Cystic Fibrosis from Laboratory to Bedside: The Role of A20 in NF-κB-Mediated Inflammation

Cystic fibrosis (CF) is a lifelong, inflammatory multi-organ disease and the most common lethal, genetic condition in Caucasian populations, with a median survival rate of 41.5 years. Pulmonary disease, characterized by infective exacerbations, bronchiectasis and increasing airway insufficiency is the most serious manifestation of this disease process, currently responsible for over 80% of CF deaths. Chronic dysregulation of the innate immune and host inflammatory response has been proposed as a mechanism central to this genetic condition, primarily driven by the nuclear factor κB (NF-κB) pathway. Chronic activation of this transcription factor complex leads to the production of pro-inflammatory cytokines and mediators such as IL-6, IL-8 and TNF-α. A20 has been described as a central and inducible negative regulator of NF-κB. This intracellular molecule negatively regulates NF-κB-driven pro-inflammatory signalling upon toll-like receptor activation at the level of TRAF6 activation. Silencing of A20 increases cellular levels of p65 and induces a pro-inflammatory state. We have previously shown that A20 expression positively correlates with lung function (FEV1%) in CF. Despite improvement in survival rates in recent years, advancements in available therapies have been incremental. We demonstrate that the experimental use of naturally occurring plant diterpenes such as gibberellin on lipopolysaccharide-stimulated cell lines reduces IL-8 release in an A20-dependent manner. We discuss how the use of a novel bio-informatics gene expression connectivity-mapping technique to identify small molecule compounds that similarly mimic the action of A20 may lead to the development of new therapeutic approaches capable of reducing chronic airway inflammation in CF. 

Carbon distribution within the plant and rhizosphere in laboratory and field-grown Lolium perenne at different stages of development

Carbon distribution within perennial ryegrass was determined at different stages of plant development, by pulse-labelling laboratory and field-grown plants with ¹⁴C-CO₂. During the early stages of growth (23-51 days), C distribution of laboratory grown plants was not markedly affected by plant age, with 12.4-24% of net assimilated label lost into the soil as root-soil respiration. The percentage of net assimilate translocated below ground was 20-28% during this stage of growth. At 65 days, the percentage of the label translocated below ground decreased to 8.1% of the net assimilate, with a subsequent decrease in root-soil respiration to 3.9%. The ability of the plant to fix the label (expressed in MBq g^-1 oven dry total plant weight) decreased steadily as the plants aged. When the 30 day old plants were subjected to water stress (soil water potential -1.5 MPa) for 2 days before pulse-labelling, root-soil respiration of the pulse-label decreased compared with plants grown at field capacity. The distribution of a ¹⁴C pulse-label within perennial ryegrass grown under field conditions was found to be dependent on the age of the plants. For 4 week old plants, 67% of net assimilated label was translocated below ground, with 64.8% of this respired by the roots and soil. Less label was translocated below ground at subsequent pulse-labels from weeks 8 to 24. The proportion of label translocated below ground respired by the roots and soil also decreased. The investment of label in the plant shoots was found to be greater in field grown plants as compared to plants of the same age grown in a controlled, laboratory environment. © 1990.

Communication Nonlinearities Techniques for Analysis of Passive Intermodulation

The X-parameter based nonlinear modelling tools have been adopted as the foundation for the advanced methodology
of experimental characterisation and design of passive nonlinear devices. Based upon the formalism of the Xparameters,
it provides a unified framework for co-design of antenna beamforming networks, filters, phase shifters and
other passive and active devices of RF front-end, taking into account the effect of their nonlinearities. The equivalent
circuits of the canonical elements are readily incorporated in the models, thus enabling evaluation of PIM effect on the
performance of individual devices and their assemblies. An important advantage of the presented methodology is its
compatibility with the industry-standard established commercial RF circuit simulator Agilent ADS.
The major challenge in practical implementation of the proposed approach is concerned with experimental retrieval of the X-parameters for canonical passive circuit elements. To our best knowledge commercial PIM testers and practical laboratory test instruments are inherently narrowband and do not allow for simultaneous vector measurements at the PIM and harmonic frequencies. Alternatively, existing nonlinear vector analysers (NVNA) support X-parameter measurements in a broad frequency bands with a range of stimuli, but their dynamic range is insufficient for the PIM characterisation in practical circuits. Further opportunities for adaptation of the X-parameters methodology to the PIM
characterisation of passive devices using the existing test instruments are explored.

Good Laboratory Practice for optimization research

Good Laboratory Practice has been a part of non-clinical research for over 40 years. Optimization Research, despite having many papers discussing standards being published over the same period of time, has yet to embrace standards that underpin its research. In this paper we argue the need to adopt standards in optimization research. Building on previous papers, many of which have suggested that the optimization research community should adopt certain standards, we suggest a concrete set of recommendations that the community should adopt. We also discuss how the proposals in this paper could be progressed.

Comparison of anterior ocular biometry between optical low-coherence reflectometry and anterior segment optical coherence tomography in an adult Chinese population.

PURPOSE: To evaluate the agreement between optical low-coherence reflectometry (OLCR) and anterior segment optical coherence tomography (AS-OCT) for biometry of the anterior segment. SETTING: State Key Laboratory of Ophthalmology, Zhongshan Ophthalmic Center, Sun Yat-sen University, Guangzhou, China. DESIGN: Evaluation of diagnostic technology. METHODS: A series of OLCR (Lenstar LS 900) and AS-OCT measurements of the anterior segment were taken for consecutive subjects aged 35 years and older in a population-based study. The differences and correlations between the 2 methods of ocular biometry were assessed. Agreement was calculated as the 95% limits of agreement (LoA). RESULTS: The mean age of the 776 subjects was 55.2 years ± 12.0 (SD); 54.6% were women. The mean central corneal thickness (CCT) was smaller with OLCR than with AS-OCT (537.84 ± 31.46 μm versus 559.39 ± 32.02 μm) as was anterior chamber depth (ACD) (2.60 ± 0.37 mm versus 2.72 ± 0.37 mm) and anterior chamber width (ACW) (11.76 ± 0.47 mm versus 12.04 ± 0.55 mm) (all P<.001). The 95% LoA between the 2 instruments were -44.80 to 1.71 μm for CCT, -0.17 to -0.06 mm for ACD, and -1.28 to 0.72 mm for ACW. CONCLUSION: Optical low-coherence reflectometry and AS-OCT yielded potentially interchangeable ACD measurements, while the CCT and ACW measurements acquired by the 2 devices showed clinically significant differences.

The generation and amplification of intergalactic magnetic fields in analogue laboratory experiments with high power lasers

The advent of high-power laser facilities has, in the past two decades, opened a new field of research where astrophysical environments can be scaled down to laboratory dimensions, while preserving the essential physics. This is due to the invariance of the equations of magneto-hydrodynamics to a class of similarity transformations. Here we review the relevant scaling relations and their application in laboratory astrophysics experiments with a focus on the generation and amplification of magnetic fields in cosmic environment. The standard model for the origin of magnetic fields is a multi stage process whereby a vanishing magnetic seed is first generated by a rotational electric field and is then amplified by turbulent dynamo action to the characteristic values observed in astronomical bodies. We thus discuss the relevant seed generation mechanisms in cosmic environment including resistive mechanism, collision-less and fluid instabilities, as well as novel laboratory experiments using high power laser systems aimed at investigating the amplification of magnetic energy by magneto-hydrodynamic (MHD) turbulence. Future directions, including efforts to model in the laboratory the process of diffusive shock acceleration are also discussed, with an emphasis on the potential of laboratory experiments to further our understanding of plasma physics on cosmic scales.

Laboratory measurements of resistivity in warm dense plasmas relevant to the microphysics of brown dwarfs

Since the observation of the first brown dwarf in 1995, numerous studies have led to a better understanding of the structures of these objects. Here we present a method for studying material resistivity in warm dense plasmas in the laboratory, which we relate to the microphysics of brown dwarfs through viscosity and electron collisions. Here we use X-ray polarimetry to determine the resistivity of a sulphur-doped plastic target heated to Brown Dwarf conditions by an ultra-intense laser. The resistivity is determined by matching the plasma physics model to the atomic physics calculations of the measured large, positive, polarization. The inferred resistivity is larger than predicted using standard resistivity models, suggesting that these commonly used models will not adequately describe the resistivity of warm dense plasma related to the viscosity of brown dwarfs.

 Graphitization of Small Carbonate Samples for Paleoceanographic Research at the Godwin Radiocarbon Laboratory, University of Cambridge

A new radiocarbon preparation facility was set up in 2010 at the Godwin Laboratory for Palaeoclimate Research, at the University of Cambridge. Samples are graphitized via hydrogen reduction on an iron powder catalyst before being sent to the Chrono Centre, Belfast, or the Australian National University for accelerator mass spectrometry (AMS) analysis. The experimental setup and procedure have recently been developed to investigate the potential for running small samples of foraminiferal carbonate. By analyzing background values of samples ranging from 0.04 to 0.6 mg C along with similar sized secondary standards, the setup and experimental procedures were optimized for small samples. “Background” modern 14C contamination has been minimized through careful selection of iron powder, and graphitization has been optimized through the use of “small volume” reactors, allowing samples containing as little as 0.08 mg C to be graphitized and accurately dated. Graphitization efficiency/fractionation is found not to be the main limitation on the analysis of samples smaller than 0.07 mg C, which rather depends primarily on AMS ion beam optics, suggesting further improvements in small sample analysis might yet be achieved with our methodology.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Gesture interaction in music for instruments and electroacoustic sounds

Esta tese apresenta alguns aspectos em como o fenómeno do gesto musical pode ser compreendido na percepção da interação musical na música para instrumentos e sons electroacústicos. Através de exemplos de análise, classificação e categorização de diferentes relacões gestuais entre instrumentos e sons electroacústicos, pretende-se estabelecer modelos específicos de interacção que podem ser aplicados como método analítico assim como na composição musical. A pesquisa parte de uma variedade de definições sobre gesto musical na música em geral, na música contemporânea e na música electroacústica em particular, para subsequentemente incluir as relações entre dois eventos sonoros com características diferentes - o electroacústico e o instrumental. São essencialmente abordadas as relações entre gestos musicais através da análise de diversas características: altura, ritmo, timbre, dinâmica, características contrapontísticas, espectromorfológicas, semânticas e espaciais. O resultado da pesquisa teórica serviu de suporte à composição de diversas obras, onde estes aspectos são explorados sob o ponto de vista da criação musical.