Quantification of brain glycogen concentration and turnover through localized 13C NMR of both the C1 and C6 resonances.

We have recently shown that at isotopic steady state (13)C NMR can provide a direct measurement of glycogen concentration changes, but that the turnover of glycogen was not accessible with this protocol. The aim of the present study was to design, implement and apply a novel dual-tracer infusion protocol to simultaneously measure glycogen concentration and turnover. After reaching isotopic steady state for glycogen C1 using [1-(13)C] glucose administration, [1,6-(13)C(2)] glucose was infused such that isotopic steady state was maintained at the C1 position, but the C6 position reflected (13)C label incorporation. To overcome the large chemical shift displacement error between the C1 and C6 resonances of glycogen, we implemented 2D gradient based localization using the Fourier series window approach, in conjunction with time-domain analysis of the resulting FIDs using jMRUI. The glycogen concentration of 5.1 +/- 1.6 mM measured from the C1 position was in excellent agreement with concomitant biochemical determinations. Glycogen turnover measured from the rate of label incorporation into the C6 position of glycogen in the alpha-chloralose anesthetized rat was 0.7 micromol/g/h.

Hydrogen sulfide measurement by headspace-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS): application to gaseous samples and gas dissolved in muscle.

The aim of our study was to present a new headspace-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method applicable to the routine determination of hydrogen sulfide (H(2)S) concentrations in biological and gaseous samples. The primary analytical drawback of the GC/MS methods for H(2)S measurement discussed in the literature was the absence of a specific H(2)S internal standard required to perform quantification. Although a deuterated hydrogen sulfide (D(2)S) standard is currently available, this standard is not often used because this standard is expensive and is only available in the gas phase. As an alternative approach, D(2)S can be generated in situ by reacting deuterated chloride with sodium sulfide; however, this technique can lead to low recovery yield and potential isotopic fractionation. Therefore, N(2)O was chosen for use as an internal standard. This method allows precise measurements of H(2)S concentrations in biological and gaseous samples. Therefore, a full validation using accuracy profile based on the β-expectation tolerance interval is presented. Finally, this method was applied to quantify H(2)S in an actual case of H(2)S fatal intoxication.

Formaldehyde-fixation of platelets for flow cytometric measurement of phosphatidylserine exposure is feasible.

Strong platelet activation results in a redistribution of negatively charged phospholipids from the cytosolic to the outer leaflet of the cellular membrane. Annexin V has a high affinity to negatively charged phospholipids and can be used to identify procoagulant platelets. Formaldehyde fixation can cause factitious Annexin V binding. Our aim was to evaluate a method for fixing platelets avoiding additional Annexin V binding. We induced expression of negatively charged phospholipids on the surface of a fraction of platelets by combined activation with convulxin and thrombin in the presence of Annexin V-fluorescein isothiocyanate and calcium. Aliquots of resting and activated platelets were fixed with a low concentration, calcium-free formaldehyde solution. Both native platelets and fixed platelets were analyzed by flow cytometry immediately and after a 24-h storage at 4°C. We observed that the percentage of Annexin V positive resting platelets ranged from 1.5 to 9.3% for the native samples and from 0.4 to 12.8% for the fixed samples (P=0.706, paired t-test). The amount of Annexin V positive convulxin/thrombin activated platelets varied from 12.9 to 35.4% without fixation and from 15.3 to 36.3% after formalin fixation (P=0.450). After a 24-h storage at 4°C, Annexin V positive platelets significantly increased both in the resting and in the convulxin/thrombin activated samples of native platelets (both P<0.001), while results for formalin fixed platelets did not differ from baseline values (P=0.318 for resting fixed platelets; P=0.673 for activated fixed platelets). We conclude that platelet fixation with a low concentration, calcium-free formaldehyde solution does not alter the proportion of Annexin V positive platelets. This method can be used to investigate properties of procoagulant platelets by multicolor flow-cytometric analysis requiring fixation steps.

Front-crawl instantaneous velocity estimation using a wearable inertial measurement unit.

Monitoring the performance is a crucial task for elite sports during both training and competition. Velocity is the key parameter of performance in swimming, but swimming performance evaluation remains immature due to the complexities of measurements in water. The purpose of this study is to use a single inertial measurement unit (IMU) to estimate front crawl velocity. Thirty swimmers, equipped with an IMU on the sacrum, each performed four different velocity trials of 25 m in ascending order. A tethered speedometer was used as the velocity measurement reference. Deployment of biomechanical constraints of front crawl locomotion and change detection framework on acceleration signal paved the way for a drift-free integration of forward acceleration using IMU to estimate the swimmers velocity. A difference of 0.6 ± 5.4 cm · s(-1) on mean cycle velocity and an RMS difference of 11.3 cm · s(-1) in instantaneous velocity estimation were observed between IMU and the reference. The most important contribution of the study is a new practical tool for objective evaluation of swimming performance. A single body-worn IMU provides timely feedback for coaches and sport scientists without any complicated setup or restraining the swimmer's natural technique.

Espacialização vertical e horizontal dos indicadores de qualidade para um latossolo vermelho cultivado com citros

O objetivo deste trabalho foi verificar a forma de espacialização vertical e horizontal dos indicadores de qualidade química, física e hídrica de um Latossolo Vermelho distrófico textura média, cultivado com citros. O pomar de laranjeira Valência sobre limoeiro Cravo foi plantado em 1995, em Alto Paraná, região noroeste do Paraná. Em agosto de 2002, coletaram-se amostras deformadas e indeformadas de solo para realizar determinações químicas, físicas e hídricas. A amostragem foi feita em 24 transeções perpendiculares aos troncos das laranjeiras, em duas profundidades (0-0,20 e 0,20-0,40 m) e em três posições (projeção da copa da laranjeira, rodado da entrelinha e centro da entrelinha). Os indicadores avaliados foram submetidos às análises multivariadas, por meio dos componentes principais, e agrupados pelo método de Tocher. Os resultados demonstraram que a qualidade do solo apresentou espacialização heterogênea entre os indicadores de qualidade física, química e hídrica do solo, resultante das ações de manejo do pomar de laranjeira. A integração dos indicadores de qualidade física, química e hídrica do solo caracterizou a espacialização vertical da qualidade do solo (0-0,40 m) na projeção da copa da laranjeira e a espacialização vertical e horizontal (0-0,20 e 0,20-0,40 m) no rodado da entrelinha e centro da entrelinha. No rodado da entrelinha (0-0,20 m) ocorreu a maior restrição física e hídrica associada à melhor condição química do solo para as laranjeiras.

Variação temporal e vertical de atributos químicos de um gleissolo do Rio Guamá cultivado com Canaranas

Os sedimentos transportados pelas águas barrentas do rio Guamá e a heterogeneidade dessas substâncias são responsáveis pela formação do solo e pela diversidade de características químicas na área inundável. Este trabalho teve como objetivo determinar os atributos físicos e químicos de um solo de várzea baixa do rio Guamá, em diferentes épocas, cultivado com canarana de Paramaribo (Echinochloa polystachya H.B.K) e canarana erecta lisa (Echinochloa pyramidales Lam). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 x 4 (quatro profundidades e quatro épocas de amostragem), com seis repetições. Amostras compostas de solo foram coletadas em seis pontos eqüidistantes, a partir de uma transecção, nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-30 e 30-40 cm, nos meses de maio, agosto e novembro/2002 e fevereiro/2003. Foram determinados a granulometria, matéria orgânica, pH em H2O, pH em KCl, P extraível, K trocável, Al trocável, Ca e Mg trocáveis e os micronutrientes: Cu, Mn, Zn e Fe. Os solos da área estudada estão inseridos na unidade dos Gleissolos e caracterizam-se por serem pouco desenvolvidos, mal drenados, normalmente ácidos, ocorrendo no perfil horizonte franco-argilo-siltoso. Houve influência da sazonalidade na composição química do solo; na época mais chuvosa e de inundação mais intensa da várzea, correspondente ao mês de fevereiro, observou-se aumento do pH nos teores de Cu e de Fe e decréscimos nos de Mg e de Al trocável; no período de menor umidade do solo, a saturação por bases e a CTC foram mais elevadas. O Fe foi o nutriente que apresentou maior variação nos seus teores com a inundação do solo, cujo aumento foi superior a 1.000 % no período de maior inundação do solo (fevereiro).

Mobilidade vertical de cátions influenciada pelo método de aplicação de cloreto de potássio em solos com carga variável

A magnitude da mobilidade vertical dos nutrientes no perfil afeta o contato destes com as raízes e a lixiviação e, por isso, influencia a época e o método de aplicação dos fertilizantes ao solo. O presente trabalho objetivou avaliar a mobilidade de K em solos de acordo com o método de aplicação e a dose de cloreto de potássio. O experimento foi realizado em 1998, em colunas de lixiviação com 7,5 cm de diâmetro e 35 cm de altura. Os tratamentos consistiram de doses de K (0, 150 e 300 mg kg-1), aplicadas sobre a superfície ou incorporadas até 15 cm de profundidade em dois solos ácidos. A cada sete dias, durante oito semanas, foram adicionados 300 mL de água destilada sobre a superfície de cada coluna. A solução percolada foi coletada no dia seguinte, e nela foram determinados o volume e as concentrações de Ca, Mg e K. A aplicação de KCl sobre a superfície dos solos promoveu a descida de K para profundidades superiores a 10 cm. Apesar disso, a lixiviação de K foi pequena, porém aumentou com a dose e com a incorporação do fertilizante ao solo e foi mais intensa nas primeiras percolações. A adição de KCl aumentou expressivamente a percolação de Ca e Mg durante as cinco primeiras percolações, o que pode representar aumento temporário na disponibilidade desses cátions às plantas, pois coincide com o período de implantação das culturas, em que a exigência das plantas por nutrientes é alta. Mesmo nesses solos com alto tamponamento, a adição de K sobre a superfície promoveu bom aprofundamento do nutriente no perfil sem, contudo, proporcionar grande lixiviação.

Vertical Mulching e manejo da água em semeadura direta

A intensa mobilização do solo no sistema cultivo convencional causou degradação da estrutura, compactação e adensamento do solo abaixo da camada arável, reduzindo a macroporosidade e a taxa de infiltração de água no solo, com conseqüente aumento de escoamento superficial, de erosão e de assoreamento de rios e de reservatórios. A semeadura direta, que protege a superfície do solo, praticamente controlou a perda por erosão hídrica, os terraços foram eliminados, pelos agricultores, e a conseqüência foi maior escoamento superficial do que no sistema cultivo convencional. Com o objetivo de avaliar o comportamento hidrológico do vertical mulching em semeadura direta, em relação ao escoamento superficial, realizou-se esta pesquisa nos anos agrícolas 2002/2003 e 2003/2004, em Latossolo Vermelho distrófico típico, na região fisiográfica do planalto médio do Rio Grande do Sul, isto é, um experimento em escala de campo, com parcelas sem vertical mulching, com vertical mulching a cada 10 m e com vertical mulching a cada 5 m, no delineamento de blocos ao acaso com três repetições. Sulcos em nível, perpendiculares ao declive, com dimensões de 0,08 m de largura por x 0,38 m de profundidade, foram abertos e preenchidos com palha compactada o suficiente para prevenir desmoronamento das paredes do sulco. No ciclo da cultura da soja e do trigo foram simuladas chuvas com duas intensidades, 70 e 106 mm h-1. Foram determinados o escoamento superficial, a taxa de infiltração básica de água no solo e a concentração de nutrientes e de CO no escoamento superficial. Os resultados indicam que o vertical mulching na semeadura direta reduz, significativamente, o volume do escoamento superficial aumenta a taxa de infiltração básica de água no solo e reduz também as perdas totais de nutrientes e de CO devido ao menor volume de água no escoamento superficial.

A new estimator to minimize the error due to breathing in the measurement of respiratory impedance

This paper presents a new respiratory impedance estimator to minimize the error due to breathing. Its practical reliability was evaluated in a simulation using realistic signals. These signals were generated by superposing pressure and flow records obtained in two conditions: 1) when applying forced oscillation to a resistance- inertance- elastance (RIE) mechanical model; 2) when healthy subjects breathed through the unexcited forced oscillation generator. Impedances computed (4-32 Hz) from the simulated signals with the new estimator resulted in a mean value which was scarcely biased by the added breathing (errors less than 1 percent in the mean R, I , and E ) and had a small variability (coefficients of variation of R, I, and E of 1.3, 3.5, and 9.6 percent, respectively). Our results suggest that the proposed estimator reduces the error in measurement of respiratory impedance without appreciable extracomputational cost.

Measurement of absolute cell volume, osmotic membrane water permeability, and refractive index of transmembrane water and solute flux by digital holographic microscopy.

ABSTRACT. A dual-wavelength digital holographic microscope to measure absolute volume of living cells is proposed. The optical setup allows us to reconstruct two quantitative phase contrast images at two different wavelengths from a single hologram acquisition. When adding the absorbing dye fast green FCF as a dispersive agent to the extracellular medium, cellular thickness can be univocally determined in the full field of view. In addition to the absolute cell volume, the method can be applied to derive important biophysical parameters of living cells including osmotic membrane water permeability coefficient and the integral intracellular refractive index (RI). Further, the RI of transmembrane flux can be determined giving an indication about the nature of transported solutes. The proposed method is applied to cultured human embryonic kidney cells, Chinese hamster ovary cells, human red blood cells, mouse cortical astrocytes, and neurons.

Discordant prevalence of hypertension using two different automated blood pressure measurement devices: a population-based study in Dar es Salaam (Tanzania).

OBJECTIVE: The estimation of blood pressure is dependent on the accuracy of the measurement devices. We compared blood pressure readings obtained with an automated oscillometric arm-cuff device and with an automated oscillometric wrist-cuff device and then assessed the prevalence of defined blood pressure categories. METHODS: Within a population-based survey in Dar es Salaam (Tanzania), we selected all participants with a blood pressure >/= 160/95 mmHg (n=653) and a random sample of participants with blood pressure <160/95 mmHg (n=662), based on the first blood pressure reading. Blood pressure was reassessed 2 years later for 464 and 410 of the participants, respectively. In these 874 subjects, we compared the prevalence of blood pressure categories as estimated with each device. RESULTS: Overall, the wrist device gave higher blood pressure readings than the arm device (difference in systolic/diastolic blood pressure: 6.3 +/- 17.3/3.7 +/- 11.8 mmHg, P<0.001). However, the arm device tended to give lower readings than the wrist device for high blood pressure values. The prevalence of blood pressure categories differed substantially depending on which device was used, 29% and 14% for blood pressure <120/80 mmHg (arm device versus wrist device, respectively), 30% and 33% for blood pressure 120-139/80-89 mmHg, 17% and 26% for blood pressure 140-159/90-99 mmHg, 12% and 13% for blood pressure 160-179/100-109 mmHg and 13% and 14% for blood pressure >/= 180/110 mmHg. CONCLUSIONS: A large discrepancy in the estimated prevalence of blood pressure categories was observed using two different automatic measurement devices. This emphasizes that prevalence estimates based on automatic devices should be considered with caution.

"Vertical mulching" como prática conservacionista para manejo de enxurrada em sistema plantio direto

Nas regiões brasileiras de clima temperado e subtropical úmido, situadas ao sul do paralelo 24° de latitude sul, as características fundamentais da chuva apresentam potencial para superar a taxa de infiltração de água no solo e gerar enxurrada, em qualquer época do ano, independentemente do uso e do manejo de solo. O sistema plantio direto não tem sido implementado com a plenitude das práticas conservacionistas requeridas pelas condições de solo dessas regiões do País para conter o potencial erosivo de chuvas intensas. A enxurrada resulta na produção de sedimento enriquecido por agroquímicos, que, além de promover prejuízos econômicos ao sistema agrícola produtivo, pode afetar a ambiência. Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência da prática conservacionista vertical mulching no manejo de enxurrada em lavouras sob sistema plantio direto, por meio da quantificação do índice de enriquecimento do sedimento. O estudo contemplou amostragens pareadas de solo em lavouras sem e com a prática conservacionista vertical mulching. As amostras pareadas foram constituídas por solo representativo de cada lavoura e pelo respectivo sedimento gerado por erosão hídrica. As amostras foram submetidas à determinação de pH em água, índice SMP, P disponível, K, Ca, Mg e Al trocáveis e matéria orgânica, e calculadas a soma de bases, a saturação por bases e a capacidade de troca de cátions efetiva. Os resultados indicam que a prática conservacionista vertical mulching reduz o grau de enriquecimento do sedimento produzido e previne o carreamento deste para fora da lavoura, minimizando perdas econômicas e riscos à ambiência. Em adição, infere-se que o sistema plantio direto, sem práticas complementares para manejo de enxurrada, não representa manejo conservacionista de solo capaz de prevenir degradação ambiental.