Producción de diamante por CVD (Chemical Vapour Deposition)

A fines de la década del '60 un grupo de investigadores rusos pudo obtener diamante a partir de experimentos con reacciones en fase vapor a bajas presiones de los gases envueltos en el proceso. En 1976 Derjagin et al. mostraron que la nucleación de diamante es posible sobre sustratos de Cu y en 1982 Matsumoto demuestra que la nucleación y crecimiento continuo a bajas presiones de diamante es posible sobre diversos substratos. Las especiales propiedades del diamante (D): dureza, elevado punto de fusión, inercia química, así como elevada conductividad del calor, sonido y de señales ópticas, ubican a este material como una de las prioridades de desarrollo e investigación de grupos de excelencia en el mundo entero. (...) Objetivos Generales y Específicos: El objetivo de este proyecto se basa en la construcción de un reactor para CVD (Chemical Vapour Deposition) y de los elementos auxiliares necesarios para producir diamante sintético por este método. Determinando los parámetros que controlan el proceso: mezcla de gases adecuada, temperatura de substrato, temperatura del plasma, presión parcial de los gases, vacío necesario y otros. En la primera etapa de 2 años se priorizará la puesta a punto del método, para luego pasar al estudio de las diferentes aplicaciones tecnológicas necesarias para la región. Específicamente, en el tercer año se tratará de generar diamantes como recubrimientos para herramientas de corte, así como para trapanos de velocidad, aprovechando residuos para la industria de abrasivos. Los objetivos generales no se cirscuncriben sólo al hecho de montar un reactor en laboratorio para CVD, sino una vez encontrados los parámetros que gobiernan esta técnica, producir diamante sintético para aplicaciones en la industria de herramientas de corte, micrófonos y óptica. Otro objetivo general de importancia es la formación de recursos humanos en técnicas de vacío, ingeniería de superficie y tecnología de plasma a través del personal y de los estudiantes involucrados en el proyecto, así como los participantes en cátedras del Departamento de Mecánica. En cuanto a los objetivos específicos para los dos primeros años, es preparar, construir y poner a punto un reactor de laboratorio de filamento caliente (Hot filament) por tecnología de plasma tipo CVD para obtener diamante sintético a partir de gases.

Factores de virulencia involucrados en el Síndrome Urémico Hemolítico y desarrollo de estrategias terapéuticas. Factors of virulence involved in the Hemolytic Uremic Syndrome and development of therapeutic strategies.

La alta incidencia del Síndrome Urémico Hemolítico(SUH) en Argentina conjuntamente con la severidad de esta patología en niños, han motivado la investigación de numerosos grupos. Si bien se ha reconocido la participación de apoptósis a nivel renal y de leucocitos, aun no se ha profundizado el posible rol del estrés oxidativo en el daño a estas células y otras que son afectadas durante esta patología, ni la relación con el estímulo de especies reactivas del oxígeno(ERO) y del nitrógeno (ERN). Hipótesis: El daño sufrido por el organismo durante el SUH se debe a más de un factor de virulencia incluyendo la Shiga toxina (Stx) o Vero toxina (VT), los que en conjunto causan injuria oxidativa principalmente en células sanguíneas y renales; siendo más sensibles al estrés los niños con falencias en las defensas antioxidantes, que serían los que derivan a fallas renales severas. Es posible que un tratamiento protector antiestrés oxidativo después de la detección del SUH prevenga el curso hacia el daño renal crónico y otras graves secuelas de éste síndrome. Obj.general: Efectuar aportes al conocimiento y tratamiento del SUH, investigando el mecanismo de acción de los principales factores de virulencia de E.coli Entero Hemorrágica (EHEC), planteando estrategias terapéuticas futuras para contrarrestar el estrés oxidativo que pudiese estar involucrado. Obj.específicos: Investigar si la Stx y/o la hemolisina (Hly) de E.coli estimulan la producción de ERO y ERN en células del huésped, causando oxidación de proteínas y lípidos. Estudiar si la respuesta de los eritrocitos ante injurias oxidativas se podría utilizar como parámetro para detectar mayor susceptibilidad a Stx y Hly. Investigar si las defensas antioxidantes intracelulares y plasmáticas se incrementan con secuestrantes de radicales y antioxidantes naturales; estabilizando el potencial de membrana e impidiendo el incremento de biomarcadores de estrés oxidativo. Esclarecer aspectos que involucran al estrés oxidativo en la acción de antibióticos sobre células sanguíneas, líneas celulares y E.coli en estado planctónico o en biofilms, investigando qué antimicrobianos aumentan la liberación de Stx y Hly. Estudiar sustancias antioxidantes naturales y alimentos que puedan ser aplicados en terapia y prevención del SUH. Mat.y Met.: Se trabajará con cepas de bacterias que fueron obtenidas de pacientes con SUH. Stx y Hly serán purificadas por cromatografía afinidad y de intercambio iónico, respectivamente. Ensayos de quimioluminiscencia serán aplicados para determinar el estímulo de ERO, mientras que ERN se cuantificarán por Griess. Los niveles de marcadores de daño oxidativo se estudiarán para oxidación de lípidos, proteínas y otros productos avanzados de oxidación proteica. Rdos esperados: Se espera encontrar acción estresante de Stx y/o Hly sobre eritrocitos y otras células, así como biomarcadores de oxidación en diferentes macromoléculas sanguíneas. Es probable que exista diferente nivel de defensa contra esta injuria en niños con SUH; de ser así estos pacientes son susceptibles de recaídas y cronicidad en el proceso por falta de niveles adecuados de antioxidantes. Es necesario entonces encontrar terapias a largo plazo que aumenten las defensas contra el estrés oxidativo causado por E.coli u otras noxas con que se enfrente el niño predispuesto. Se cuenta con antecedentes en el laboratorio que indican conveniente una dieta rica en antioxidantes, así como otros probables fármacos en estudio. Importancia del proyecto. Este proyecto permitirá continuar con investigaciones propias que muestran acción estresante de ERO en eritrocitos por parte de cepas causantes de SUH. La continuidad de estos estudios puede representar un avance en la terapia de una patología cada vez más frecuente en Argentina. Los avances que se consigan podrían posibilitar un tratamiento preventivo en niños en general, así como una mejor evolución de los casos que derivan actualmente en diálisis.

Motilidad Orientada de Células Neurales: La comunicación celular a distancia. Oriented neural cell motility: Cell comunication at a distance.

La motilidad celular orientada (o mecanismo quimiotáctico de orientación), es una respuesta celular a señales moleculares de su micro-ambiente necesaria para modular la distribución celular en sitios específicos y con elevada precisión. Nuestra hipótesis establece que la migración orientada de células neurales es regulada por gradientes de concentración de moléculas solubles liberadas por sus regiones "blanco". Este proyecto es continuación del estudio de la quimiotaxis de células de cresta neural (CCN) y de neuronas ventriculares (NV) inducida respectivamente por factores difusibles de la región del futuro ganglio ciliar y del bulbo olfatorio.En el sistema de CCN, hemos caracterizado como moléculas quimiotácticas a la quimioquina Stromal Cell-Derived Factor-1, y los factores tróficos Stem Cell Factor y Neurotrophic Factor-3, habiendo determinado la expresión de sus respectivos receptores CXCR4, TrkC y p75 en la población de CCN mesencefálicas de ambrión de pollo. Actualmente, estamos desarrollando experimentos con el Ciliary Neurotrophic Factor y factores de la familia Bone Morphogenetic Proteins. Además de la estrategia experimental in vitro, hemos determinado en el embrión entero la expresión de las moléculas quimioatractantes mediante hibridación in situ del ARNm y la presencia de las respectivas proteínas mediante inmunocitoquímica. En el sistema de NV, estamos analizando la motilidad celular en relación con moléculas liberadas por el bulbo olfatorio. En los dos sistemas biológicos, estamos analizando elementos de la transducción de señales y cambios en el citoesqueleto, en ambos casos asociados con la respuesta temprana en la orientación quimiotáctica de la célula. Asimismo, en ambos sistemas biológicos, evaluamos los efectos del etanol sobre la migración y distribución celular, en condiciones equivalentes a las que inducen el Sindrome Fetal Alcohólico en mamíferos.En base a resultados ya obtenidos en experimentos in vitro, en la presente etapa intentaremos su caracterización in vivo mediante el bloqueo funcional de las moléculas quimiotácticas (y/o sus receptores) sobre embriones enteros, mediante silenciamiento con ARNsi (o morfolinos específicos) mediante electroporación, y posterior determinación de la distribución celular mediante marcadores específicos anti-CCN (o lipofílicos de tipo DiI).Los resultados permitirán mejorar el conocimiento del mecanismo de la migración celular orientada y aportar al diseño de recursos diagnósticos, terapéuticos o de control de anomalías embrionarias o patologías tumorales por mala distribución celular como las Neurocristopatías, o inducidas por tóxicos exógenos como el Sindrome Fetal Alcohólico.

Alterações do sistema nervoso central pelas toxinas do Clostridium perfringens

The progressive intoxication of dogs with Clostridium perfringens toxin promotes degenerative neural lesions analogous to that found in acute intoxication. In progressive intoxication, the neuroglia is more proliferative and the myeline sheats are altered. The alterations were not circunscribed to spinal cord and medulla but were extensive to other nervous organs.

Sistema de secreción de tipo III en Aeromonas mesòfilas

Aeromonas hydrophila és un bacil gram-negatiu, patogen oportunista d’animal i humans. La patogènesi d’A. Hydrophila és multifactorial. A fi d'identificar gens implicats en la virulència de la soca PPD134/91 d’A. hydrophila, vam realitzar experiments de substracció gènica, que van dur a la detecció de 22 fragments d’ADN que codificaven 19 potencials factors de virulencia, incloent un gen que codificava una proteïna de sistema de secreció de tipus III (T3SS). La importància creixent del T3SS en la patogènesi de diversos bacteris, ens va dur a identificar i analitzar l'agrupació gènica del T3SS de les soques AH-1 i AH-3 d’A. hydrophila. La inactivació dels gens de T3SS aopB i aopD d’A. hydrophila AH-1, i ascV d’A. hydrophila AH-3, comporta una disminució de la citotoxicitat, un increment de la fagocitosi, i una reducció de la virulència en diferents models animals. Aquests resultats demostren que el T3SS és necessari per a la patogenicitat. També vam clonar i seqüenciar una ADP-ribosiltransferasa (AexT) a la soca AH-3 d’A. hydrophila, i vam demostrar que aquesta toxina és translocada via el T3SS, sistema que al seu torn sembla ser induïble in vitro en condicions de depleció de calci. El mutant en el gen aexT de la soca AH-3 d’A. hydrophila va mostrar una lleugera reducció de la virulència, assajada amb diferents mètodes. Mitjançant l'ús de diferents sondes d’ADN, vam determinar la presència del T3SS en soques tant clíniques com ambientals de diferents espècies del gènere Aeromonas: A. hydrophila, A. veronii, i A. caviae, i la codistribució d'aquesta agrupació gènica i el gen aexT. Finalment, amb la finalitat d'estudiar la regulació transcripcional de l'agrupació gènica de T3SS i de l’efector AexT A. hydrophila AH-3, vam aïllar els promotors predits per l’operó aopN-aopD i el gen aexT, i els vam fusionar amb el gen reporter gfp (Green Fluorescence Protein). A més, vam demostrar que l'expressió d'ambdós promotors depèn de diferents components bacterians, com per exemple el sistema de dos components PhoP/PhoQ, el sistema de quorum sensing AhyI/AhyR, o el complex piruvat deshidrogenasa.

Genome of an arbuscular mycorrhizal fungus provides insight into the oldest plant symbiosis.

The mutualistic symbiosis involving Glomeromycota, a distinctive phylum of early diverging Fungi, is widely hypothesized to have promoted the evolution of land plants during the middle Paleozoic. These arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) perform vital functions in the phosphorus cycle that are fundamental to sustainable crop plant productivity. The unusual biological features of AMF have long fascinated evolutionary biologists. The coenocytic hyphae host a community of hundreds of nuclei and reproduce clonally through large multinucleated spores. It has been suggested that the AMF maintain a stable assemblage of several different genomes during the life cycle, but this genomic organization has been questioned. Here we introduce the 153-Mb haploid genome of Rhizophagus irregularis and its repertoire of 28,232 genes. The observed low level of genome polymorphism (0.43 SNP per kb) is not consistent with the occurrence of multiple, highly diverged genomes. The expansion of mating-related genes suggests the existence of cryptic sex-related processes. A comparison of gene categories confirms that R. irregularis is close to the Mucoromycotina. The AMF obligate biotrophy is not explained by genome erosion or any related loss of metabolic complexity in central metabolism, but is marked by a lack of genes encoding plant cell wall-degrading enzymes and of genes involved in toxin and thiamine synthesis. A battery of mycorrhiza-induced secreted proteins is expressed in symbiotic tissues. The present comprehensive repertoire of R. irregularis genes provides a basis for future research on symbiosis-related mechanisms in Glomeromycota.

Nasal immunization of mice with human papillomavirus type 16 virus-like particles elicits neutralizing antibodies in mucosal secretions.

To specifically induce a mucosal antibody response to purified human papillomavirus type 16 (HPV16) virus-like particles (VLP), we immunized female BALB/c mice orally, intranasally, and/or parenterally and evaluated cholera toxin (CT) as a mucosal adjuvant. Anti-HPV16 VLP immunoglobulin G (IgG) and IgA titers in serum, saliva, and genital secretions were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Systemic immunizations alone induced HPV16 VLP-specific IgG in serum and, to a lesser extent, in genital secretions but no secretory IgA. Oral immunization, even in the presence of CT, was inefficient. However, three nasal immunizations with 5 microgram of VLP given at weekly intervals to anesthetized mice induced high (>10(4)) and long-lasting (>15 weeks) titers of anti-HPV16 VLP antibodies in all samples, including IgA and IgG in saliva and genital secretions. CT enhanced the VLP-specific antibody response 10-fold in serum and to a lesser extent in saliva and genital secretions. Nasal immunization of conscious mice compared to anesthetized mice was inefficient and correlated with the absence of uptake of a marker into the lung. However, a 1-microgram VLP systemic priming followed by two 5-microgram VLP intranasal boosts in conscious mice induced both HPV16 VLP-specific IgG and IgA in secretions, although the titers were lower than in anesthetized mice given three intranasal immunizations. Antibodies in serum, saliva, and genital secretions of immunized mice were strongly neutralizing in vitro (50% neutralization with ELISA titers of 65 to 125). The mucosal and systemic/mucosal HPV16 VLP immunization protocols that induced significant titers of neutralizing IgG and secretory IgA in mucosal secretions in mice may be relevant to genital HPV VLP-based human vaccine trials.

Estudio de la patogenia de clostridium perfringens tipo b y d en pequeños rumiantes

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia en la University of California, Davis, Estados Unidos, entre octubre y desembre del 2007. Clostridium perfringens (C. perfringens) tipo C causa enteritis necrotizante en humanos y enterotoxemias en animales domésticos. Esta bacteria produce beta toxina (CPB), alfa toxina (CPA) y perfringolisina (PFO) durante la fase logarítimca de crecimiento. En nuestro estudio se evaluó la relación entre CPB y la virulencia del aislamiento CN3685 de Cl. perfringens tipo C en un modelo caprino con inoculación intraduodenal. De manera similar a la infección natural por C. perfringens tipo C, el cultivo vegetativo del tipo salvaje de CN3685 provocó dolor abdominal, diarrea hemorrágica, enteritis necrotizante, colitis, edema pulmonar, hidropericardio y muerte en 2 cabritos, a las 24 horas postinoculación. Por otro lado, mediante tecnología Targe Tron® se prepararon mutantes isogénicos carentes de toxina CPB, los cuales fueron inoculados siguiendo el modelo anteriormente descrito. Los resultados mostraron que estos mutantes carecían de todo tipo de virulencia, ya que no se observaron signos clínicos durante las primeras 24 h postinoculación ni tampoco lesiones macroscópicas ni histopatológicas. Posteriormente se desarrolló un modelo experimental similar a los anteriores, en los que se había repuesto la capacidad de producción de CPB en los mutantes. Los dos animales inoculados con estos mutantes complementarios presentaron signos clínicos y lesiones similares a las observadas en el caso del tipo salvaje. Estos resultados muestran que la toxina CPB es necesaria y suficiente para inducir la enfermedad causada por CN3685. Esto a su vez, demuestra la importancia de este tipo de toxina en la patogénesis de C. perfringems tìpo C.

Marine biotoxins in the Catalan littoral: could biosensors be integrated into monitoring programmes?

Aquest article descriu els sensors enzimàtics i immunosensors electroquímics que s’han desenvolupat als nostres grups per a la detecció de la biotoxina marina àcid okadaic (OA), i discuteix la possibilitat d’integrar-los en programes de seguiment. Els sensors enzimàtics per a OA que es presenten es basen en la inhibició de la proteïna fosfatasa (PP2A) per aquesta toxina i la mesura electroquímica de l’activitat enzimàtica mitjançant l’ús de substrats enzimàtics apropiats, electroquímicament actius després de la seva desfosforació per l’enzim. Els immunosensors electroquímics descrits en aquest article es basen en un enzimoimmunoassaig sobre fase sòlida competitiu indirecte (ciELISA), amb fosfatasa alcalina (ALP) o peroxidasa (HRP) com a marcatges, i un sistema de reciclatge enzimàtic amb diaforasa (DI). Els biosensors presentats aquí s’han aplicat a l’anàlisi de dinoflagel·lats, musclos i ostres. Les validacions preliminars amb assaigs colorimètrics i LC-MS/MS han demostrat la possibilitat d’utilitzar les bioeines desenvolupades per al cribratge preliminar de biotoxines marines en mostres de camp o de cultiu, que ofereixen informació complementària a la cromatografia. En conclusió, tot i que encara cal optimitzar alguns paràmetres experimentals, la integració dels biosensors a programes de seguiment és viable i podria proporcionar avantatges respecte a altres tècniques analítiques pel que fa al temps d’anàlisi, la simplicitat, la selectivitat, la sensibilitat, el fet de poder ser d’un sol ús i l’efectivitat de cost. This article describes the electrochemical enzyme sensors and immunosensors that have been developed by our groups for the detection of marine biotoxin okadaic acid (OA), and discusses the possibility of integrating them into monitoring programmes. The enzyme sensors for OA reported herein are based on the inhibition of immobilised protein phosphatase 2A (PP2A) by this toxin and the electrochemical measurement of the enzyme activity through the use of appropriate enzyme substrates, which are electrochemically active after dephosphorylation by the enzyme. The electrochemical immunosensors described in this article are based on a competitive indirect Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay (ciELISA), using alkaline phosphatase (ALP) or horseradish peroxidase (HRP) as labels, and an enzymatic recycling system with diaphorase (DI). The biosensors presented herein have been applied to the analysis of dinoflagellates, mussels and oysters. Preliminary validations with colorimetric assays and LC-MS/MS have demonstrated the possibility of using the developed biotools for the preliminary screening of marine biotoxins in field or cultured samples, offering complementary information to chromatography. In conclusion, although optimisation of some experimental parameters is still required, the integration of biosensors into monitoring programmes is viable and may provide advantages over other analytical techniques in terms of analysis time, simplicity, selectivity, sensitivity, disposability of electrodes and cost effectiveness.

The effects of feeding Karlodinium veneficum (PLY # 103; Gymnodinium veneficum Ballantine) to the blue mussel Mytilus edulis

The effects of exposure to the type species for Karlodinium veneficum (PLY # 103) on immune function and histopathology in the blue mussel Mytilus edulis were investigated. Mussels from Whitsand Bay, Cornwall (UK) were exposed to K. veneficum (PLY # 103) for 3 and 6 days. Assays for immune function included total and differential cells counts, phagocytosis and release of extra cellular reactive oxygen species. Histology was carried out on digestive gland and mantle tissues. The toxin cell quota for K. veneficum (PLY #103) was measured by liquid chromatography-mass spectrometry detecting two separable toxins KvTx1 (11.6 ± 5.4 ng/ml) and KvTx2 (47.7 ± 4.2 ng/ml). There were significant effects of K. veneficum exposure with increasing phagocytosis and release of reactive oxygen species following 6 days exposure. There were no significant effects on total cell counts. However, differential cell counts did show significant effects after 3 days exposure to the toxic alga. All mussels produced faeces but not pseudofaeces indicating that algae were not rejected prior to ingestion. Digestive glands showed ingestion of the algae and hemocyte infiltration after 3 days of exposure, whereas mantle tissue did not show differences between treatments. As the effects of K. veneficum were not observed in the mantle tissue it can be hypothesized that the algal concentration was not high enough, or exposure long enough, to affect all the tissues. Despite being in culture for more than 50 years the original K. veneficum isolate obtained by Mary Parke still showed toxic effects on mussels.

Predators promote defence of rhizosphere bacterial populations by selective feeding on non-toxic cheaters.

Soil pseudomonads increase their competitiveness by producing toxic secondary metabolites, which inhibit competitors and repel predators. Toxin production is regulated by cell-cell signalling and efficiently protects the bacterial population. However, cell communication is unstable, and natural populations often contain signal blind mutants displaying an altered phenotype defective in exoproduct synthesis. Such mutants are weak competitors, and we hypothesized that their fitness depends on natural communities on the exoproducts of wild-type bacteria, especially defence toxins. We established mixed populations of wild-type and signal blind, non-toxic gacS-deficient mutants of Pseudomonas fluorescens CHA0 in batch and rhizosphere systems. Bacteria were grazed by representatives of the most important bacterial predators in soil, nematodes (Caenorhabditis elegans) and protozoa (Acanthamoeba castellanii). The gacS mutants showed a negative frequency-dependent fitness and could reach up to one-third of the population, suggesting that they rely on the exoproducts of the wild-type bacteria. Both predators preferentially consumed the mutant strain, but populations with a low mutant load were resistant to predation, allowing the mutant to remain competitive at low relative density. The results suggest that signal blind Pseudomonas increase their fitness by exploiting the toxins produced by wild-type bacteria, and that predation promotes the production of bacterial defence compounds by selectively eliminating non-toxic mutants. Therefore, predators not only regulate population dynamics of soil bacteria but also structure the genetic and phenotypic constitution of bacterial communities.

Predator-prey chemical warfare determines the expression of biocontrol genes by rhizosphere-associated Pseudomonas fluorescens.

Soil bacteria are heavily consumed by protozoan predators, and many bacteria have evolved defense strategies such as the production of toxic exometabolites. However, the production of toxins is energetically costly and therefore is likely to be adjusted according to the predation risk to balance the costs and benefits of predator defense. We investigated the response of the biocontrol bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0 to a common predator, the free-living amoeba Acanthamoeba castellanii. We monitored the effect of the exposure to predator cues or direct contact with the predators on the expression of the phlA, prnA, hcnA, and pltA genes, which are involved in the synthesis of the toxins, 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG), pyrrolnitrin, hydrogen cyanide, and pyoluteorin, respectively. Predator chemical cues led to 2.2-, 2.0-, and 1.2-fold increases in prnA, phlA, and hcnA expression, respectively, and to a 25% increase in bacterial toxicity. The upregulation of the tested genes was related to the antiprotozoan toxicity of the corresponding toxins. Pyrrolnitrin and DAPG had the highest toxicity, suggesting that bacteria secrete a predator-specific toxin cocktail. The response of the bacteria was elicited by supernatants of amoeba cultures, indicating that water-soluble chemical compounds were responsible for induction of the bacterial defense response. In contrast, direct contact of bacteria with living amoebae reduced the expression of the four bacterial toxin genes by up to 50%, suggesting that protozoa can repress bacterial toxicity. The results indicate that predator-prey interactions are a determinant of toxin production by rhizosphere P. fluorescens and may have an impact on its biocontrol potential.

Oral insecticidal activity of root colonizing Pseudomonas fluorescens CHA0: a biocontrol agent with potential to control plant pests and diseases

The application of microbial biocontrol agents for the control of fungal plant diseases and plant insect pests is a promising approach in the development of environmentally benign pest management strategies. The ideal biocontrol organism would be a bacterium or a fungus with activity against both, insect pests and fungal pathogens. Here we demonstrate the oral insecticidal activity of the root colonizing Pseudomonas fluorescens CHA0, which is so far known for its capacity to efficiently suppress fungal plant pathogens. Feeding assays with CHA0-sprayed leaves showed that this strain displays oral insecticidal activity and is able to efficiently kill larvae of three important insect pests. We further show data indicating that the Fit insect toxin produced by CHA0 and also metabolites controlled by the global regulator GacA contribute to oral insect toxicity.

Lactate modulates the activity of primary cortical neurons through a receptor-mediated pathway.

Lactate is increasingly described as an energy substrate of the brain. Beside this still debated metabolic role, lactate may have other effects on brain cells. Here, we describe lactate as a neuromodulator, able to influence the activity of cortical neurons. Neuronal excitability of mouse primary neurons was monitored by calcium imaging. When applied in conjunction with glucose, lactate induced a decrease in the spontaneous calcium spiking frequency of neurons. The effect was reversible and concentration dependent (IC50 ∼4.2 mM). To test whether lactate effects are dependent on energy metabolism, we applied the closely related substrate pyruvate (5 mM) or switched to different glucose concentrations (0.5 or 10 mM). None of these conditions reproduced the effect of lactate. Recently, a Gi protein-coupled receptor for lactate called HCA1 has been introduced. To test if this receptor is implicated in the observed lactate sensitivity, we incubated cells with pertussis toxin (PTX) an inhibitor of Gi-protein. PTX prevented the decrease of neuronal activity by L-lactate. Moreover 3,5-dyhydroxybenzoic acid, a specific agonist of the HCA1 receptor, mimicked the action of lactate. This study indicates that lactate operates a negative feedback on neuronal activity by a receptor-mediated mechanism, independent from its intracellular metabolism.

Laboratory evaluation on pathogenic potentialities of Vibrio furnissii

Sixteen strains of Vibrio furnissii recovered from 16 Brazilian patients with diarrhea were screened for virulence-associated factors. All strains were non-invasive, non-fimbriated, and did not produce either enterotoxins or cholera-like toxin. In contrast, most were hemolytic on blood agar and their broth-culture supernatants damaged HeLa cell monolayers. These cytolysins, as accepted for other enteropathogenic members of the family Vibrionaceae, might be determinants of pathogenicity in V. furnissii-mediated enteritis.