Populationsgenetik und Phylogeographie des Archäophyten und Kulturreliktzeigers Vinca minor L. (Apocynaceae)

Das Kleine Immergrün (Vinca minor L.) aus der Familie der Apocynaceae ist in der Krautschicht sommergrüner Wälder Südeuropas heimisch, während es in weiten Teilen Mitteleuropas als wahrscheinlich von den Römern eingeführter, altetablierter Archäophyt gilt. Noch heute ist die Art als Kulturreliktzeiger häufig in der Umgebung ehemaliger römischer Tempel und mittelalterlicher Burgruinen zu finden. Zudem wird V. minor in zahlreichen Gartenformen kultiviert. In Teilen Nordamerikas wird der Chamaephyt hingegen als eingeführte, invasive Art eingestuft, die die einheimische Flora und Fauna bedroht. Da V. minor Stolonen bilden kann und in Mitteleuropa selten reife Samen beobachtet werden, wurde bislang vermutet, dass V. minor Bestände in Mitteleuropa sich rein asexuell erhalten. Diese Hypothese wurde aber bisher nie mit molekularen Methoden überprüft. Auch zur Populationsgenetik der Art ist bisher nichts bekannt. Aus diesen Gegebenheiten resultieren folgende Fragen: Wie hoch ist die genetische Diversität von V. minor im submediterranen Ursprungsgebiet im Vergleich zu Mitteleuropa und Nordamerika und wie ist sie in den Großregionen jeweils strukturiert? Korreliert die anthropogen bedingte Einführung mit einer genetischen Verarmung in Mitteleuropa? Gibt es in mitteleuropäischen und nordamerikanischen Populationen Hinweise auf sexuelle Reproduktion, oder erfolgt eine rein vegetative Vermehrung? Gibt es genetische Hinweise für Auswilderungen aus Gärten? Lassen sich die historischen Ausbreitungswege der Art von Süd- nach Mitteleuropa, innerhalb Mitteleuropas sowie nach Nordamerika rekonstruieren? Mikrosatellitenmarker stellen für populationsgenetische Analysen heute die weitaus gängigste Technik dar. Als codominante, locusspezifische Marker erlauben sie die präzise Erfassung populationsgenetischer Parameter zur Quantifizierung der genetischen Diversität und Struktur, die Abschätzung von Genfluss, und die Detektion von Klonen. Mikrosatelliten sind mit Hilfe neuer DNA-Sequenziertechniken (NGS) unproblematisch und kosteneffektiv isolierbar. Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit wurden daher zunächst nukleäre und plastidäre Mikrosatellitenmarker über NGS-454-Sequenzierung entwickelt. Etablierung von nukleären und plastidären Mikrosatellitenmarkern Zur Etablierung artspezifischer nukleärer Mikrosatellitenmarker wurden zwei Verfahren angewendet. Zum einen wurde in einer öffentlich zugänglichen, über 454-Sequenzierung der cDNA von V. minor gewonnene und im 'sequence read archive' von NCBI hinterlegte Datenbank (Akzessionsnummer SRX039641) nach Mikrosatelliten gesucht. Zum anderen wurde die 454-Technologie eingesetzt, um in Kooperation mit Dr. Bruno Huettel vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung in Köln genomische Sequenzdaten anhand einer V. minor-Akzession zu generieren und aus diesen Mikrosatelliten zu etablieren. Eine Assemblierung der 723.230 cDNA-Sequenzen mit insgesamt 387 Mbp erzielte eine Reduzierung auf 267.199 Unigenes (267 Mbp), die der genomischen Sequenzen eine Reduzierung von 43.565 (18 Mbp) auf 24.886 Sequenzen (13,7 Mbp). Die assemblierten Datensätze enthielten 25.253 bzw. 1.371 Mikrosatellitenloci aus Mono- bis Hexa-Nukleotidmotiven. Die Effizienz der Assemblierung war somit v. a. bei den cDNA-Sequenzen gering. Da die Etablierung von Mikrosatellitenloci aber auch auf Basis redundanter Sequenzen möglich ist, sofern ein manueller Abgleich der selektierten Sequenzen erfolgt, wurde auf eine weitere Optimierung der Assemblierung verzichtet. Aus den so identifizierten Loci wurden 60 (cDNA) bzw. 35 (genomische DNA) Di-, Tri- und Tetranukleotidmotive selektiert, flankierende Primer synthetisiert und in umfangreichen Pilotstudien getestet. Jeweils neun der Loci erwiesen sich als robuste, polymorphe Marker. Die sieben vielversprechendsten Marker wurden schließlich für die populationsgenetische Untersuchung ausgewählt. Auch die Etablierung plastidärer Mikrosatellitenmarker erfolgte über zwei Ansätze. Zum einen wurde das Plastom von V. minor aus dem genomischen 454-Sequenzdatensatz rekonstruiert und auf das Vorhandensein von (A)n/(T)n-Wiederholungseinheiten hin untersucht. Für 14 der 17 dabei detektierten Loci konnten Primer entworfen werden. In einer Pilotstudie erwiesen sich vier der Loci als funktionelle, polymorphe Marker. Zusätzlich wurden die zehn universellen (ccmp) Primerpaare zur Amplifikation plastidärer Mikrosatellitenloci aus Weising & Gardner (1999) getestet, von denen zwei als funktionelle, polymorphe Marker für die Hauptstudie geeignet waren. Populationsgenetische und phylogeographische Analyse Ein Probenset aus insgesamt 967 Pflanzenproben aus 70 Populationen aus Mitteleuropa inkl. der Alpen, den Regionen südlich und westlich der Alpen sowie aus Kanada und 18 Cultivaren wurde mittels der sieben neu etablierten, artspezifischen nukleären Mikrosatellitenmarker populationsgenetisch untersucht. Dabei erwiesen sich 21 der 31 untersuchten Populationen südlich und westlich der Alpen als genetisch hoch divers, die übrigen 10 zeigten vor allem klonales Wachstum und wiesen jeweils ein bis drei Multilocus-Genotypen (MLGs) auf. In 30 der 36 mitteleuropäischen Vorkommen (inkl. der Alpen) sowie den kanadischen Beständen war jeweils nur ein einziger MLG präsent. Drei der Vorkommen zeigten mit einem Heterozygotendefizit einzelner Stichproben Hinweise auf Geitonogamie, an drei weiteren Vorkommen traten jeweils zwei sowohl hinsichtlich der Blütenfarbe und -architektur als auch des MLG unterschiedliche Linien auf. An einem dieser Vorkommen wurde ein Hybrid-Genotyp detektiert, bisher der einzige molekulare Hinweis auf sexuelle Reproduktion im engeren Sinn in Mitteleuropa. Die 967 Stichproben konnten insgesamt 310 individuellen Multilocus-Genotypen (MLGs) zugeordnet werden. Davon traten 233 MLGs nur in jeweils einer einzigen Probe auf, die 77 verbleibenden wurden in mehreren Akzessionen detektiert. Aus einer Simulation ging hervor, dass diese wiederholten MLGs auf rein asexuelle Reproduktion zurückzuführen sind. In Mitteleuropa waren lediglich 18 MLGs vertreten, von denen sieben an bis zu zehn, mehrere hundert Kilometer entfernten Fundorten auftraten. In Nordamerika gehören gar alle drei untersuchten Populationen dem gleichen Klon an. In Mitteleuropa traten in zwei Fällen somatische Mutationen zwischen zwei MLGs auf, sodass diese zu klonalen Linien (Multilocus-Linien; MLL) zusammengefasst werden konnten. Sieben der 18 Cultivare weisen einen zu diversen Freilandvorkommen identischen Genotypen auf. Die Ergebnisse reflektieren den durch die anthropogene Selektion bedingten genetischen Flaschenhalseffekt, in dessen Folge der Genpool von Vinca minor in Mitteleuropa gegenüber der südeuropäischen Heimat der Art stark reduziert wurde. Sexuelle Reproduktion in Mitteleuropa zwischen zwei genetisch unterschiedlichen Individuen ist nur an wenigen Standorten überhaupt möglich und da meist nur ein Klon am gleichen Fundort auftritt, sehr selten. Die Ausbreitung erfolgt zudem rein anthropogen und über erhebliche Strecken, wie die identischen MLGs an unterschiedlichen, weit auseinander liegenden Fundorten belegen. Südlich und westlich der Alpen hingegen ist sexuelle Reproduktion über Samen häufig. Aus den kalkulierten Neighbour-Joining Phenogrammen, Neighbour-Nets und der Bayes'schen Analyse ergibt sich prinzipiell eine Abtrennung der in Norditalien und Slowenien gelegenen Vorkommen von den übrigen Regionen, wohingegen mehrere mittelitalienische Populationen mit denen westlich der Alpen und den mitteleuropäischen Vorkommen in einer engeren genetischen Beziehung stehen. Da die mittelitalienischen Vorkommen jedoch Anzeichen anthropogenen Ursprungs aufweisen (Monoklonalität, Lage an Wegrändern oder Burgen), lassen sich diese Populationen nur bedingt als potentielle Ursprungspopulationen ableiten. Die genetisch diversen norditalienischen und slowenischen Populationen sind trotz der Fragmentierung der norditalienischen Waldvegetation insgesamt nur moderat voneinander differenziert (FST=0,14, GST=0,17, RST=0,19). Die AMOVA ergab, dass über 80 % der genetischen Variation auf Variation innerhalb der Populationen zurückzuführen ist. Dennoch ergab sich aus einem Mantel-Test eine zunehmende genetische Differenzierung mit zunehmender geographischer Distanz (r=0,59). Die phylogeographische Analyse wurde mit Hilfe von vier plastidären Mikrosatellitenmarkern aus der 454-Sequenzierung und zwei universellen plastidären ccmp-Mikrosatellitenloci durchgeführt. Untersucht wurden jeweils eine bis sechs Stichproben aus den o. g. 70 Populationen, die 18 Cultivare sowie zusätzliche Einzelproben aus mehreren Ländern, deren DNA aus Herbarbelegen isoliert wurde. Insgesamt wurden 297 Proben untersucht. Unter diesen wurden in der phylogeographischen Analyse sieben plastidäre Haplotypen detektiert. In der Region südlich der Alpen traten sechs Haplotypen auf (H1 bis H5, H7), in Mitteleuropa vier Haplotypen (H1 bis H3, H6), in Nordamerika, Großbritannien, Schweden und Nordamerika trat hingegen nur ein einziger Haplotyp H1 auf. Die beiden häufigsten Haplotypen nahmen im berechneten Haplotypen-Netzwerk periphere Positionen ein und waren durch sieben Mutationschritte voneinander getrennt. Südlich der Alpen ergab sich jedoch keine klare geographische Verteilung der Haplotypen. Auch die plastidären Daten indizieren somit eine geringere genetische Diversität in den Gebieten, wo V. minor eingeführt wurde. Der geographische Ursprung der mitteleuropäischen Vorkommen in Südeuropa konnte nicht abschließend geklärt werden, jedoch lässt das Vorkommen von zwei weit entfernten Haplotypen den Schluss zu, dass Vinca minor mindestens zweimal (und vermutlich mehrfach) unabhängig in Mitteleuropa eingeführt wurde.

Comparación de dos esquemas de preparación intestinal en niños llevados a colonoscopia: experimento clínico multicentrico

Objetivo: Comparar eficacia de PEG 3350 sin electrolitos y fosfato de sodio oral en preparación intestinal de niños previo a colonoscopia. Materiales y métodos: participaron 64 pacientes entre dos y dieciocho años, de ambos géneros, con indicación clínica de colonoscopia que acudieron a tres hospitales de Bogotá y asignados aleatoriamente a uno de dos brazos de intervención. Un grupo expuesto número 1 recibió PEG oral 2.5gr/kg/día por 2 días, un grupo control número 2 recibió Travad 133 ml/m2sc/día por 2 días, ambos grupos recibieron dieta líquida los días de preparación. Se evaluaron efectos adversos clínicos (cefalea, dolor abdominal, náuseas, vómito), adherencia y efectividad de cada uno de los manejos; se diligenció formulario en papel para cada participante, donde se interrogó efectos secundarios, días de preparación, cumplimiento de dieta e ingesta del medicamento y calidad de preparación. Resultados: 36 pacientes recibieron PEG y 28 fosfato de sodio, con edad media de 8.4 años y desviación estándar de 4.1. El 64.1% del género femenino. El 5.6% de pacientes con PEG no siguió las recomendaciones de dieta y un 10.7% del grupo de Travad. Un 61% del grupo de PEG y un 43% del grupo de Travad no tuvieron efectos adversos sin diferencias significativas (X²=0,14 p=0,073). La evaluación de calidad de la preparación entre los dos grupos no encontró diferencia significativa en su distribución, utilizando la prueba de X²=0,551 y una p=0,907. Conclusión: no hubo diferencias significativas entre los dos grupos. La adherencia fue en general buena y no hubo efectos adversos significativos.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Modelling official and parallel exchange rates in Colombia under alternative regimes: a non-linear approach

We examine the long-run relationship between the parallel and the official exchange rate in Colombia over two regimes; a crawling peg period and a more flexible crawling band one. The short-run adjustment process of the parallel rate is examined both in a linear and a nonlinear context. We find that the change from the crawling peg to the crawling band regime did not affect the long-run relationship between the official and parallel exchange rates, but altered the short-run dynamics. Non-linear adjustment seems appropriate for the first period, mainly due to strict foreign controls that cause distortions in the transition back to equilibrium once disequilibrium occurs

La zona de construcci??n del conocimiento

T??tulo original de la obra: The construction zone: Working for cognitive change in school. Traducido por Pablo Manzano

Single and multiple addition to C60. A computational chemistry study

Des del seu descobriment, a la molècula C60 se li coneixen una varietat de derivats segons el tipus de funcionalització amb propietats fisicoquímiques específiques de gran interès científic. Una sel·lecció de derivats corresponents a addicions simple o múltiple al C60 s'ha considerat en aquest treball d'investigació. L'estudi a nivell de química computacional de diversos tipus d'addició al C60 s'han portat a terme per tal de poder donar resposta a aspectes que experimentalment no s'entenen o són poc clars. Els sistemes estudiats en referència a l'addició simple al C60 han estat en primer lloc els monoiminoful·lerens, C60NR, (de les dues vies proposades per la seva síntesi, anàlisis cinètic i termodinàmic han ajudat a explicar els mecanismes de formació i justificar l'addició a enllaços tipus [5,6]), i en segon lloc els metanoful·lerens i els hidroful·lerens substituits, C60CHR i C60HR, (raons geomètriques, electròniques, energètiques i magnètiques justifiquen el diferent caràcter àcid ente ambdós derivats tenint en compte una sèrie de substituents R amb diferent caràcter electrònic donor/acceptor). Els fluoroful·lerens, C60Fn, i els epoxid ful·lerens, C60On, (anàlisi sistemàtic dels seus patrons d'addició en base a poder justificar la força que els governa han aportat dades complementàries a les poques que existeixen experimentalment al respecte).

Contribución al estudio de la extracción química del Fe3+ contaminante de la madera arqueológica subacuática impregnada con polietilenglicol

Due to the large quantity of contamination by Fe in the waterlogged wood and the composites previously processed with poliethilenglycol, PEG , we have thought the possible extraction and formation of complexes Fe-L (L= 2-Phosphonobuta-1,2,4- tricarboxylic acid, (PBTC)) and their effect on (i) structure of the wood, (ii) structure and physiques characteristics of PEG and (iii) post-treatment contamination by Fe coming from atmospheric agents. This work is a project for to study the formation of these complexes and possible modifications in structures.

Acção de extractos vegetais de camomila, macela e arnica do Brasil, no processo de modificação da cor dos cabelos, em diferentes veículos extractores

Apreocupação quanto ao aspecto sensorial faz com que vários formuladores opte pela utilização de diferentes tipos de silicones em cosméticos, uma vez que, além de formarem uma película protetora no cabelo não oclusiva, melhoram o aspecto final do produto. Plantas como Matricaria chamomilla (camomila), Achyrocline satureoides (macela) e Solidago microglossa (arnica de Brasil) são ricas em flavonóides e vêm sendo usadas em fórmulas destinadas ao clareamento dos cabelos. Deste modo, este trabalho tem como objetivo verificar a efetividade dos extractos dessas plantas, obtida por veículos extractores diferentes (hidroglicólico e hidrosilicônico), no clareamento capilar. Os extractos, obtidos por percolação e por digestão seguida de maceração, foram aplicados em mechas de cabelos castanhos claros, as quais posteriormente foram avaliadas por colorímetro de reflectância com o objetivo de avaliar a qualidade da extração em termos de material extraído. Os resultados obtidos indicam que dentre os diferentes veículos extractores, os melhores resultados foram obtidos com a mistura de água: DC 193 (PEG-12 dimeticone). Além disso, das três plantas pesquisadas, a camomila foi a que apresentou alterações estatisticamente significativas de cor nas mechas de cabelos, evidenciando a ação clareadora deste extracto.

Polymer-drug conjugates for combination anticancer therapy: investigating the mechanism of action.

We developed a family of polymer-drug conjugates carrying the combination of the anticancer agent epirubicin (EPI) and nitric oxide (NO). EPI-PEG-(NO)8, carrying the highest content of NO, displayed greater activity in Caco-2 cells while it decreased toxicity against endothelium cells and cardiomyocytes with respect to free EPI. FACS and confocal microscopy confirmed conjugates internalization. Light scattering showed formation of micelle whose size correlated with internalization rate. EPI-PEG-(NO)8 showed increased bioavailability in mice compared to free EPI.

In vitro biological activity of tannins from Acacia and other tree fruits: Correlations with colorimetric and gravimetric phenolic assays

This Study was designed to investigate impact of tannins on in vitro ruminal fermentation parameters as well as relationships between concentration and in vitro biological activity of tannins present in tree fruits. Dry and mature fruits of known phenolic content harvested from Acacia nilotica, A. erubescens, A. erioloba, A. sieberiana, Piliostigima thonningii and Dichrostachys cinerea tree species were fermented with rumen fluid in vitro with or without polyethylene glycol (PEG). Correlation between in vitro biological activity and phenolic concentration was determined. Polyethylene glycol inclusion increased Cumulative gas production from all fruit substrates. The largest Increase (225%) after 48 h incubation was observed in D. cinerea fruits while the least (12.7%) increase was observed in A. erubescens fruits. Organic matter degradability (48 h) was increased by PEG inclusion for all tree species except A. erubescens and P. thonningii. For D. cinerea fruits, colorimetric assays were poorly correlated to Increases In gas production due to PEG treatment. Ytterbium precipitable phenolics (YbPh) were also poorly correlated with response to PEG for A. erioloba and P. thonningii fruits. However, YbPh were strongly and positively correlated to the increase In Cumulative gas production due to PEG for A. erubescens and A. nilotica. Folin-Ciocalteau assayed phenolics (SPh) were not correlated to response to PEG in P. thonningii and A. sieberiana. It was Concluded that the PEG effect oil in vitro fermentation was closely related to some measures of phenolic concentration but the relationships varied with tree species.

Tanniniferous Dichrostachys cinerea fruits do not require detoxification for goat nutrition: in sacco and in vivo evaluations

This study investigated the potential of Dichrostachys cinerea fruits as a protein supplement in semi-arid areas of Zimbabwe. The tanniniferous fruits were treated with aqueous solutions of polyethylene glycol (PEG) or sodium hydroxide (NaOH). Both treatments increased the soluble fraction, rate of degradation and effective degradability (ED) of nitrogen (N) in sacco. The PEG effects were higher than the NaOH effects (e.g. a 25% vs. 6% increase in effective N degradabilities, respectively). Five treatments were evaluated in a N-balance trial using Matebele goats: ground, PEG- or NaOH-treated D. cinerea fruits, a commercial protein supplement (CPS) and no supplement. Animals offered ground fruits or CPS retained most N (3.7 or 4.1 g N/day, respectively), while those offered NaOH- or PEG-treated fruits retained significantly less N (2.7 or 1.0 g/day, respectively). Unsupplemented animals were in negative N balance (-2.4 g/day). PEG treatment deactivated the tannins more than the NaOH treatment. PEG treatment resulted in excessive protein degradation in the rumen leading to high urine N loss. It is concluded that the D. cinerea fruits were beneficial for goat N-nutrition and that the tannins did not require inactivation. D. cinerea fruits can, therefore, replace the expensive commercial protein supplement. It is also suggested that the collection and grinding of fruits could be used as a management tool to control bush encroachment. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dichrostachys cinerea and Acacia nilotica fruits as dry season feed supplements for goats in a semi-arid environment: Summary of a DFID funded project in Zimbabwe

Indehiscent fruits of six tree species, common in Matabeleland were examined in in vitro and in vivo trials. The results for two of them, Acacia nilotica and Dichrostachys cinerea are presented here. Acacia nilotica-contained more total phenolics than D. cinerea, but less nitrogen (N) and fibre (ADF and NDF). After 48 h incubation, in vitro OMD of both species was increased by PEG and NaOH or wood ash treatment, except when NaOH or wood ash were used in combination with PEG with D. cinerea fruits. DM intake, DMD were lowest and N-retention negative in goats fed A. nilotica as supplement. However when fed a supplement of D. cinerea, untreated or treated with PEG or NaOH, digestibility and N-retention were highest, and similar to a commercial goat meal, with the untreated fruit. In a trial in which milking does were supplemented with D. cinerea fruits, for 65 before and 65 days after kidding, kid birthweight and weaning weight were increased by supplementation. Deaths of twin-born kids were lowest in the supplemented but unmilked group. Supplementation with D. cinerea fruit resulted in improved goat performance. The only treatment applied of practical significance, wood ash, is currently being tested in an in vivo study. More research is required on detoxification of tannins, especially with A. nilotica. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Do all tannins have similar nutritional effects? A comparison of three Brazilian fodder legumes

Three tropical legumes, namely Leucaena leucocephala, Sesbania sesban and Cajanus cajan, were subjected to chemical analysis plus in vitro, in situ and in vivo evaluations. Three different assays were used to determine total tannins: adsorption to polyvinyl pyrrolidine (PVPP-tannins), radial diffusion (RD-tannins) and protein precipitation capacity (BSA-tannins). Total phenols, total tannins and condensed tannins were highest for Sesbania. RD-tannins were correlated with total phenols (r(2) = 0.93), PVPP-tannins (r(2) = 0.92) and condensed tannins (r(2) = 0.99). The protein precipitation capacity of Sesbania, Leucaena and Cajanus were 25.9, 6.13 and 4.05 mu g BSA/g DM, respectively. Gas production at 24h was negatively correlated with total phenols (r(2) = 0.99), PVPP-tannins (r(2) = 0.99) and condensed tannins (r(2) = 0.91). The RD-, PVPP-tannins and the response to polyethylene glycol (PEG) in the gas production assay appeared to be useful as a first screen for tannins. In situ degradability did not reflect any adverse effects of tannins. However, in vivo experiments showed that the apparent DM digestibility of Sesbania and Leucaena was lower than the basal diet. The apparent protein digestibility was lower for all legumes compared to the basal diet. Most treatments caused a negative nitrogen balance. The problems associated with browse feeding were not only related to tannin contents, other factors such as inherently poor digestibility and low energy intake may also have lead to the poor animal performance on these diets. We propose, given the limitations of current tannin assays, that it is not possible to predict beneficial or harmful nutritional effects from total tannin concentrations per se. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

The effect of drying and urea treatment on nutritional and anti-nutritional components of browses collected during wet and dry seasons

Fibre, crude protein and tannin concentrations were measured in browse species from the semi-arid region of Northeast Brazil during the dry and wet seasons. The effects of oven-, sun- and shade-drying and of urea treatment were also determined. Crude protein (CP) content varied from 103 to 161 g/kg dry matter (DM) and the browses had similar CP content in the two seasons (during 2002) (102-161 and 107-153 g/kg DM in the wet and dry seasons, respectively). Total tannin concentrations ranged from 13 to 201 g/kg DM amongst the browses and were higher in the dry season. A 30-d treatment with urea reduced extractable tannins significantly (P < 0.05). The urea treatment was also most effective at reducing the in vitro effects of tannins compared to the other drying treatments. This was demonstrated by measuring the effect of polyethylene glycol (PEG) on gas production. Addition of PEG increased gas production of oven- (81.4%), sun- (78.5%) and shade-dried (76.7%) samples much more compared to urea treated samples (10.9%). (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.