Validation of age determination methods and growth studies of the sand sole Pegusa lascaris (Soleidae) from the eastern-central Atlantic

[EN]The age and growth of the sand sole Pegusa lascaris from the Canarian Archipelago were studied from 2107 fish collected between January 2005 and December 2007. To find an appropriate method for age determination, sagittal otoliths were observed by surface-reading and frontal section and the results were compared. The two methods did not differ significantly in estimated age but the surface-reading method is superior in terms of cost and time efficiency. The sand sole has a moderate life span, with ages up to 10 years recorded. Individuals grow quickly in their first two years, attaining approximately 48% of their maximum standard length; after the second year, their growth rate drops rapidly as energy is diverted to reproduction. Males and females show dimorphism in growth, with females reaching a slightly greater length and age than males. Von Bertalanffy, seasonalized von Bertalanfy, Gompertz, and Schnute growth models were fitted to length-at-age data. Akaike weights for the seasonalized von Bertalanffy growth model indicated that the probability of choosing the correct model from the group of models used was >0.999 for males and females. The seasonalized von Bertalanffy growth parameters estimated were: L? = 309 mm standard length, k = 0.166 yr?1, t0 = ?1.88 yr, C = 0.347, and ts = 0.578 for males; and L? = 318 mm standard length, k = 0.164 yr?1, t0 = ?1.653 yr, C = 0.820, and ts = 0.691 for females. Fish standard length and otolith radius are closely correlated (R2 = 0.902). The relation between standard length and otolith radius is described by a power function (a = 85.11, v = 0.906)

Early life of the abalone Haliotis tuberculata coccínea : development, settlement and growth

Programa de doctorado: Acuicultura

Experimental investigation into the effect of stress on dissolution and growth of very soluble brittle salts in aqueous solution

Das Studium der Auflösungs- und Wachstumsprozesse an Feststoff-Flüssigkeits-Grenzflächen unter nicht-hydrostatischen Beanspruchungen ist wesentlich für das Verständnis von Defor-mationsprozessen, die in der Erde ablaufen. Unter diesen genannten Prozessen gehört die Drucklösung zu den wichtigsten duktilen Deformationsprozessen, von der Diagenese bishin zur niedrig- bis mittelgradigen metamorphen Bedingungen. Bisher ist allerdings wenig darüber bekannt, welche mechanischen, physikalischen oder chemischen Potentialenergie-Gradienten die Drucklösung steuern. I.a. wird angenommen, daß die Drucklösung durch Un-terschiede kristallplastischer Verformungsenergien oder aber durch Unterschiede der Normal-beanspruchung an Korngrenzen gesteuert wird. Unterschiede der elastischen Verformungs-energien werden dabei allerdings als zu gering erachtet, um einen signifikanten Beitrag zu leisten. Aus diesem Grund werden sie als mögliche treibende Kräfte für die Drucklösung vernachlässigt. Andererseits haben neue experimentelle und theoretische Untersuchungen gezeigt, daß die elastische Verformung in der Tat einen starken Einfluß auf Lösungs- und Wachstumsmechanismen von Kristallen in einer Lösung haben kann. Da die in der Erdkruste vorherrschenden Deformationsmechanismen überwiegend im elastischen Verformungsbereich der Gesteine ablaufen, ist es sehr wichtig, das Verständnis für die Effekte, die die elastische Verformung verursacht, zu erweitern, und ihre Rolle während der Deformation durch Drucklösung zu definieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Experimenten, bei denen der Effekt der mechanisch kompressiven Beanspruchung auf Lösungs- und Wachstumsprozesse von Einzelkristallen unterschiedlicher, sehr gut löslicher, elastisch/spröder Salze untersucht wurde. Diese Salze wurden als Analoga gesteinsbildender Minerale wie Quarz und Calcit ausgewählt. Der Einfluß von Stress auf die Ausbildung der Oberflächenmikrostrukturen in einer untersättigten Lösung wurde an Kaliumalaun untersucht.Lösungsrillen (20 – 40 µm breit, 10 – 40 µm tief und 20 – 80 µm Abstand) entwickelten sich in den Bereichen, in denen die Beanspruchung im Kristall am größten war. Sie verschwanden wieder, sobald der Kristall entlastet wurde. Diese Rillen entwickelten sich parallel zu niedrig indizierten kristallographischen Richtungen und sub-perpendikular zu den Trajektorien, die der maximalen, lokalen kompressiven Beanspruchung entsprachen. Die Größe der Lösungsrillen hing von der lokalen Oberflächenbeanspruchung, der Oberflächenenergie und dem Untersättigungsgrad der wässrigen Lösung ab. Die mikrostrukturelle Entwicklung der Kristalloberflächen stimmte gut mit den theoretischen Vorhersagen überein, die auf den Modellen von Heidug & Leroy (1994) und Leroy & Heidug (1994) basieren. Der Einfluß der Beanspruchung auf die Auflösungsrate wurde an Natriumchlorat-Einzelkristallen untersucht. Dabei wurde herausgefunden, daß sich gestresste Kristalle schneller lösen als Kristalle, auf die keine Beanspruchung einwirkt. Der experimentell beobachtete Anstieg der Auflösungsrate der gestressten Kristalle war ein bis zwei Größenordnungen höher als theoretisch erwartet. Die Auflösungsrate stieg linear mit dem Stress an, und der Anstieg war um so größer, je stärker die Lösung untersättigt war. Außerdem wurde der Effekt der Bean-spruchung auf das Kristallwachstum an Kaliumalaun- und Kaliumdihydrogenphosphat-Ein-zelkristallen untersucht. Die Wachstumsrate der Flächen {100} und {110} von Kalium-alaun war bei Beanspruchung stark reduziert. Für all diese Ergebnisse spielte die Oberflächenrauhigkeit der Kristalle eine Schlüsselrolle, indem sie eine nicht-homogene Stressverteilung auf der Kristalloberfläche verursachte. Die Resultate zeigen, daß die elastische Verformung eine signifikante Rolle während der Drucklösung spielen kann, und eine signifikante Deformation in der oberen Kruste verursachen kann, bei Beanspruchungen, die geringer sind, als gemeinhin angenommen wird. Somit folgt, daß die elastische Bean-spruchung berücksichtigt werden muß, wenn mikrophysikalische Deformationsmodelle entwickelt werden sollen.

Investigations of cooperative interactions in template induced crystallization processes and kinetic studies of nucleation and growth by small-angle neutron scattering

Zusammenfassung Um zu einem besseren Verständnis des Prozesses der Biomineralisation zu gelangen, muss das Zusammenwirken der verschiedenen Typen biologischer Makromoleküle, die am Keimbildungs- und Wachstumsprozess der Minerale beteiligt sind, berücksichtigt werden. In dieser Arbeit wird ein neues Modellsystem eingeführt, das aus einem SAM (self-assembled monolayer) mit verschiedenen Funktionalitäten und unterschiedlichen, gelösten Makromolekülen besteht. Es konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Vaterit (CaCO3) sowie Strontianit (SrCO3) Nanodrähten der Präsenz von Polyacrylat in Kooperation mit einer COOH-funktionalisierten SAM-Oberfläche zugeschrieben werden kann. Die Kombination bestehend aus einer polaren SAM-Oberfläche und Polyacrylat fungiert als Grenzfläche für die Struktur dirigierende Kristallisation von Nanodraht-Kristallen. Weiter konnte gezeigt werden, dass die Phasenselektion von CaCO3 durch die kooperative Wechselwirkung zwischen einer SAM-Oberfläche und einem daran adsorbierten hb-Polyglycerol kontrolliert wird. Auch die Funktionalität einer SAM-Oberfläche in Gegenwart von Carboxymethyl-cellulose übt einen entscheidenden Einfluss auf die Phasenselektion des entstehenden Produktes aus. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an CaCO3 zur homogenen Keimbildung, zur Nukleation in Gegenwart eines Proteins sowie auf Kolloiden, die als Template fungieren, mittels Kleinwinkel-Neutronenstreuung durchgeführt. Die homogene Kristallisation in wässriger Lösung stellte sich als ein mehrstufiger Prozess heraus. In Gegenwart des Eiweißproteins Ovalbumin konnten drei Phasen identifiziert werden, darunter eine anfänglich vorhandene amorphe sowie zwei kristalline Phasen.

Interfacial interactions, charge transport and growth phenomena in Organic Field Effect Transistors

Organic electronics is an emerging field with a vast number of applications having high potential for commercial success. Although an enormous progress has been made in this research area, many organic electronic applications such as organic opto-electronic devices, organic field effect transistors and organic bioelectronic devices still require further optimization to fulfill the requirements for successful commercialization. The main bottle neck that hinders large scale production of these devices is their performances and stability. The performance of the organic devices largely depends on the charge transport processes occurring at the interfaces of various material that it is composed of. As a result, the key ingredient needed for a successful improvement in the performance and stability of organic electronic devices is an in-depth knowledge of the interfacial interactions and the charge transport phenomena taking place at different interfaces. The aim of this thesis is to address the role of the various interfaces between different material in determining the charge transport properties of organic devices. In this framework, I chose an Organic Field Effect Transistor (OFET) as a model system to carry out this study as it An OFET offers various interfaces that can be investigated as it is made up of stacked layers of various material. In order to probe the intrinsic properties that governs the charge transport, we have to be able to carry out thorough investigation of the interactions taking place down at the accumulation layer thickness. However, since organic materials are highly instable in ambient conditions, it becomes quite impossible to investigate the intrinsic properties of the material without the influence of extrinsic factors like air, moisture and light. For this reason, I have employed a technique called the in situ real-time electrical characterization technique which enables electrical characterization of the OFET during the growth of the semiconductor.

Development of models and methods to simulate peptide-assisted nucleation and growth of calcium-minerals

In den vergangenen Jahren wurden einige bislang unbekannte Phänomene experimentell beobachtet, wie etwa die Existenz unterschiedlicher Prä-Nukleations-Strukturen. Diese haben zu einem neuen Verständnis von Prozessen, die auf molekularer Ebene während der Nukleation und dem Wachstum von Kristallen auftreten, beigetragen. Die Auswirkungen solcher Prä-Nukleations-Strukturen auf den Prozess der Biomineralisation sind noch nicht hinreichend verstanden. Die Mechanismen, mittels derer biomolekulare Modifikatoren, wie Peptide, mit Prä-Nukleations-Strukturen interagieren und somit den Nukleationsprozess von Mineralen beeinflussen könnten, sind vielfältig. Molekulare Simulationen sind zur Analyse der Formation von Prä-Nukleations-Strukturen in Anwesenheit von Modifikatoren gut geeignet. Die vorliegende Arbeit beschreibt einen Ansatz zur Analyse der Interaktion von Peptiden mit den in Lösung befindlichen Bestandteilen der entstehenden Kristalle mit Hilfe von Molekular-Dynamik Simulationen.rnUm informative Simulationen zu ermöglichen, wurde in einem ersten Schritt die Qualität bestehender Kraftfelder im Hinblick auf die Beschreibung von mit Calciumionen interagierenden Oligoglutamaten in wässrigen Lösungen untersucht. Es zeigte sich, dass große Unstimmigkeiten zwischen etablierten Kraftfeldern bestehen, und dass keines der untersuchten Kraftfelder eine realistische Beschreibung der Ionen-Paarung dieser komplexen Ionen widerspiegelte. Daher wurde eine Strategie zur Optimierung bestehender biomolekularer Kraftfelder in dieser Hinsicht entwickelt. Relativ geringe Veränderungen der auf die Ionen–Peptid van-der-Waals-Wechselwirkungen bezogenen Parameter reichten aus, um ein verlässliches Modell für das untersuchte System zu erzielen. rnDas umfassende Sampling des Phasenraumes der Systeme stellt aufgrund der zahlreichen Freiheitsgrade und der starken Interaktionen zwischen Calciumionen und Glutamat in Lösung eine besondere Herausforderung dar. Daher wurde die Methode der Biasing Potential Replica Exchange Molekular-Dynamik Simulationen im Hinblick auf das Sampling von Oligoglutamaten justiert und es erfolgte die Simulation von Peptiden verschiedener Kettenlängen in Anwesenheit von Calciumionen. Mit Hilfe der Sketch-Map Analyse konnten im Rahmen der Simulationen zahlreiche stabile Ionen-Peptid-Komplexe identifiziert werden, welche die Formation von Prä-Nukleations-Strukturen beeinflussen könnten. Abhängig von der Kettenlänge des Peptids weisen diese Komplexe charakteristische Abstände zwischen den Calciumionen auf. Diese ähneln einigen Abständen zwischen den Calciumionen in jenen Phasen von Calcium-Oxalat Kristallen, die in Anwesenheit von Oligoglutamaten gewachsen sind. Die Analogie der Abstände zwischen Calciumionen in gelösten Ionen-Peptid-Komplexen und in Calcium-Oxalat Kristallen könnte auf die Bedeutung von Ionen-Peptid-Komplexen im Prozess der Nukleation und des Wachstums von Biomineralen hindeuten und stellt einen möglichen Erklärungsansatz für die Fähigkeit von Oligoglutamaten zur Beeinflussung der Phase des sich formierenden Kristalls dar, die experimentell beobachtet wurde.

Role of hypoxia and growth and differentiation factor-5 on differentiation of human mesenchymal stem cells towards intervertebral nucleus pulposus-like cells

There is evidence that mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate towards an intervertebral disc (IVD)-like phenotype. We compared the standard chondrogenic protocol using transforming growth factor beta-1 (TGFß) to the effects of hypoxia, growth and differentiation factor-5 (GDF5), and coculture with bovine nucleus pulposus cells (bNPC). The efficacy of molecules recently discovered as possible nucleus pulposus (NP) markers to differentiate between chondrogenic and IVD-like differentiation was evaluated. MSCs were isolated from human bone marrow and encapsulated in alginate beads. Beads were cultured in DMEM (control) supplemented with TGFß or GDF5 or under indirect coculture with bNPC. All groups were incubated at low (2 %) or normal (20 %) oxygen tension for 28 days. Hypoxia increased aggrecan and collagen II gene expression in all groups. The hypoxic GDF5 and TGFß groups demonstrated most increased aggrecan and collagen II mRNA levels and glycosaminoglycan accumulation. Collagen I and X were most up-regulated in the TGFß groups. From the NP markers, cytokeratin-19 was expressed to highest extent in the hypoxic GDF5 groups; lowest expression was observed in the TGFß group. Levels of forkhead box F1 were down-regulated by TGFß and up-regulated by coculture with bNPC. Carbonic anhydrase 12 was also down-regulated in the TGFß group and showed highest expression in the GDF5 group cocultured with bNPC under hypoxia. Trends in gene expression regulation were confirmed on the protein level using immunohistochemistry. We conclude that hypoxia and GDF5 may be suitable for directing MSCs towards the IVD-like phenotype.

Differential effects of dexamethasone on the chondrogenesis of mesenchymal stromal cells: influence of microenvironment, tissue origin and growth factor

Mesenchymal stromal cells (MSCs), which reside within various tissues, are utilized in the engineering of cartilage tissue. Dexamethasone (DEX)--a synthetic glucocorticoid--is almost invariably applied to potentiate the growth-factor-induced chondrogenesis of MSCs in vitro, albeit that this effect has been experimentally demonstrated only for transforming-growth-factor-beta (TGF-β)-stimulated bone-marrow-derived MSCs. Clinically, systemic glucocorticoid therapy is associated with untoward side effects (e.g., bone loss and increased susceptibility to infection). Hence, the use of these agents should be avoided or limited. We hypothesize that the influence of DEX on the chondrogenesis of MSCs depends upon their tissue origin and microenvironment [absence or presence of an extracellular matrix (ECM)], as well as upon the nature of the growth factor. We investigated its effects upon the TGF-β1- and bone-morphogenetic-protein 2 (BMP-2)-induced chondrogenesis of MSCs as a function of tissue source (bone marrow vs. synovium) and microenvironment [cell aggregates (no ECM) vs. explants (presence of a natural ECM)]. In aggregates of bone-marrow-derived MSCs, DEX enhanced TGF-β1-induced chondrogenesis by an up-regulation of cartilaginous genes, but had little influence on the BMP-2-induced response. In aggregates of synovial MSCs, DEX exerted no remarkable effect on either TGF-β1- or BMP-2-induced chondrogenesis. In synovial explants, DEX inhibited BMP-2-induced chondrogenesis almost completely, but had little impact on the TGF-β1-induced response. Our data reveal that steroids are not indispensable for the chondrogenesis of MSCs in vitro. Their influence is context dependent (tissue source of the MSCs, their microenvironment and the nature of the growth-factor). This finding has important implications for MSC based approaches to cartilage repair.

Effects of cardiac preload reduction and dobutamine on hepatosplanchnic blood flow regulation in porcine endotoxemia

Insufficient cardiac preload and impaired contractility are frequent in early sepsis. We explored the effects of acute cardiac preload reduction and dobutamine on hepatic arterial (Qha) and portal venous (Qpv) blood flows during endotoxin infusion. We hypothesized that the hepatic arterial buffer response (HABR) is absent during preload reduction and reduced by dobutamine. In anesthetized pigs, endotoxin or vehicle (n = 12, each) was randomly infused for 18 h. HABR was tested sequentially by constricting superior mesenteric artery (SMA) or inferior vena cava (IVC). Afterward, dobutamine at 2.5, 5.0, and 10.0 μg/kg per minute or another vehicle (n = 6, each) was randomly administered in endotoxemic and control animals, and SMA was constricted during each dose. Systemic (cardiac output, thermodilution) and carotid, splanchnic, and renal blood flows (ultrasound Doppler) and blood pressures were measured before and during administration of each dobutamine dose. HABR was expressed as hepatic arterial pressure/flow ratio. Compared with controls, 18 h of endotoxin infusion was associated with decreased mean arterial blood pressure [49 ± 11 mmHg vs. 58 ± 8 mmHg (mean ± SD); P = 0.034], decreased renal blood flow, metabolic acidosis, and impaired HABR during SMA constriction [0.32 (0.18-1.32) mmHg/ml vs. 0.22 (0.08-0.60) mmHg/ml; P = 0.043]. IVC constriction resulted in decreased Qpv in both groups; whereas Qha remained unchanged in controls, it decreased after 18 h of endotoxemia (P = 0.031; constriction-time-group interaction). One control and four endotoxemic animals died during the subsequent 6 h. The maximal increase of cardiac output during dobutamine infusion was 47% (22-134%) in controls vs. 53% (37-85%) in endotoxemic animals. The maximal Qpv increase was significant only in controls [24% (12-47%) of baseline (P = 0.043) vs. 17% (-7-32%) in endotoxemia (P = 0.109)]. Dobutamine influenced neither Qha nor HABR. Our data suggest that acute cardiac preload reduction is associated with preferential hepatic arterial perfusion initially but not after established endotoxemia. Dobutamine had no effect on the HABR.

Growth hormone receptor polymorphism and growth hormone therapy response in children: a bayesian meta-analysis

Recombinant human growth hormone (rhGH) therapy is used in the long-term treatment of children with growth disorders, but there is considerable treatment response variability. The exon 3-deleted growth hormone receptor polymorphism (GHR(d3)) may account for some of this variability. The authors performed a systematic review (to April 2011), including investigator-only data, to quantify the effects of the GHR(fl-d3) and GHR(d3-d3) genotypes on rhGH therapy response and used a recently established Bayesian inheritance model-free approach to meta-analyze the data. The primary outcome was the 1-year change-in-height standard-deviation score for the 2 genotypes. Eighteen data sets from 12 studies (1,527 children) were included. After several prior assumptions were tested, the most appropriate inheritance model was codominant (posterior probability = 0.93). Compared with noncarriers, carriers had median differences in 1-year change-in-height standard-deviation score of 0.09 (95% credible interval (CrI): 0.01, 0.17) for GHR(fl-d3) and of 0.14 (95% CrI: 0.02, 0.26) for GHR(d3-d3). However, the between-study standard deviation of 0.18 (95% CrI: 0.10, 0.33) was considerable. The authors tested by meta-regression for potential modifiers and found no substantial influence. They conclude that 1) the GHR(d3) polymorphism inheritance is codominant, contrasting with previous reports; 2) GHR(d3) genotypes account for modest increases in rhGH effects in children; and 3) considerable unexplained variability in responsiveness remains.

7-year follow-up after open reduction and internal screw fixation in Bennett fractures

Bennett fractures are unstable, and, with inadequate treatment, lead to osteoarthritis, weakness and loss of function of the first carpometacarpal joint. This study focuses on long-term functional and radiological outcomes after open reduction and internal fixation.