Whole genome analysis of p38 SAPK-mediated gene expression upon stress

Background: Cells have the ability to respond and adapt to environmental changes through activation of stress-activated protein kinases (SAPKs). Although p38 SAPK signalling is known to participate in the regulation of gene expression little is known on the molecular mechanisms used by this SAPK to regulate stress-responsive genes and the overall set of genes regulated by p38 in response to different stimuli.Results: Here, we report a whole genome expression analyses on mouse embryonic fibroblasts (MEFs) treated with three different p38 SAPK activating-stimuli, namely osmostress, the cytokine TNFα and the protein synthesis inhibitor anisomycin. We have found that the activation kinetics of p38α SAPK in response to these insults is different and also leads to a complex gene pattern response specific for a given stress with a restricted set of overlapping genes. In addition, we have analysed the contribution of p38α the major p38 family member present in MEFs, to the overall stress-induced transcriptional response by using both a chemical inhibitor (SB203580) and p38α deficient (p38α-/-) MEFs. We show here that p38 SAPK dependency ranged between 60% and 88% depending on the treatments and that there is a very good overlap between the inhibitor treatment and the ko cells. Furthermore, we have found that the dependency of SAPK varies depending on the time the cells are subjected to osmostress. Conclusions: Our genome-wide transcriptional analyses shows a selective response to specific stimuli and a restricted common response of up to 20% of the stress up-regulated early genes that involves an important set of transcription factors, which might be critical for either cell adaptation or preparation for continuous extra-cellular changes. Interestingly, up to 85% of the up-regulated genes are under the transcriptional control of p38 SAPK. Thus, activation of p38 SAPK is critical to elicit the early gene expression program required for cell adaptation to stress.

Hedgehog signaling governs the development of otic sensory epithelium and its associated innervation in zebrafish

The inner ear is responsible for the perception of motion and sound in vertebrates. Its functional unit, the sensory patch, contains mechanosensory hair cells innervated by sensory neurons from the statoacoustic ganglion (SAG) that project to the corresponding nuclei in the brainstem. How hair cells develop at specific positions, and how otic neurons are sorted to specifically innervate each endorgan and to convey the extracted information to the hindbrain is not completely understood. In this work, we study the generation of macular sensory patches and investigate the role of Hedgehog (Hh) signaling in the production of their neurosensory elements. Using zebrafish transgenic lines to visualize the dynamics of hair cell and neuron production, we show that the development of the anterior and posterior maculae is asynchronic, suggesting they are independently regulated. Tracing experiments demonstrate the SAG is topologically organized in two different neuronal subpopulations, which are spatially segregated and innervate specifically each macula. Functional experiments identify the Hh pathway as crucial in coordinating the production of hair cells in the posterior macula, and the formation of its specific innervation. Finally, gene expression analyses suggest that Hh influences the balance between different SAG neuronal subpopulations. These results lead to a model in which Hh orients functionally the development of inner ear towards an auditory fate in all vertebrate species.

Vitamin E but not 17B-estradiol protect against vascular toxicity induced by B-amyloid wild type and the Dutch amyploid variant

Amyloid β-peptide (Aβ) fibril deposition on cerebral vessels produces cerebral amyloid angiopathy that appears in the majority of Alzheimer's disease patients. An early onset of a cerebral amyloid angiopathy variant called hereditary cerebral hemorrhage with amyloidosis of the Dutch type is caused by a point mutation in Aβ yielding AβGlu22→Gln. The present study addresses the effect of amyloid fibrils from both wild-type and mutated Aβ on vascular cells, as well as the putative protective role of antioxidants on amyloid angiopathy. For this purpose, we studied the cytotoxicity induced by Aβ1–40 Glu22→Gln and Aβ1–40 wild-type fibrils on human venule endothelial cells and rat aorta smooth muscle cells. We observed that AβGlu22→Gln fibrils are more toxic for vascular cells than the wild-type fibrils. We also evaluated the cytotoxicity of Aβ fibrils bound with acetylcholinesterase (AChE), a common component of amyloid deposits. Aβ1–40 wild-type–AChE fibrillar complexes, similar to neuronal cells, resulted in an increased toxicity on vascular cells. Previous reports showing that antioxidants are able to reduce the toxicity of Aβ fibrils on neuronal cells prompted us to test the effect of vitamin E, vitamin C, and 17β-estradiol on vascular damage induced by Aβwild-type and AβGlu22→Gln. Our data indicate that vitamin E attenuated significantly the Aβ-mediated cytotoxicity on vascular cells, although 17β-estradiol and vitamin C failed to inhibit the cytotoxicity induced by Aβ fibrils.

Impaired fast-spiking, suppressed cortical inhibition and increased susceptibility to seizures in mice lacking Kv3.2 K+ channel proteins

Voltage-gated K+ channels of the Kv3 subfamily have unusual electrophysiological properties, including activation at very depolarized voltages (positive to −10 mV) and very fast deactivation rates, suggesting special roles in neuronal excitability. In the brain, Kv3 channels are prominently expressed in select neuronal populations, which include fast-spiking (FS) GABAergic interneurons of the neocortex, hippocampus, and caudate, as well as other high-frequency firing neurons. Although evidence points to a key role in high-frequency firing, a definitive understanding of the function of these channels has been hampered by a lack of selective pharmacological tools. We therefore generated mouse lines in which one of the Kv3 genes, Kv3.2, was disrupted by gene-targeting methods. Whole-cell electrophysiological recording showed that the ability to fire spikes at high frequencies was impaired in immunocytochemically identified FS interneurons of deep cortical layers (5-6) in which Kv3.2 proteins are normally prominent. No such impairment was found for FS neurons of superficial layers (2-4) in which Kv3.2 proteins are normally only weakly expressed. These data directly support the hypothesis that Kv3 channels are necessary for high-frequency firing. Moreover, we found that Kv3.2 −/− mice showed specific alterations in their cortical EEG patterns and an increased susceptibility to epileptic seizures consistent with an impairment of cortical inhibitory mechanisms. This implies that, rather than producing hyperexcitability of the inhibitory interneurons, Kv3.2 channel elimination suppresses their activity. These data suggest that normal cortical operations depend on the ability of inhibitory interneurons to generate high-frequency firing.

K(+) channel expression distinguishes subpopulations of parvalbumin- and somatostatin-containing neocortical interneurons

Kv3.1 and Kv3.2 K+ channel proteins form similar voltage-gated K+ channels with unusual properties, including fast activation at voltages positive to −10 mV and very fast deactivation rates. These properties are thought to facilitate sustained high-frequency firing. Kv3.1 subunits are specifically found in fast-spiking, parvalbumin (PV)-containing cortical interneurons, and recent studies have provided support for a crucial role in the generation of the fast-spiking phenotype. Kv3.2 mRNAs are also found in a small subset of neocortical neurons, although the distribution of these neurons is different. We raised antibodies directed against Kv3.2 proteins and used dual-labeling methods to identify the neocortical neurons expressing Kv3.2 proteins and to determine their subcellular localization. Kv3.2 proteins are prominently expressed in patches in somatic and proximal dendritic membrane as well as in axons and presynaptic terminals of GABAergic interneurons. Kv3.2 subunits are found in all PV-containing neurons in deep cortical layers where they probably form heteromultimeric channels with Kv3.1 subunits. In contrast, in superficial layer PV-positive neurons Kv3.2 immunoreactivity is low, but Kv3.1 is still prominently expressed. Because Kv3.1 and Kv3.2 channels are differentially modulated by protein kinases, these results raise the possibility that the fast-spiking properties of superficial- and deep-layer PV neurons are differentially regulated by neuromodulators. Interestingly, Kv3.2 but not Kv3.1 proteins are also prominent in a subset of seemingly non-fast-spiking, somatostatin- and calbindin-containing interneurons, suggesting that the Kv3.1–Kv3.2 current type can have functions other than facilitating high-frequency firing.

Stable complexes involving acetylcholinesterase and amyloid-ß-peptide change the biochemical properties of the enzyme and increase the neurotoxicity of Alzheimer's fibrils

Brain acetylcholinesterase (AChE) forms stable complexes with amyloid-beta peptide (Abeta) during its assembly into filaments, in agreement with its colocalization with the Abeta deposits of Alzheimer's brain. The association of the enzyme with nascent Abeta aggregates occurs as early as after 30 min of incubation. Analysis of the catalytic activity of the AChE incorporated into these complexes shows an anomalous behavior reminiscent of the AChE associated with senile plaques, which includes a resistance to low pH, high substrate concentrations, and lower sensitivity to AChE inhibitors. Furthermore, the toxicity of the AChE-amyloid complexes is higher than that of the Abeta aggregates alone. Thus, in addition to its possible role as a heterogeneous nucleator during amyloid formation, AChE, by forming such stable complexes, may increase the neurotoxicity of Abeta fibrils and thus may determine the selective neuronal loss observed in Alzheimer's brain.

Proposta educacional virtual sobre atendimento da ressuscitação cardiopulmonar no recém-nascido

O objetivo deste estudo foi desenvolver uma proposta educacional virtual, utilizando recursos multimídia, visando inovar, dinamizar e diversificar espaços de comunicação e interação, favorecendo o processo de ensino aprendizagem autônomo e reflexivo do enfermeiro. Este trabalho constitui-se de uma pesquisa aplicada, seguindo as fases cíclicas e interativas de concepção e planejamento, desenvolvimento e implementação. A proposta educacional foi desenvolvida na plataforma TelEduc, utilizando ferramentas de organização, de conteúdo, de comunicação, do aluno e do administrador. Os módulos de ensino referiram-se as seguintes temáticas: Módulo 1 - Fundamentos de anatomia e fisiologia cardíacas do recém-nascido; Módulo 2 - Fatores de risco para ocorrência da parada cardiorrespiratória no recém-nascido; Módulo 3 - Planejamento da assistência de enfermagem; Módulo 4 - Medicações empregadas na parada cardiorrespiratória no recém-nascido; e Módulo 5 - Atendimento da parada cardiorrespiratória no recém-nascido. Este projeto pode contribuir com a inovação do ensino em enfermagem a partir de uma proposta educacional virtual sobre um tema de relevância que é o atendimento da ressuscitação cardiopulmonar do recém-nascido.

Riqueza de formigas (Hymenoptera, Formicidae) epigéicas em povoamentos de Eucalyptus spp. (Myrtaceae) de diferentes idades no Rio Grande do Sul, Brasil

Este estudo descreve as comunidades de formigas de solo em povoamentos de eucalipto implantados em ecossistema de restinga no Rio Grande do Sul. As coletas de formigas foram feitas em seis povoamentos de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden e de Eucalyptus saligna Smith com idades de 31, 19, sete e cinco anos. Para as coletas de formigas, foram selecionados ao acaso 24 talhões, quatro por povoamento. Em cada talhão, foram traçados três transectos com 100 m de comprimento, afastados entre si 12 m. Ao longo dos transectos, foram enterradas 30 armadilhas, tipo pitfall, com iscas de sardinha, afastadas entre si 10 m e mantidas por 24 horas. Foi coletado um total de 21.033 formigas pertencentes a cinco subfamílias, 12 tribos, 19 gêneros e 49 espécies. De acordo com o estimador de riqueza jackknife de primeira ordem, não houve diferenças significativas entre as riquezas das comunidades de formigas considerando as espécies de eucalipto (U = 81,500; g.l.=1; P=0,582) e as idades dos povoamentos (U=2,504; g.l.=3; P=0,547). Os resultados indicam que a riqueza de espécies de formigas não está relacionada à espécie de eucalipto e/ou à idade do povoamento implantado na restinga.

Morfologia externa das ninfas e adultos de Ctenarytaina spatulata Taylor (Hemiptera, Psyllidae)

Ctenarytaina spatulata Taylor, 1997 foi introduzida no Brasil na década de 1990 em plantios de eucalipto. Devido a importância de C. spatulata como praga de eucalipto, o objetivo desta pesquisa foi estudar a morfologia externa do adulto e das ninfas, com detalhamento da ninfa de 5º ínstar. Foram observadas diferenças marcantes entre os ínstares, principalmente quanto ao tamanho e os caracteres das antenas, das pernas e do ápice do abdômen. A morfologia externa dos adultos foi apresentada com detalhamento da venação, das características das pernas e da terminália.

Diversidade de formigas epigéicas (Hymenoptera, Formicidae) em dois ambientes no Centro-Oeste do Brasil

Diversidade de formigas epigéicas (Hymenoptera, Formicidae) em ambientes no Centro-Oeste do Brasil. Foi comparada, através do uso de índices de diversidade e modelos de abundância de espécies, a diversidade das comunidades de formigas epigéicas que ocorrem em duas estruturas vegetacionais diferentes: mata nativa e cultura de eucalipto. Para a captura das formigas foram utilizadas 800 armadilhas de solo do tipo pitfall, em oito amostras distintas. Um total de 85 espécies, distribuídas em 36 gêneros de sete subfamílias foram coletadas nos dois ambientes, sendo que destas, 83 ocorreram na mata nativa e 60 na cultura de eucalipto. A diversidade de espécies de formigas calculada pelo índice de Simpson não foi significativamente diferente entre os ambientes, ao contrário do resultado obtido a partir da aplicação do índice de Shannon, o qual indicou maior diversidade de espécies na mata nativa. O modelo log-series não se ajustou satisfatoriamente aos dados das comunidades de formigas encontradas na cultura de eucalipto e na mata nativa, mas o modelo log-normal mostrou-se adequado para descrever a estrutura das comunidades dos dois ambientes. O modelo broken-stick, que representa uma comunidade bem estruturada, ajustou-se apenas aos dados da mata nativa.

Investigación preliminar de los requerimientos energéticos de anchoveta adulta (metabolismo estandar y actividad)

Estudio realizado sobre ecología y fisiología de organismos marinos, buscandose determinar las necesidades metabólicas de las especies en diferentes condiciones ambientales.

Photoinhibition of photosynthesis in natural assemblages of marine phytoplankton

estudia la fotosÍntesis en el fitoplancton, como función unica y continua de luz disponible, desde la respuesta linear inicial hasta la inhibición extrema

L’alè del clarinet : la respiració en la interpretació musical amb el clarinet

El projecte és una proposta d’exploració i reflexió personal sobre la respiració en la interpretació musical amb el clarinet i els aspectes corporals i pedagògics relacionats que fan possible l’estat psicofísic necessari per a una interpretació fluïda, creativa i amb veu pròpia. Per al seu desenvolupament, s’ha aprofundit en el coneixement de l’anatomia i fisiologia de la respiració, així com en la consciència corporal per aplicar-ho a la interpretació amb el clarinet i desenvolupar unes eines per a la seva didàctica. El mètode de treball consta de tres fases: la documentació, les entrevistes i les sessions didàctiques. Tot plegat ha significat un profund aprenentatge a nivell personal.

Biomassa microbiana de carbono e de nitrogênio de solos sob diferentes coberturas florestais

O método da fumigação-extração foi utilizado para estimar a biomassa microbiana de carbono (BM-C) e de nitrogênio (BM-N) de um latossolo vermelho-amarelo, sob diferentes coberturas florestais, na região de Viçosa (MG), em amostras de solos coletadas em abril de 1994. Os solos sob eucalipto e pinheiro apresentaram valores maiores de BM-C (223,72 e 207,39 mg kg-1 de C no solo respectivamente) do que os solos sob angico e capoeira (82,94 e 79,47 mg kg-1 de C no solo respectivamen-te). Resultados semelhantes foram obtidos para a serapilheira acumulada. Por outro lado, a taxa de respiração específica da biomassa microbiana (TR-BM) foi maior no solo sob angico e capoeira. A BM-N variou de 8,05 a 16,08 mg kg-1 de N no solo entre as coberturas florestais. A TR-BM apresentou correlação negativa significativa com o N total do solo (r = -0,76**) e com a serapilheira acumulada (r = -0,68*). BM-N apresentou correlação negativa significativa com o N da serapilheira (r = -0,52*) e com o N mineral do solo (r = -0,71*). BM-C, BM-N e respiração acumulada (RA) foram positivamente correlacionadas com o C orgânico (r = 0,63*, r = 0,71* e r = 0,76* respectivamente). O N total correlacionou-se com BM-C e RA (r = 0,77* e r = 0,60* respectivamente). BM-C e BM-N, associadas aos teores de C orgânico, N-total e TR-BM, mostraram ser indicadores sensíveis para aferir a dinâmica desses elementos sob as coberturas vegetais estudadas, mostrando o menor potencial de decomposição da matéria orgânica nos solos sob eucalipto e pinheiro.

Simulação da expectativa de perdas de solo em microbacia sob diferentes manejos florestais

Este estudo foi designado a avaliar, por meio de simulação cartográfica em Sistema de Informações Geográficas (SIG), o impacto de diferentes estratégias de manejo florestal na escala de uma microbacia hidrográfica. O projeto foi desenvolvido em uma pequena microbacia (2,8 km²), localizada na porção norte do litoral capixaba (Estado do Espírito Santo), inserida em um a área de plantação industrial de eucalipto pertencente ao complexo agroindustrial da Aracruz Celulose S.A. A avaliação dos impactos potenciais foi efetuada por meio da aplicação da equação universal de perdas de solo (EUPS), sendo diferentes cenários simulados com base no processamento digital da base primária de dados (dados ancilares relativos a cobertura pedológica, relevo, clima e vegetação). A simulação considerou quatro diferentes estratégias de manejo, variando de uma situação mais crítica (completa ausência de qualquer técnica conservacionista) até uma abordagem mais próxima da situação atualmente observada (onde diferentes técnicas de manejo têm sido empregadas). Os primeiros resultados permitem denotar a adequacidade do uso dessas técnicas de investigação prospectiva em suporte ao manejo operacional de florestas de produção. Todavia, alguns cuidados devem ser adotados quanto ao alcance desta abordagem, especificamente quanto ao modelo EUPS e, ainda, a uma tendência à dispersão multiplicativa de erros detectada durante o processamento digital.