gástricos; 2. Avaliar a eficácia do implante endoscópico de PMMA ao nível do Esfíncter Esofágico Inferior (EEI) para aumentar a Pressão de Vazão Gástrica, o Volume de Vazão Gástrico e a Pressão Basal do EEI; 3. Descrever as reações histológicas associadas ao implante de PMMA. Material e Métodos: Suínos da raça Large White, do sexo feminino com 8 semanas de vida foram estudados no experimento. Foi realizada manometria do esfíncter esofágico inferior com registro da pressão basal com cateter de perfusão com água e técnica de retirada lenta. Calculou-se, também, a extensão do EEI. Após, gastrostomia era realizada com colocação intragástrica da extremidade distal de uma sonda de Foley com três vias e um cateter de pHmetria esofágica introduzido via oral com o sensor distal posicionado 5 cm acima do bordo superior de esfíncter esofágico inferior. Iniciava-se, XXentão, a infusão contínua no estômago de uma solução de HCl a 0,02N com medida e registro simultâneos da Pressão e do Volume de Vazão Gástricos e do pH esofágico. Definiu-se a Pressão de Vazão Gástrica (PVG) e o Volume de Vazão Gástrico quando houve brusca e sustentada acidificação do esôfago distal (pH<3). Após, introduzia-se um tubo metálico (Tubo Introdutor ou TI) via oral e, em seguida, o endoscópio, seguindo ambos até o esôfago distal. Cateter de nylon com agulha calibre 16 era introduzido pelo tubo introdutor e o PMMA implantado na área correspondente ao EEI com uma pistola dosadora volumétrica que permitia a injeção de volumes prédeterminados em 3 ou 4 pontos da submucosa (total por ponto = 0,73 ml de PMMA). As medidas de PVG, VVG e pressão basal do EEI foram repetidas após 28 dias, sacrificando-se os animais e removendo-se esôfago médio e distal, junção esofagogástrica, fundo e corpo gástricos para estudo histológico. Previamente ao experimento, três projetos pilotos foram desenvolvidos. O primeiro designado como “Projeto Piloto: Refluxo Gastroesofágico por pHmetria de 24H” (RGE 24H) buscou a via de acesso transnasal para registro de pHmetria por 24 horas. No segundo, designado “Projeto Piloto: Esofagostomia”, para confirmação de refluxo gastroesofágico espontâneo em suínos da raça Large White, utilizou-se anestesia com associação de tiletamina 125 mg e zolazepam 125 mg em combinação com um sedativo, a xilazina a 2% . A pHmetria foi mantida por 24 horas. Os dados descritos por Kadirkamanathan et al. não foram reproduzidos no nosso laboratório. Optou-se então pela realização de um terceiro projeto, “Projeto Piloto: Gastrostomia” para induzir refluxo gastroesofágico através de um modelo experimental e testar a reprodutibilidade da Pressão de Vazão Gástrica. Obteve-se sucesso. Resultados: Trinta e sete animais foram estudados em 60 intervenções no Laboratório de motilidade experimental. O projeto piloto “RGE:24h” foi abandonado após perda de 5 animais pela anestesia com halotano e, solucionada esta questão, a sistemática infecção do tecido celular subcutâneo nasal, dificultando a manutenção do cateter de phmetria em outros 5 animais. No “Projeto Piloto: Esofagostomia”, em cinco animais estudados (cada animal em duas ocasiões diferentes) não se reproduziram os achados de refluxo espontâneo. No terceiro projeto “Projeto Piloto: Gastrostomia” quatro animais foram estudados em dois momentos diferentes obtendo-se sucesso e reprodutibilidade XXIdos dados. Criado o modelo experimental, quatorze suínos foram submetidos ao experimento com implante endoscópico de PMMA com os seguintes resultados: A média dos pesos com 8 semanas de idade foi 14,98 ± 2,43 e 28 dias após o implante, 20,26 ± 3,68. O ganho ponderal foi considerado normal para a espécie. A Pressão de Vazão Gástrica média no dia 1 foi 8,08 mmHg e no dia 28, 10,69mmHg (Teste t de Student: t = 2,72 gl = 13 p = 0,017). Os Volumes de Vazão Gástricos médios foram: 392,86 ml para o dia 1 e 996,71 ml no dia 28 (teste t de Student: t = 11,66 gl = 13 p< 0,001). A Pressão Basal do EEI e o comprimento do esfíncter, não apresentaram diferenças estatisticamente significativas. PMMA foi identificado como depósitos de grandes vacúolos no tecido intersticial ao exame histológico da junção esofagogástrica associado a histiócitos, plasmócitos e presença de células gigantes tipo Langhans indicando reação tecidual de corpo estranho em todos os animais. Fibrose e macrófagos com vacúolos intracelulares estiveram presentes em menor freqüência. Conclusões: 1. O modelo experimental, em suínos, desenvolvido viabilizou o estudo do Refluxo Gastroesofágico através da Pressão de Vazão Gástrica e Volume de Vazão Gástrico; 2. O implante de PMMA, no presente estudo, aumentou a Pressão de Vazão e o Volume de Vazão Gástricos, mas não a Pressão Basal do EEI, nem tampouco aumentou o seu comprimento; 3. Depósito de PMMA implantado e evidência de processo inflamatório crônico e reação tecidual de corpo estranho foi encontrada no local do implante de PMMA. Macrófagos com vacúolos intracelulares e fibrose foram encontrados com menos freqüência.

Strategies to promote farm animal welfare in Latin America and their effects on carcass and meat quality traits

Several initiatives, including research and development, increasing stakeholders' awareness and application of legislation and recommendation, have been carried out in Latin America to promote animal welfare and meat quality. Most activities focused on the impact of pre-slaughter conditions (facilities, equipment and handling procedures) on animal welfare and meat quality. The results are encouraging; data from Brazil, Chile and Uruguay showed that the application of the improved pre-slaughter handling practices reduced aggressive handling and the incidence of bruised carcasses at slaughter in cattle and pigs. These outcomes stimulated some to apply animal welfare concepts in livestock handling within the meat production chain as shown by the increasing demand for personnel training on the best. To attend this demand is important to expand local studies on farm animal welfare and to set up (or maintain) an efficient system for knowledge transfer to all stakeholders in the Latin America meat production chains. However, it is clear that to promote the long-term progress in this field is important to deliver practical solutions, assuring that they match the technical and financial conditions of those who are the target of training programs. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Caracterização comportamental e distribuição de neurônios inibitórios em um modelo animal de autismo induzido por ácido valpróico

Autism comprises a heterogeneous group of neurodevelopmental disorders that affects the brain maturation and produces sensorial, motor, language and social interaction deficits in early childhood. Several studies have shown a major involvement of genetic factors leading to a predisposition to autism, which are possibly affected by environmental modulators during embryonic and post-natal life. Recent studies in animal models indicate that alterations in epigenetic control during development can generate neuronal maturation disturbances and produce a hyper-excitable circuit, resulting in typical symptoms of autism. In the animal model of autism induced by valproic acid (VPA) during rat pregnancy, behavioral, electrophysiological and cellular alterations have been reported which can also be observed in patients with autism. However, only a few studies have correlated behavioral alterations with the supposed neuronal hyper-excitability in this model. The aim of this project was to generate an animal model of autism by pre-natal exposure to VPA and evaluate the early post-natal development and pre-puberal (PND30) behavior in the offspring. Furthermore, we quantified the parvalbumin-positive neuronal distribution in the medial prefrontal cortex and Purkinje cells in the cerebellum of VPA animals. Our results show that VPA treatment induced developmental alterations, which were observed in behavioral changes as compared to vehicle-treated controls. VPA animals showed clear behavioral abnormalities such as hyperlocomotion, prolonged stereotipies and reduced social interaction with an unfamiliar mate. Cellular quantification revealed a decrease in the number of parvalbumin-positive interneurons in the anterior cingulate cortex and in the prelimbic cortex of the mPFC, suggesting an excitatory/inhibitory unbalance in this animal model of autism. Moreover, we also observed that the neuronal reduction occurred mainly in the cortical layers II/III and V/VI. We did not detect any change in the density of Purkinje neurons in the Crus I region of the cerebellar cortex. Together, our results strengthens the face validity of the VPA model in rats and shed light on specific changes in the inhibitory circuitry of the prefrontal cortex in this autism model. Further studies should address the challenges to clarify particular electrophysiological correlates of the cellular alterations in order to better understand the behavioral dysfunctions

Imaging studies of the hindlimbs of pacas (Cuniculus paca) bred in captivity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Cordia verbenacea and secretion of mast cells in different animal species

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelos matemáticos utilizados para descrever curvas de crescimento em aves aplicados ao melhoramento genético animal

A utilização de funções matemáticas para descrever o crescimento animal é antiga. Elas permitem resumir informações em alguns pontos estratégicos do desenvolvimento ponderal e descrever a evolução do peso em função da idade do animal. Também é possível comparar taxas de crescimento de diferentes indivíduos em estados fisiológicos equivalentes. Os modelos de curvas de crescimento mais utilizados na avicultura são os derivados da função Richards, pois apresentam parâmetros que possibilitam interpretação biológica e portanto podem fornecer subsídios para seleção de uma determinada forma da curva de crescimento em aves. Também pode-se utilizar polinômios segmentados para descrever as mudanças de tendência da curva de crescimento animal. Entretanto, existem importantes fatores de variação para os parâmetros das curvas, como a espécie, o sistema de criação, o sexo e suas interações. A adequação dos modelos pode ser verificada pelos valores do coeficiente de determinação (R2), do quadrado médio do resíduo (QM res), do erro de predição médio (EPm), da facilidade de convergência dos dados e pela possibilidade de interpretação biológica dos parâmetros. Estudos envolvendo modelagem e descrição da curva de crescimento e seus componentes são amplamente discutidos na literatura. Porém, programas de seleção que visem a progressos genéticos para a forma da curva não são mencionados. A importância da avaliação dos parâmetros dos modelos de curvas de crescimento é ainda mais relevante já que os maiores ganhos genéticos para peso estão relacionados com seleção para pesos em idades próximas ao ponto de inflexão. A seleção para precocidade pode ser auxiliada com base nos parâmetros do modelo associados à variáveis que descrevem esta característica genética dos animais. Esses parâmetros estão relacionados a importantes características produtivas e reprodutivas e apresentam magnitudes diferentes, de acordo com a espécie, o sexo e o modelo utilizados na avaliação. Outra metodologia utilizada são os modelos de regressão aleatória, permitindo mudanças graduais nas covariâncias entre idades ao longo do tempo e predizendo variâncias e covariâncias em pontos contidos ao longo da trajetória estudada. A utilização de modelos de regressões aleatórias traz como vantagem a separação da variação da curva de crescimento fenotípica em seus diferentes efeitos genético aditivo e de ambiente permanente individual, mediante a determinação dos coeficientes de regressão aleatórios para esses diferentes efeitos. Além disto, não há necessidade de utilizar fatores de ajuste para a idade. Esta revisão teve por objetivos levantar os principais modelos matemáticos frequentistas utilizados no estudo de curvas de crescimento de aves, com maior ênfase nos empregados com a finalidade de estimar parâmetros genéticos e fenotípicos.

Recommended Guidelines for the Conduct and Evaluation of Prognostic Studies in Veterinary Oncology

There is an increasing need for more accurate prognostic and predictive markers in veterinary oncology because of an increasing number of treatment options, the increased financial costs associated with treatment, and the emotional stress experienced by owners in association with the disease and its treatment. Numerous studies have evaluated potential prognostic and predictive markers for veterinary neoplastic diseases, but there are no established guidelines or standards for the conduct and reporting of prognostic studies in veterinary medicine. This lack of standardization has made the evaluation and comparison of studies difficult. Most important, translating these results to clinical applications is problematic. To address this issue, the American College of Veterinary Pathologists' Oncology Committee organized an initiative to establish guidelines for the conduct and reporting of prognostic studies in veterinary oncology. The goal of this initiative is to increase the quality and standardization of veterinary prognostic studies to facilitate independent evaluation, validation, comparison, and implementation of study results. This article represents a consensus statement on the conduct and reporting of prognostic studies in veterinary oncology from veterinary pathologists and oncologists from around the world. These guidelines should be considered a recommendation based on the current state of knowledge in the field, and they will need to be continually reevaluated and revised as the field of veterinary oncology continues to progress. As mentioned, these guidelines were developed through an initiative of the American College of Veterinary Pathologists' Oncology Committee, and they have been reviewed and endorsed by the World Small Animal Veterinary Association.

Molecular tools and analytical approaches for the characterization of farm animal genetic diversity

Genetic studies of livestock populations focus on questions of domestication, within- and among-breed diversity, breed history and adaptive variation. In this review, we describe the use of different molecular markers and methods for data analysis used to address these questions. There is a clear trend towards the use of single nucleotide polymorphisms and whole-genome sequence information, the application of Bayesian or Approximate Bayesian analysis and the use of adaptive next to neutral diversity to support decisions on conservation.

Escherichia coli phylogenetic group determination and its application in the identification of the major animal source of fecal contamination

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

Studies on the activation of the pre-kininogenin-kininogenin (pre-kallikrein-kallikrein) system by sulfated polysaccharides and kaolin

The activation of pre-kininogenin to kininogenin (pre-kallikrein to kallikrein) is one of the steps in the series of reactions of a complex system, linked also to fibrinolysis and coagulation, that leads to kinin release in plasma (See Cochrane et al., 1976; Wuepper, 1976; Kaplan et al., 1976; Kaplan et al., 1976). For human plasma, a test using kaolin as activator and measuring kallikrein activity with the chromogenic substrate Chromozym PK (Nα-benzoyl-prolyl-phenylalanyl-arginyl-nitroanilide, Pentapharm, Basle) is routinely employed. The purpose of this paper is to further study the mechanism of this activation, by means of different activators and using as inhibitor hexadimethrine bromide (Polybrene). Besides kaolin, sulfated polysaccharides, such as heparin and cellulose sulfate are able to activate pre-kininogenin to kininogenin. Hexadimethrine as expected, inhibited the activation by heparin and also that by cellulose sulfate. The activation by kaolin however followed a different pattern suggesting, at least partially, a different mode of action of this activator. © 1979.

Protein synthesis studies in skeletal muscle of aging rats. II. In vitro studies with 0.5M potassium chloride washed polyribosomes

To investigate further the age-related reduction in muscle protein synthesis activity found previously using a crude polyribosome/pH 5 system (Pluskal et al., 1984), a 0.5M KCl washing procedure was utilized to remove the nonribosomal factors from polyribosomes isolated from male Sprague-Dawley rats in the following age groups: young (1 to 2 months), mature (12 months), and aged (22 to 24 months). Using a common source of enriched elongation factor fraction from young animals, it was not possible to demonstrate any significant difference (p > .05) in protein synthesis between the 0.5M KCl-washed polyribosomes isolated from the various age groups. Using a cell-free system containing young salt washed polyribosomes stimulated by the addition of 0.5M KCl-wash fractions, however, it was shown that the mature and aged salt-wash fractions were less (p < .05) active than material from young animals. Thus, the observed decline in protein synthesis efficiency during aging may be attributed to a reduced capacity to promote initiation/elongation by the nonribosomal salt wash fractions of muscle polyribosomes.

Cytogenetic studies of three species of Glandulocaudinae (Pisces, Characiformes, Characidae)

Cytogenetic studies of three species of the subfamily Glandulocaudinae showed that Mimagoniates microlepis presents 2n = 52 chromosomes (6M + 20SM + 18ST + 8A), Mimagoniates lateralis presents 2n = 52 chromosomes (6M + 20SM + 16ST + 10A) and Glandalocauda melanogenys presents 2n = 52 chromosomes (4M + 12SM + 22ST + 14A). The number of NOR-bearing chromosome pairs ranged from two to four. Differences in number and position of NORs at the species and population levels were detected, suggesting that several chromosome rearrangements occurred in the evolutionary process of this group. Some aspects related to the chromosome evolution of the Glandulocaudinae are discussed.

Cytogenetical and histological studies in testis of Tayassu tajacu (Cateto), Tayassu pecari (Queixada) and a natural interspecific hybrid

The karyotype, the histological structure of the testis and the synaptonemal complex (SC) of the mammalian species Tayassu tajacu, Tayassu pecari and of an interspecific male hybrid captured in nature were analysed. The specimens of T. tajacu (2n = 30) and T. pecan (2n = 26) exhibited seminiferous tubules with germ cells in all sperma to genesis stages. In the SC studies both species had a regular structure, easily identified in the autosomes and in the sex chromosomes. The hybrid (2n = 28) had seminiferous tubules with almost all germinal cells in the spermatogonium stage and only a few cells in the primary spermatocyte stage. Gross abnormalities in SC were observed. A few lateral elements showed regular or partially regular synapsis, other lateral elements were synapsed as multivalents, and most axial elements remained unsynapsed. The results suggest that the karyotypes of the parental species have sufficient differentiation to avoid chromosome synapsis. Alternatively, the hypothesis of the existence of genetic incompatibilities between the parental species is discussed.