Insulin secretion in health and disease: nutrients dictate the pace.

NlmCategory="UNASSIGNED">Insulin is a key hormone controlling metabolic homeostasis. Loss or dysfunction of pancreatic β-cells lead to the release of insufficient insulin to cover the organism needs, promoting diabetes development. Since dietary nutrients influence the activity of β-cells, their inadequate intake, absorption and/or utilisation can be detrimental. This review will highlight the physiological and pathological effects of nutrients on insulin secretion and discuss the underlying mechanisms. Glucose uptake and metabolism in β-cells trigger insulin secretion. This effect of glucose is potentiated by amino acids and fatty acids, as well as by entero-endocrine hormones and neuropeptides released by the digestive tract in response to nutrients. Glucose controls also basal and compensatory β-cell proliferation and, along with fatty acids, regulates insulin biosynthesis. If in the short-term nutrients promote β-cell activities, chronic exposure to nutrients can be detrimental to β-cells and causes reduced insulin transcription, increased basal secretion and impaired insulin release in response to stimulatory glucose concentrations, with a consequent increase in diabetes risk. Likewise, suboptimal early-life nutrition (e.g. parental high-fat or low-protein diet) causes altered β-cell mass and function in adulthood. The mechanisms mediating nutrient-induced β-cell dysfunction include transcriptional, post-transcriptional and translational modifications of genes involved in insulin biosynthesis and secretion, carbohydrate and lipid metabolism, cell differentiation, proliferation and survival. Altered expression of these genes is partly caused by changes in non-coding RNA transcripts induced by unbalanced nutrient uptake. A better understanding of the mechanisms leading to β-cell dysfunction will be critical to improve treatment and find a cure for diabetes.

Hofbauer cells morphology and density in placentas from normal and pathological gestations

PURPOSE: In placentas from uncomplicated pregnancies, Hofbauer cells either disappear or become scanty after the fourth to fifth month of gestation. Immunohistochemistry though, reveals that a high percentage of stromal cells belong to Hofbauer cells. The aim of this study was to investigate the changes in morphology and density of Hofbauer cells in placentas from normal and pathological pregnancies. METHODS: Seventy placentas were examined: 16 specimens from normal term pregnancies, 10 from first trimester's miscarriages, 26 from cases diagnosed with chromosomal abnormality of the fetus, and placental tissue specimens complicated with intrauterine growth restriction (eight) or gestational diabetes mellitus (10). A histological study of hematoxylin-eosin (HE) sections was performed and immunohistochemical study was performed using the markers: CD 68, Lysozyme, A1 Antichymotrypsine, CK-7, vimentin, and Ki-67. RESULTS: In normal term pregnancies, HE study revealed Hofbauer cells in 37.5% of cases while immunohistochemistry revealed in 87.5% of cases. In first trimester's miscarriages and in cases with prenatal diagnosis of fetal chromosomal abnormalities, both basic and immunohistochemical study were positive for Hofbauer cells. In pregnancies complicated with intrauterine growth restriction or gestational diabetes mellitus, a positive immunoreaction was observed in 100 and 70% of cases, respectively. CONCLUSIONS: Hofbauer cells are present in placental villi during pregnancy, but with progressively reducing density. The most specific marker for their detection seems to be A1 Antichymotrypsine. It is remarkable that no mitotic activity of Hofbauer cells was noticed in our study, as the marker of cellular multiplication Ki-67 was negative in all examined specimens.

Physiological and Genetic Bases of the Circadian Clock in Plants and Their Relationship with Herbicides Efficacy

In order to adapt to daily environmental changes, especially in relation to light availability, many organisms, such as plants, developed a vital mechanism that controls time-dependent biological events: the circadian clock. The circadian clock is responsible for predicting the changes that occur in the period of approximately 24 hours, preparing the plants for the following phases of the cycle. Some of these adaptations can influence the response of weeds to the herbicide application. Thus, the objectives of this review are to describe the physiological and genetic mechanisms of the circadian clock in plants, as well as to demonstrate the relationship of this phenomenon with the effectiveness of herbicides for weed control. Relationships are described between the circadian clock and the time of application of herbicides, leaf angle and herbicide interception, as well as photosynthetic activity in response to the circadian clock and herbicide efficiency. Further, it is discussed the role of phytochrome B (phyB) in the sensitivity of plants to glyphosate herbicide. The greater understanding of the circadian clock in plants is essential to achieve greater efficiency of herbicides and hence greater control of weeds and higher crop yields.

Effect of photodynamic therapy on the extracellular matrix and associated components

In many countries, photodynamic therapy (PDT) has been recognized as a standard treatment for malignant conditions (for example, esophageal and lung cancers) and non-malignant ones such as age-related macular degeneration and actinic keratoses. The administration of a non-toxic photosensitizer, its selective retention in highly proliferating cells and the later activation of this molecule by light to form reactive oxygen species that cause cell death is the principle of PDT. Three important mechanisms are responsible for the PDT effectiveness: a) direct tumor cell kill; b) damage of the tumor vasculature; c) post-treatment immunological response associated with the leukocyte stimulation and release of many inflammatory mediators like cytokines, growth factors, components of the complement system, acute phase proteins, and other immunoregulators. Due to the potential applications of this therapy, many studies have been reported regarding the effect of the treatment on cell survival/death, cell proliferation, matrix assembly, proteases and inhibitors, among others. Studies have demonstrated that PDT alters the extracellular matrix profoundly. For example, PDT induces collagen matrix changes, including cross-linking. The extracellular matrix is vital for tissue organization in multicellular organisms. In cooperation with growth factors and cytokines, it provides cells with key signals in a variety of physiological and pathological processes, for example, adhesion/migration and cell proliferation/differentiation/death. Thus, the focus of the present paper is related to the effects of PDT observed on the extracellular matrix and on the molecules associated with it, such as, adhesion molecules, matrix metalloproteinases, growth factors, and immunological mediators.

Critical analysis of autoregressive and fast Fourier transform markers of cardiovascular variability in rats and humans

The autonomic nervous system plays an important role in physiological and pathological conditions, and has been extensively evaluated by parametric and non-parametric spectral analysis. To compare the results obtained with fast Fourier transform (FFT) and the autoregressive (AR) method, we performed a comprehensive comparative study using data from humans and rats during pharmacological blockade (in rats), a postural test (in humans), and in the hypertensive state (in both humans and rats). Although postural hypotension in humans induced an increase in normalized low-frequency (LFnu) of systolic blood pressure, the increase in the ratio was detected only by AR. In rats, AR and FFT analysis did not agree for LFnu and high frequency (HFnu) under basal conditions and after vagal blockade. The increase in the LF/HF ratio of the pulse interval, induced by methylatropine, was detected only by FFT. In hypertensive patients, changes in LF and HF for systolic blood pressure were observed only by AR; FFT was able to detect the reduction in both blood pressure variance and total power. In hypertensive rats, AR presented different values of variance and total power for systolic blood pressure. Moreover, AR and FFT presented discordant results for LF, LFnu, HF, LF/HF ratio, and total power for pulse interval. We provide evidence for disagreement in 23% of the indices of blood pressure and heart rate variability in humans and 67% discordance in rats when these variables are evaluated by AR and FFT under physiological and pathological conditions. The overall disagreement between AR and FFT in this study was 43%.

Physiological and behavioural effects of dextroamphetamine on Beagle dogs : a placebo controlled study

Plusieurs articles scientifiques et manuels de référence en médecine comportementale distinguent l'hyperactivité ou hyperkinésie de l’activité excessive en évaluant la réponse physiologique et comportementale des chiens suite à l’administration per os de 0.2 à 1.0 mg/kg de dextroamphétamine. Selon ces références, le chien atteint d’un syndrome hyperactif ou hyperkinésie, répondra de façon paradoxale à cette médication par une diminution de l’activité motrice accompagnée d’une réduction minimale de 15% de la fréquence respiratoire et de la fréquence cardiaque. L’objectif de la présente étude était de mesurer la variation de la température corporelle, de la fréquence cardiaque, de l’activité motrice et de différents comportements spécifiques chez un groupe de Beagles ayant reçu de la dextroamphétamine. La fiabilité d'un accéléromètre comme mesure objective d’activité motrice a aussi été évaluée. Dans le cadre de cette étude croisée contrôlée par placebo, douze Beagles de la colonie de recherche âgés entre 13 et 20 mois ont reçu une dose orale de 0.2 mg/kg de dextroamphétamine. Le moniteur cardiaque Polar® et un accéléromètre Actical® ont été utilisés pour enregistrer la fréquence cardiaque et l’activité motrice avant et après l’administration de la médication. La durée de chacun des comportements spécifiques a été compilée à l’aide du logiciel Noldus® et la température corporelle a été prise par thermomètre rectal. Le modèle équilibré de mesures répétées indique que les sujets ayant reçu la dextroamphétamine montrent une réduction significative (p = 0.044) de leur fréquence cardiaque comparativement aux chiens ayant reçu le placebo. Aucune variation significative n'a été observée concernant la température corporelle, l'activité motrice, et les autres comportements (léchage des babines, halètements, et bâillements) suite à l’administration de la dextroamphétamine. Une corrélation significative, linéaire et positive (p < 0,0001) entre les périodes de mouvements observées (vidéo) et les mesures d’activité enregistrées par l’accéléromètre a été observée. Les résultats de cette étude indiquent que les Beagles peuvent afficher des effets paradoxaux dans les 90 minutes suivant l’administration per os de dextroamphétamine à raison de 0.2 mg/kg.

Microstructural and metabolic changes in the brains of concussed athletes

Les commotions cérébrales ont longtemps été considérées comme une blessure ne comportant que peu ou pas de conséquences. Cependant, la mise à la retraite forcée de plusieurs athlètes de haut niveau, liée au fait d'avoir subi des commotions cérébrales multiples, a porté cette question au premier plan de la culture scientifique et sportive. Malgré la sensibilisation croissante du public et la compréhension scientifique accrue des commotions cérébrales, il reste encore beaucoup d’inconnus au sujet de ces blessures. En effet, il est difficile de comprendre comment cette atteinte peut avoir des effets si profonds malgré le fait qu’elle n’entraîne apparemment pas de conséquences physiques apparentes lorsque les techniques traditionnelles d’imagerie cérébrale sont utilisées. Les techniques de neuroimagerie fonctionnelle ont cependant contribué à répondre aux nombreuses questions entourant les conséquences des commotions cérébrales ainsi qu'à accroître la compréhension générale de la physiopathologie de commotions cérébrales. Bien que les techniques de base telles que l'imagerie structurelle comme les scans TC et IRM soient incapables de détecter des changements structurels dans la grande majorité des cas (Ellemberg, Henry, Macciocchi, Guskiewicz, & Broglio, 2009; Johnston, Ptito, Chankowsky, & Chen, 2001), d'autres techniques plus précises et plus sensibles ont été en mesure de détecter avec succès des changements dans le cerveau commotionné. Des études d’IRM fonctionelle ont entre autres établi une solide relation entre les altérations fonctionnelles et les symptômes post-commotionels (Chen, Johnston, Collie, McCrory, & Ptito, 2007; Chen et al., 2004; Chen, Johnston, Petrides, & Ptito, 2008; Fazio, Lovell, Pardini, & Collins, 2007). Les mesures électrophysiologiques telles que les potentiels évoqués cognitifs (ERP) (Gaetz, Goodman, & Weinberg, 2000; Gaetz & Weinberg, 2000; Theriault, De Beaumont, Gosselin, Filipinni, & Lassonde, 2009; Theriault, De Beaumont, Tremblay, Lassonde, & Jolicoeur, 2010) et la stimulation magnétique transcrânienne ou SMT (De Beaumont, Brisson, Lassonde, & Jolicoeur, 2007; De Beaumont, Lassonde, Leclerc, & Theoret, 2007; De Beaumont et al., 2009) ont systématiquement démontré des altérations fonctionnelles chez les athlètes commotionnés. Cependant, très peu de recherches ont tenté d'explorer davantage certaines conséquences spécifiques des commotions cérébrales, entre autres sur les plans structural et métabolique. La première étude de cette thèse a évalué les changements structurels chez les athlètes commotionnés à l’aide de l'imagerie en tenseur de diffusion (DTI) qui mesure la diffusion de l'eau dans la matière blanche, permettant ainsi de visualiser des altérations des fibres nerveuses. Nous avons comparé les athlètes commotionnés à des athlètes de contrôle non-commotionnés quelques jours après la commotion et de nouveau six mois plus tard. Nos résultats indiquent un patron constant de diffusion accrue le long des voies cortico-spinales et dans la partie du corps calleux reliant les régions motrices. De plus, ces changements étaient encore présents six mois après la commotion, ce qui suggère que les effets de la commotion cérébrale persistent bien après la phase aiguë. Les deuxième et troisième études ont employé la spectroscopie par résonance magnétique afin d'étudier les changements neurométaboliques qui se produisent dans le cerveau commotionné. La première de ces études a évalué les changements neurométaboliques, les aspects neuropsychologiques, et la symptomatologie dans la phase aiguë post-commotion. Bien que les tests neuropsychologiques aient été incapables de démontrer des différences entre les athlètes commotionnés et non-commotionnés, des altérations neurométaboliques ont été notées dans le cortex préfrontal dorsolatéral ainsi que dans le cortex moteur primaire, lesquelles se sont avérées corréler avec les symptômes rapportés. La deuxième de ces études a comparé les changements neurométaboliques immédiatement après une commotion cérébrale et de nouveau six mois après l’atteinte. Les résultats ont démontré des altérations dans le cortex préfrontal dorsolatéral et moteur primaire dans la phase aiguë post-traumatique, mais seules les altérations du cortex moteur primaire ont persisté six mois après la commotion. Ces résultats indiquent que les commotions cérébrales peuvent affecter les propriétés physiques du cerveau, spécialement au niveau moteur. Il importe donc de mener davantage de recherches afin de mieux caractériser les effets moteurs des commotions cérébrales sur le plan fonctionnel.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

The impact of flavonoids on memory: physiological and molecular considerations

Emerging evidence suggests that a group of dietary-derived phytochemicals known as flavonoids are able to induce improvements in memory acquisition, consolidation, storage and retrieval. These low molecular weight polyphenols are widespread in the human diet, are absorbed to only a limited degree and localise in the brain at low concentration. However, they have been found to be highly effective in reversing age-related declines in memory via their ability to interact with the cellular and molecular architecture of the brain responsible for memory. These interactions include an ability to activate signalling pathways, critical in controlling synaptic plasticity, and a potential to induce vascular effects capable of causing new nerve cell growth in the hippocampus. Their ability to activate the extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2) and the protein kinase B (PKB/Akt) signalling pathways, leading to the activation of the cAMP response element-binding protein (CREB), a transcription factor responsible for increasing the expression of a number of neurotrophins important in de. ning memory, will be discussed. How these effects lead to improvements in memory through induction of synapse growth and connectivity, increases in dendritic spine density and the functional integration of old and new neurons will be illustrated. The overall goal of this critical review is to emphasize future areas of investigation as well as to highlight these dietary agents as promising candidates for the design of memory-enhancing drugs with relevance to normal and pathological brain ageing (161 references).

Physiological and proteomic approaches to address heat tolerance during anthesis in rice (Oryza sativa L.)

Episodes of high temperature at anthesis, which in rice is the most sensitive stage to temperature, are expected to occur more frequently in future climates. The morphology of the reproductive organs and pollen number, and changes in anther protein expression, were studied in response to high temperature at anthesis in three rice (Oryza sativa L.) genotypes. Plants were exposed to 6 h of high (38 °C) and control (29 °C) temperature at anthesis and spikelets collected for morphological and proteomic analysis. Moroberekan was the most heat-sensitive genotype (18% spikelet fertility at 38 °C), while IR64 (48%) and N22 (71%) were moderately and highly heat tolerant, respectively. There were significant differences among the genotypes in anther length and width, apical and basal pore lengths, apical pore area, and stigma and pistil length. Temperature also affected some of these traits, increasing anther pore size and reducing stigma length. Nonetheless, variation in the number of pollen on the stigma could not be related to measured morphological traits. Variation in spikelet fertility was highly correlated (r=0.97, n=6) with the proportion of spikelets with ≥20 germinated pollen grains on the stigma. A 2D-gel electrophoresis showed 46 protein spots changing in abundance, of which 13 differentially expressed protein spots were analysed by MS/MALDI-TOF. A cold and a heat shock protein were found significantly up-regulated in N22, and this may have contributed to the greater heat tolerance of N22. The role of differentially expressed proteins and morphology during anther dehiscence and pollination in shaping heat tolerance and susceptibility is discussed.

Bifurcations and state changes in the human alpha rhythm: Theory and experiment

Despite many decades investigating scalp recordable 8–13-Hz (alpha) electroencephalographic activity, no consensus has yet emerged regarding its physiological origins nor its functional role in cognition. Here we outline a detailed, physiologically meaningful, theory for the genesis of this rhythm that may provide important clues to its functional role. In particular we find that electroencephalographically plausible model dynamics, obtained with physiological admissible parameterisations, reveals a cortex perched on the brink of stability, which when perturbed gives rise to a range of unanticipated complex dynamics that include 40-Hz (gamma) activity. Preliminary experimental evidence, involving the detection of weak nonlinearity in resting EEG using an extension of the well-known surrogate data method, suggests that nonlinear (deterministic) dynamics are more likely to be associated with weakly damped alpha activity. Thus rather than the “alpha rhythm” being an idling rhythm it may be more profitable to conceive it as a readiness rhythm.

Signaling pathways mediating cardiac myocyte gene expression in physiological and stress responses

The contractile cells in the heart (the cardiac myocytes) are terminally differentiated. In response to pathophysiological stresses, cardiac myocytes undergo hypertrophic growth or apoptosis, responses associated with the development of cardiac pathologies. There has been much effort expended in gaining an understanding of the stimuli which promote these responses, and in identifying the intracellular signaling pathways which are activated and potentially involved. These signaling pathways presumably modulate gene and protein expression to elicit the end-stage response. For the regulation of gene expression, the signal may traverse the cytoplasm to modulate nuclear-localized transcription factors as occurs with the mitogen-activated protein kinase or protein kinase B/Akt cascades. Alternatively, the signal may promote translocation of transcription factors from the cytoplasm to the nucleus as is seen with the calcineurin/NFAT and JAK/STAT systems. We present an overview of the principal signaling pathways implicated in the regulation of gene expression in cardiac myocyte pathophysiology, and summarize the current understanding of these pathways, the transcription factors they regulate and the changes in gene expression associated with the development of cardiac pathologies. Finally, we discuss how intracellular signaling and gene expression may be integrated to elicit the overall change in cellular phenotype.

Physiological and morphological responses to feeding in broad-nosed caiman (Caiman latirostris)

Broad nosed caiman are ectotherm sauropsids that naturally experience long fasting intervals. We have studied the postprandial responses by measuring oxygen consumption using respirometry, the size changes of the duodenum, the distal small intestine, and the liver, using repeated non-invasive ultrasonography, and by investigating structural changes on the level of tissues and cells by using light- and electron microscopy. The caimans showed the same rapid and reversible changes of organ size and identical histological features, down to the ultrastructure level, as previously described for other ectothermic sauropsids. We found a configuration change of the mucosa epithelium from pseudostratified during fasting to single layered during digestion, in association with hypertrophy of enterocytes by loading them with lipid droplets. Similar patterns were also found for the hepatocytes of the liver. By placing the results of our study in comparative relationship and by utilizing the phylogenetic bracket of crocodiles, birds and squamates, we suggest that the observed features are plesiomorphic characters of sauropsids. By extending the comparison to anurans, we suggest that morphological and physiological adjustments to feeding and fasting described here may have been a character of early tetrapods. In conclusion, we suggest that the ability to tolerate long fasting intervals and then swallow a single large meal as described for many sit-an-wait foraging sauropsids is a functional feature that was already present in ancestral tetrapods.

Immediate and sustained changes in tongue movement with an experimental palatal Fistula: A case study

Objective: To determine the immediate and longer-term effect(s) on tongue movement following the placement of an experimental opening through a palatal obturator (replicate of subject's prosthesis) worn by an adult male with an unrepaired cleft of the hard and soft palate.Methods: Tongue movements associated with an anterior experimental opening of 20 mm(2) were examined under three conditions: a control condition in which the subject wore the experimental obturator completely occluded, a condition immediately after drilling the experimental openings through the obturator, and a condition after 5 days in which the subject wore the experimental obturator with the experimental opening. An Electromagnetic Articulograph was used for obtaining tongue movements during speech.Results: the findings partly revealed that the immediate introduction of a perturbation to the speech system (experimental fistula) had a temporary effect on tongue movement. After sustained perturbation (for 5 days), the system normalized (going back toward control condition's behavior). Perceptual data were consistent with kinematic tongue movement direction in most of the cases.Conclusions: Although the immediate response can be interpreted as indicative of the subject's attempts to move the tongue toward the opening to compensate for air loss, the findings following a sustained perturbation indicate that with time, other physiological adjustments (such as respiratory adjustments, for example) may help reestablish the requirements of a pressure-regulating system.

First record of chilodonella hexasticha (ciliophora: Chilodonellidae) in brazilian cultured fish: A morphological and pathological assessment

Chilodonelids are small ciliated protozoans found worldwide and can be dangerous in culture conditions. This study presents morphometric data on the ciliate Chilodonella that is found in cultured Nile tilapia (Oreochromis niloticus), native bait fish tuvira (Gymnotus aff. inaequilabiatus) and native pacu (Piaractus mesopotamicus) and includes a histopathological assessment of the changes that occur in the pacu. For parasitic diagnosis, skin and gill samples were scraped onto slides, dried at room temperature, stained with Giemsa or impregnated with silver nitrate, and the measurements were obtained from photomicrographs. In the diseased pacu, the first gill arch was collected and fixed in a 10% buffered formalin solution for histopathological analysis. Parasite specimens from the different collection sites were identified morphologically as C. hexasticha Kiernik (1909). Diseased fish exhibited depigmentation, skin ulceration, scale loss, excessive mucus production and gill lesions. Histopathological analysis of pacu gills displayed epithelial proliferation with mononuclear inflammatory infiltrate, hemorrhages, and scattering necrosis. In Brazilian-farmed fish this is the first record of C. hexasticha, which has great pathogenic potential in cultured freshwater species. In addition, two new hosts are presented. © 2012 Elsevier B.V.