Antiviral activities of the soluble extracellular domains of type I interferon receptors

Alternative splicing leads to the expression of multiple isoforms of the subunits (IFNAR1 and IFNAR2) of the type I IFN receptor. Here we describe two transcripts representing extracellular forms of ovine IFNAR1 and show that soluble extracellular forms of both IFNAR2 and IFNAR1, prepared in recombinant form in Escherichia coli, have antiviral (AV) activity in the absence of IFN. Exposure of Madin-Darby bovine kidney cells to the extracellular domain (R2E) of IFNAR2 at concentrations as low as 10 nM afforded complete protection against vesicular stomatitis virus and led to the rapid activation of the transcription factors ISGF3 and GAF. Although R2E can bind IFN (Kd ≈70 nM), activity was observed irrespective of whether or not ligand was present. R2E was inactive on mouse L929 cells but active on L929 cells expressing a membraneanchored, ovine/human chimeric IFNAR2 with an ovine extracellular domain. The data suggest that AV activity is conferred by the ability of soluble R2E to associate with the transfected IFNAR2 subunit rather than resident murine IFNAR1. Soluble extracellular forms of IFNAR1 have lower AV activity than R2E on Madin-Darby bovine kidney cells but are less species-specific and protect wild-type L929 cells as efficiently as the transfected cell line, presumably by interacting with one of the murine receptor subunits.

Acyl-homoserine lactone quorum sensing in Gram-negative bacteria: A signaling mechanism involved in associations with higher organisms

Recent advances in studies of bacterial gene expression have brought the realization that cell-to-cell communication and community behavior are critical for successful interactions with higher organisms. Species-specific cell-to-cell communication is involved in successful pathogenic or symbiotic interactions of a variety of bacteria with plant and animal hosts. One type of cell–cell signaling is acyl-homoserine lactone quorum sensing in Gram-negative bacteria. This type of quorum sensing represents a dedicated communication system that enables a given species to sense when it has reached a critical population density in a host, and to respond by activating expression of genes necessary for continued success in the host. Acyl-homoserine lactone signaling in the opportunistic animal and plant pathogen Pseudomonas aeruginosa is a model for the relationships among quorum sensing, pathogenesis, and community behavior. In the P. aeruginosa model, quorum sensing is required for normal biofilm maturation and for virulence. There are multiple quorum-sensing circuits that control the expression of dozens of specific genes that represent potential virulence loci.

Auditory neuroscience: Development, transduction, and integration

Hearing underlies our ability to locate sound sources in the environment, our appreciation of music, and our ability to communicate. Participants in the National Academy of Sciences colloquium on Auditory Neuroscience: Development, Transduction, and Integration presented research results bearing on four key issues in auditory research. How does the complex inner ear develop? How does the cochlea transduce sounds into electrical signals? How does the brain's ability to compute the location of a sound source develop? How does the forebrain analyze complex sounds, particularly species-specific communications? This article provides an introduction to the papers stemming from the meeting.

Mechanisms and streams for processing of “what” and “where” in auditory cortex

The functional specialization and hierarchical organization of multiple areas in rhesus monkey auditory cortex were examined with various types of complex sounds. Neurons in the lateral belt areas of the superior temporal gyrus were tuned to the best center frequency and bandwidth of band-passed noise bursts. They were also selective for the rate and direction of linear frequency modulated sweeps. Many neurons showed a preference for a limited number of species-specific vocalizations (“monkey calls”). These response selectivities can be explained by nonlinear spectral and temporal integration mechanisms. In a separate series of experiments, monkey calls were presented at different spatial locations, and the tuning of lateral belt neurons to monkey calls and spatial location was determined. Of the three belt areas the anterolateral area shows the highest degree of specificity for monkey calls, whereas neurons in the caudolateral area display the greatest spatial selectivity. We conclude that the cortical auditory system of primates is divided into at least two processing streams, a spatial stream that originates in the caudal part of the superior temporal gyrus and projects to the parietal cortex, and a pattern or object stream originating in the more anterior portions of the lateral belt. A similar division of labor can be seen in human auditory cortex by using functional neuroimaging.

On cortical coding of vocal communication sounds in primates

Understanding how the brain processes vocal communication sounds is one of the most challenging problems in neuroscience. Our understanding of how the cortex accomplishes this unique task should greatly facilitate our understanding of cortical mechanisms in general. Perception of species-specific communication sounds is an important aspect of the auditory behavior of many animal species and is crucial for their social interactions, reproductive success, and survival. The principles of neural representations of these behaviorally important sounds in the cerebral cortex have direct implications for the neural mechanisms underlying human speech perception. Our progress in this area has been relatively slow, compared with our understanding of other auditory functions such as echolocation and sound localization. This article discusses previous and current studies in this field, with emphasis on nonhuman primates, and proposes a conceptual platform to further our exploration of this frontier. It is argued that the prerequisite condition for understanding cortical mechanisms underlying communication sound perception and production is an appropriate animal model. Three issues are central to this work: (i) neural encoding of statistical structure of communication sounds, (ii) the role of behavioral relevance in shaping cortical representations, and (iii) sensory–motor interactions between vocal production and perception systems.

Chimeric Arabidopsis thaliana Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase Containing a Pea Small Subunit Protein Is Compromised in Carbamylation1

A cDNA of pea (Pisum sativum L.) RbcS 3A, encoding a small subunit protein (S) of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco), has been expressed in Arabidopsis thaliana under control of the cauliflower mosaic virus 35S promoter, and the transcript and mature S protein were detected. Specific antibodies revealed two protein spots for the four Arabidopsis S and one additional spot for pea S. Pea S in chimeric Rubisco amounted to 15 to 18% of all S, as judged by separation on two-dimensional isoelectric focusing/sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis gels from partially purified enzyme preparations and quantitation of silver-stained protein spots. The chimeric enzyme had 11 ± 1% fewer carbamylated sites and a 11 ± 1% lower carboxylase activity than wild-type Arabidopsis Rubisco. Whereas pea S expression, preprotein transport, and processing and assembly resulted in a stable holoenzyme, the chimeric enzyme was reproducibly catalytically less efficient. We suggest that the presence of, on average, one foreign S per holoenzyme is responsible for the altered activity. In addition, higher-plant Rubisco, unlike the cyanobacterial enzyme, seems to have evolved species-specific interactions between S and the large subunit protein that are involved in carbamylation of the active site.

Adenovirus-mediated gene delivery into neuronal precursors of the adult mouse brain.

Precursor cells found in the subventricular zone (SVZ) of the adult brain can undergo cell division and migrate long distances before differentiating into mature neurons. We have investigated the possibility of introducing genes stably into this population of cells. Replication-defective adenoviruses were injected into the SVZ of the lateral ventricle of adult mice. The adenoviruses carried a cDNA for the LacZ reporter or the human p75 neurotrophin receptor, for which species-specific antibodies are available. Injection of the viruses into the SVZ led to efficient labeling of neuronal precursors. Two months after viral injection, infected cells were detected in the olfactory bulb, a significant distance from the site of injection. Labeled periglomerular and granular neurons with extensive dendritic arborization were found in the olfactory bulb. These results demonstrate that foreign genes can be efficiently introduced into neuronal precursor cells. Furthermore, adenovirus-directed infection can lead to long-term stable gene expression in progenitor cells found in the adult central nervous system.

Evolution of GABAergic circuitry in the mammalian medial geniculate body.

Many features in the mammalian sensory thalamus, such as the types of neurons, their connections, or their neurotransmitters, are conserved in evolution. We found a wide range in the proportion of gamma-aminobutyric acidergic (GABAergic) neurons in the medial geniculate body, from <1% (bat and rat) to 25% or more (cat and monkey). In the bat, some medial geniculate body subdivisions have no GABAergic cells. Species-specific variation also occurs in the somesthetic ventrobasal complex. In contrast, the lateral geniculate body of the visual system has about the same proportion of GABAergic cells in many species. In the central auditory pathway, only the medial geniculate body shows this arrangement; the relative number of GABAergic cells in the inferior colliculus and auditory cortex is similar in each species. The range in the proportion of GABAergic neurons suggests that there are comparative differences in the neural circuitry for thalamic inhibition. We conclude that the number of GABAergic neurons in thalamic sensory nuclei may have evolved independently or divergently in phylogeny. Perhaps these adaptations reflect neurobehavioral requirements for more complex, less stereotyped processing, as in speech-like communication.

Expression and signaling specificity of the IFNAR chain of the type I interferon receptor complex.

The IFNAR chain of the type I interferon (IFN) receptor (IFNIR) undergoes rapid ligand-dependent tyrosine phosphorylation and acts as a species-specific transducer for type I IFN action. Using the vaccinia/T7 expression system to amplify IFNAR expression, we found that human HeLa-S3 cells transiently express high levels of cell surface IFNAR chains (approximately 250,000 chains per cell). Metabolic labeling and immunoblot analysis of transfected HeLa cells show that the IFNAR chain is initially detected as 65-kDa and 98-kDa precursors, and then as the 130-kDa mature protein. Due to variation in N-glycosylation, the apparent molecular mass of the mature IFNAR chain varies from 105 to 135 kDa in different cells. IFNIR structure was characterized in various human cell lines by analyzing 125I-labeled IFN cross-linked complexes recognized by various antibodies against IFNIR subunits and JAK protein-tyrosine kinases. Precipitation of cross-linked material from Daudi cells with anti-IFNAR antibodies showed that IFNAR was present in a 240-kDa complex. Precipitation of cross-linked material from U937 cells with anti-TYK2 sera revealed a 240-kDa complex, which apparently did not contain IFNAR and was not present in IFN-resistant HEC1B cells. The tyrosine phosphorylation and down-regulation of the IFNAR chain were induced by type I IFN in several human cell lines of diverse origins but not in HEC1B cells. However, of type I IFNs, IFN-beta uniquely induced the tyrosine phosphorylation of a 105-kDa protein associated with the IFNAR chain in two lymphoblastoid cell lines (Daudi and U266), demonstrating the specificity of transmembrane signaling for IFN-beta and IFN-alpha through the IFNAR chain.

Molecular coevolution of mammalian ribosomal gene terminator sequences and the transcription termination factor TTF-I.

Both the DNA elements and the nuclear factors that direct termination of ribosomal gene transcription exhibit species-specific differences. Even between mammals--e.g., human and mouse--the termination signals are not identical and the respective transcription termination factors (TTFs) which bind to the terminator sequence are not fully interchangeable. To elucidate the molecular basis for this species-specificity, we have cloned TTF-I from human and mouse cells and compared their structural and functional properties. Recombinant TTF-I exhibits species-specific DNA binding and terminates transcription both in cell-free transcription assays and in transfection experiments. Chimeric constructs of mouse TTF-I and human TTF-I reveal that the major determinant for species-specific DNA binding resides within the C terminus of TTF-I. Replacing 31 C-terminal amino acids of mouse TTF-I with the homologous human sequences relaxes the DNA-binding specificity and, as a consequence, allows the chimeric factor to bind the human terminator sequence and to specifically stop rDNA transcription.

Genomic DNA fingerprinting by restriction fragment end labeling.

A typing method for bacteria was developed and applied to several species, including Escherichia coli and Actinobacillus actinomycetemcomitans. Total genomic DNA was digested with a restriction endonuclease, and fragments were enabled with [alpha-32P]dATP by using the Klenow fragment of DNA polymerase and separated by electrophoresis in 6% polyacrylamide/8 M urea (sequencing gel). Depending on the restriction endonuclease and the bacterium, the method produced approximately 30-50 well-separated fragments in the size range of 100-400 nucleotides. For A. actinomycetemcomitans, all strains had bands in common. Nevertheless, many polymorphisms could be observed, and the 31 strains tested could be classified into 29 distinct types. Furthermore, serotype-specific fragments could be assigned for the three serotypes investigated. The method described is very sensitive, allowing more distinct types to be distinguished than other commonly used typing methods. When the method was applied to 10 other clinically relevant bacterial species, both species-specific bands and strain-specific bands were found. Isolates from different locations of one patient showed indistinguishable patterns. Computer-assisted analysis of the DNA fingerprints allowed the determination of similarity coefficients. It is concluded that genomic fingerprinting by restriction fragment end labeling (RFEL) is a powerful and generally applicable technique to type bacterial species.

Elimination of paternal mitochondrial DNA in intraspecific crosses during early mouse embryogenesis.

To examine whether mtDNA is uni- or biparentally transmitted in mice, we developed an assay that can detect sperm mtDNA in a single mouse embryo. In intraspecific hybrids of Mus musculus, paternal mtDNA was detected only through the early pronucleus stage, and its disappearance co-incided with loss of membrane potential in sperm-derived mitochondria. By contrast, in interspecific hybrids between M. musculus and Mus spretus, paternal mtDNA was detected throughout development from pronucleus stage to neonates. We propose that oocyte cytoplasm has a species-specific mechanism that recognizes and eliminates sperm mitochondria and mtDNA. This mechanism must recognize nuclearly encoded proteins in the sperm midpiece, and not the mtDNA or the proteins it encodes, because sperm mitochondria from the congenic strain B6.mtspr, which carries M. spretus mtDNA on background of M. musculus (B6) nuclear genes, were eliminated early by B6 oocytes as in intraspecific crosses. We conclude that cytoplasmic genomes are transmitted uniparentally in intraspecific crosses in mammals as in Chlamydomonas and that leakage of parental mtDNA is limited to interspecific crosses, which rarely occur in nature.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

Métodos de máxima verosimilitud en ecología y su aplicación en modelos de vecindad

Los métodos de máxima verosimilitud (MMV) ofrecen un marco alternativo a la estadística frecuentista convencional, alejándose del uso del p-valor para el rechazo de una única hipótesis nula y optando por el uso de las verosimilitudes para evaluar el grado de apoyo en los datos a un conjunto de hipótesis alternativas (o modelos) de interés para el investigador. Estos métodos han sido ampliamente aplicados en ecología en el marco de los modelos de vecindad. Dichos modelos usan una aproximación espacialmente explícita para describir procesos demográficos de plantas o procesos ecosistémicos en función de los atributos de los individuos vecinos. Se trata por tanto de modelos fenomenológicos cuya principal utilidad radica en funcionar como herramientas de síntesis de los múltiples mecanismos por los que las especies pueden interactuar e influenciar su entorno, proporcionando una medida del efecto per cápita de individuos de distintas características (ej. tamaño, especie, rasgos fisiológicos) sobre los procesos de interés. La gran ventaja de aplicar los MMV en el marco de los modelos de vecindad es que permite ajustar y comparar múltiples modelos que usen distintos atributos de los vecinos y/o formas funcionales para seleccionar aquel con mayor soporte empírico. De esta manera, cada modelo funcionará como un “experimento virtual” para responder preguntas relacionadas con la magnitud y extensión espacial de los efectos de distintas especies coexistentes, y extraer conclusiones sobre posibles implicaciones para el funcionamiento de comunidades y ecosistemas. Este trabajo sintetiza las técnicas de implementación de los MMV y los modelos de vecindad en ecología terrestre, resumiendo su uso hasta la fecha y destacando nuevas líneas de aplicación.

Effects of ocean warming and acidification on the early stages of marine fishes

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016