Complex networks: the key to systems biology

Though introduced recently, complex networks research has grown steadily because of its potential to represent, characterize and model a wide range of intricate natural systems and phenomena. Because of the intrinsic complexity and systemic organization of life, complex networks provide a specially promising framework for systems biology investigation. The current article is an up-to-date review of the major developments related to the application of complex networks in biology, with special attention focused on the more recent literature. The main concepts and models of complex networks are presented and illustrated in an accessible fashion. Three main types of networks are covered: transcriptional regulatory networks, protein-protein interaction networks and metabolic networks. The key role of complex networks for systems biology is extensively illustrated by several of the papers reviewed.

An analytical solution for the critical number of particles for stable bose-einstein condensation under the influence of an anisotropic potential

We have considered a Bose gas in an anisotropic potential. Applying the the Gross-Pitaevskii Equation (GPE) for a confined dilute atomic gas, we have used the methods of optimized perturbation theory and self-similar root approximants, to obtain an analytical formula for the critical number of particles as a function of the anisotropy parameter for the potential. The spectrum of the GPE is also discussed.

Pulsar binary systems in a nonsymmetric theory of gravitation II. Dipole radiation

This paper deals with the emission of gravitational radiation in the context of a previously studied metric nonsymmetric theory of gravitation. The part coming from the symmetric part of the metric coincides with the mass quadrupole moment result of general relativity. The one associated to the antisymmetric part of the metric involves the dipole moment of the fermionic charge of the system. The results are applied to binary star systems and the decrease of the period of the elliptical motion is calculated.

Spatial analysis of urban violence based on emergency room data

OBJECTIVE: To estimate the spatial intensity of urban violence events using wavelet-based methods and emergency room data. METHODS: Information on victims attended at the emergency room of a public hospital in the city of São Paulo, Southeastern Brazil, from January 1, 2002 to January 11, 2003 were obtained from hospital records. The spatial distribution of 3,540 events was recorded and a uniform random procedure was used to allocate records with incomplete addresses. Point processes and wavelet analysis technique were used to estimate the spatial intensity, defined as the expected number of events by unit area. RESULTS: Of all georeferenced points, 59% were accidents and 40% were assaults. There is a non-homogeneous spatial distribution of the events with high concentration in two districts and three large avenues in the southern area of the city of São Paulo. CONCLUSIONS: Hospital records combined with methodological tools to estimate intensity of events are useful to study urban violence. The wavelet analysis is useful in the computation of the expected number of events and their respective confidence bands for any sub-region and, consequently, in the specification of risk estimates that could be used in decision-making processes for public policies.

Photo-fenton degradation of poly(Ethyleneglycol)

Polyethyleneglycol (PEG) was photooxidized in a photo-Fenton system and results compared with the dark reaction. The products were analysed using GPC and HPLC. In the absence of light, PEG samples needed 490 min to reduce their w by 50%, whereas under UV irradiation, only 10 min were necessary. The exponential decay of w with a concomitant increase in polydispersity and number of average chain scission, characterized a random chain scission mechanism. The degradation products of PEG in both systems showed the presence of lower molecular weight products, including smaller ethyleneglycols and formic acid. The mechanism involves consecutive processes, were the larger ethyleneglycols give rise, successively, to smaller ones. This suggests that the mechanism involves successive scissions of the polymer chain. Irradiated samples decomposed faster than those kept in the dark This study proves that the foto-Fenton method associated with UV-light is a good reactant for PEG photodegradation.

The effect of using mixed initiator systems on the efficiency of photopolymerization of dental resins

A study was performed in order to determine the efficiency of the simultaneous use of the photoinitiators phenylpropanedione (PPD) and camphorquinone (CQ) in the polymerization of acrylic polymers and evaluate possible mechanisms leading to synergism or antagonism. It was found that efficiencies of both initiators taken individually are higher than that of their mixture, indicating that when both dyes are used simultaneously there will be an energy transfer from the more efficient initiator (CQ) to the less efficient one (PPD). Also, there was no proof of any reaction between the amine present in the CQ formulation and the PPD excited state.

Effect of morphodynamics on annual average zonation pattern of benthic macrofauna of exposed sandy beaches in Santa Catarina, Brazil

This study investigated the effect of environmental factors on the annual average zonation pattern of benthic macrofauna of sub-aerial profile of three exposed sandy beaches of Santa Catarina with different morphodynamic characteristics. Sampling was carried out between March 2000 and March 2001, with monthly frequency on reflective and dissipative morphodynamic extremes and bimonthly frequency on the intermediate state. Results showed that macrobenthic zonation presented marked differences across the morphodynamic spectrum. The main differences observed from reflective to dissipative conditions were: a) increase in the number of species in lower zones of the beach; b) expansion of zones characterized by high water content of sediment and c) increase in the overlapping of zones, mainly on lower levels of the beach. Canonical Correspondence Analysis related these differences to distinctive cross-shore gradients in sediment moisture levels, sediment reworking and mean grain size that exist across the morphodynamic spectrum, showing that it is important to analyze these environmental factors in studies conducted to investigate zonation on microtidal exposed sandy beaches.

Morpho-anatomical features of underground systems in six Asteraceae species from the Brazilian Cerrado

In the Brazilian Cerrado (neotropical savanna), the development of bud-bearing underground systems as adaptive structures to fire and dry periods can comprise an important source of buds for this ecosystem, as already demonstrated in the Brazilian Campos grasslands and North American prairies. Asteraceae species from both woody and herbaceous strata have subterranean organs that accumulate carbohydrates, reinforcing the adaptive strategy of these plants to different environmental conditions. This study aims to analyse the morpho-anatomy of underground systems of six species of Asteraceae (Mikania cordifolia L.f. Willd., Mikania sessilifolia DC, Trixis nobilis (Vell.) Katinas, Pterocaulon alopecuroides (Lam.) DC., Vernonia elegans Gardner and Vernonia megapotamica Spreng.), to describe these structures and to verify the occurrence and origin of shoot buds, and to analyse the presence of reserve substances. Individuals sampled in Cerrado areas in São Paulo State showed thick underground bud-bearing organs, with adventitious or lateral roots and presence of fructans. Xylopodium was found in all studied species, except for Trixis nobilis, which had stem tuber. The presence of fructans as reserve, and the capacity of structures in the formation of buds indicate the potential of herbaceous species of Asteraceae in forming a viable bud bank for vegetation regeneration in the Brazilian Cerrado.

Análise espacial e sazonal da leptospirose no município de São Paulo, SP, 1998 a 2006

OBJETIVO: Analisar a distribuição espacial e sazonal da leptospirose, identificando possíveis componentes ecológicos e sociais para a sua transmissão. MÉTODOS: Foram georreferenciados 2.490 casos em cada distrito do município de São Paulo, SP, registrados de 1998 a 2006. Os dados foram obtidos do Sistema de Informação de Agravos de Notificação. Foram realizados mapas temáticos com as variáveis taxa de incidência, letalidade, taxa de alfabetização, renda média mensal, número de moradores por domicilio, abastecimento de água e rede de esgoto. Para identificar o padrão espacial (disperso, em aglomerado ou randômico), foram analisadas pelo Índice de Moran global e local. Foi utilizado o coeficiente de correlação de Spearman para testar associações entre as variáveis com padrão espacial em aglomerados. RESULTADOS: O padrão espacial em aglomerados foi observado nas variáveis taxa de incidência de leptospirose, taxa de alfabetização, renda média mensal, número de moradores por domicílio, abastecimento de água e rede de esgoto. Foram notificados 773 casos no período seco e 1.717 no úmido. A incidência e a letalidade estão correlacionadas com as condições socioeconômicas da população, independentemente do período. CONCLUSÕES: A leptospirose está distribuída por todo o município de São Paulo e sua incidência aumenta no período das chuvas. No período seco, os locais de aparecimento dos casos coincidem com as áreas de piores condições de moradia e, durante o período úmido, também aumenta em outros distritos, provavelmente devido à proximidade de rios e córregos.

Within- and between-person variations as determinant factors to calculate the number of observations to estimate usual dietary intake of adolescents

This cross-sectional study describes the variation in the dietary intake of energy and macronutrients based on estimated coefficients of within- and between-person variation and intends to calculate the number of days required to evaluate the dietary intake of adolescents in Piracicaba, Brazil. The sample was made up by ninety-two adolescents aged between eleven and sixteen years. Interviews were performed to assess demographic, anthropometric and dietary variables, which were evaluated by the answers obtained through two 24-hour recalls. Descriptive analyses were performed and variances and Coefficients of variation within- and between-person were obtained by results of one-way ANOVA. The mean energy intake observed was 2,326.2 kilocalories; mean macronutrient intake came to 89.0 grams of fatty acids, 305.3 grams of carbohydrates and 82.2 grams of proteins. Coefficients of within-person variation ranged from 36% to 45%, while between-person coefficients varied from 26% to 31%. Variance ratios ranged from 1.35 (carbohydrate) to 2.62 (protein). The lowest number of observations required to correctly evaluate the usual diet calculated (r = 0.90) was six days, for carbohydrates while the highest was eleven, for proteins. Coefficients of variation were similar to those observed in international studies. We conclude that, in this study, two observations were sufficient to obtain reasonable correlations. However, six evaluations are necessary for these adolescents in order to obtain excellent correlations.

Imagem por ressonância magnética na investigação da cabeça de cães

A imagem por ressonância magnética (IRM) é o método de diagnóstico por imagem não invasivo mais sensível para avaliar as partes moles, particularmente o encéfalo, porém trata-se de uma técnica onerosa. O método fundamenta-se no fenômeno da ressonância magnética nuclear que ocorre quando núcleos atômicos com propriedades magnéticas presentes no corpo são submetidos a um campo magnético intenso, sendo posteriormente excitados por energia de radiofrequência e gerando, por sua vez, um sinal de onda de radiofrequência capaz de ser captado por uma antena receptora, passando por um processo matemático, chamado Transformada de Fourier, para posterior formação da imagem. Esse estudo objetivou realizar 10 exames completos da cabeça em cadáveres de cães normais à IRM e confeccionar um Atlas com as estruturas identificadas. As imagens foram adquiridas em um aparelho de ressonância magnética Gyroscan S15/HP Philips com campo magnético de 1,5Tesla. Os cadáveres foram posicionados com a cabeça no interior de uma bobina de cabeça humana e foram submetidos a cortes iniciais sagitais a partir de onde se planejou os cortes transversais e dorsais nas sequências de pulso spin-eco T1, T2 e DP. Em T1 utilizou-se TR=400ms e TE=30ms, T2 utilizou-se TR=2000ms e TE=80ms e na DP utilizou-se TR=2000ms e TE=30ms. A espessura do corte foi de 4mm, o número de médias foi igual a 2, a matriz foi de 256x256, o fator foi igual a 1,0 e o campo de visão foi de 14cm. A duração do exame completo da cabeça foi de 74,5minutos. As imagens obtidas com as sequências utilizadas e com a bobina de cabeça humana foram de boa qualidade. Em T1 a gordura tornou-se hiperintensa e o líquido hipointenso. Em T2 a gordura ficou menos hiperintensa e o líquido hiperintenso. A cortical óssea e o ar foram hipointensos em todas as sequências utilizadas devido a baixa densidade de prótons. A sequência DP mostrou o melhor contraste entre a substância branca e cinzenta quando comparada a T2 e a T1. T2 evidenciou o líquido cefalorraquidiano tornando possível a distinção dos sulcos e giros cerebrais. Através do exame de IRM foi possível, pelo contraste, identificar as estruturas ósseas componentes da arquitetura da região, músculos, grandes vasos venosos e arteriais e estruturas do sistema nervoso central, além de elementos do sistema digestório, respiratório e estruturas dos olhos entre outras. Nesse estudo as IRM adquiridas nas sequências T1, DP e T2 foram complementares para o estudo dos aspectos anatômicos da cabeça de cães demonstrando-os com riqueza de detalhes. O tempo requerido para o exame completo da cabeça é compátivel para uso em animais vivos desde que devidamente anestesiados e controlados. Os resultados obtidos por esse trabalho abrem caminho em nosso meio, para o estudo de animais vivos e para o início da investigação de doenças, principalmente as de origem neurológica, visto ser esta técnica excelente para a visibilização do encéfalo.

Morphological aspects of buffaloes (Bubalus bubalis) umbilical cord

Buffalo is an important livestock resource, with a great participation in agricultural systems, providing milk, meat, and work power. Umbilical cord is responsible for maternal-fetal nutrients exchange during pregnancy, and its alterations can compromise the fetal development. We investigated ten pregnant uteruses collected from cross-bread buffaloes in different stages of gestation. Pregnancy and fetal age was determined by measuring the apex sacral length and development period was calculated by previously published formula. Umbilical cords were measured for length determination. Umbilical cord vascular net and anastomosis were observed by injection of Neoprene latex. Histological sections of the umbilical cord were studied after stain with HE, picrossirius, toluidine blue, orceine, and PAS reaction. Buffaloes' umbilical cord was formed by two central arteries, an allantois duct and two peripheral veins. The artery wall was composed by large quantity of collagen, elastic fibers, fibroblasts and large number of vasa vasorum. The allantois duct was located between the arteries and presented a great number of small nourishing vessels. Small nourishing vessels should be carefully considered to avoid to be mistaken to the arterials and veins vasa vasorum. Medium length of umbilical cord from buffalos was 11.8cm (minimum of 6.8cm and maximum of 17.4cm).

Uso de sistemas de informação geográfica em campanhas de vacinação contra a raiva

OBJETIVO: Desenvolver método para planejamento e avaliação de campanhas de vacinação contra a raiva animal. MÉTODOS: O desenvolvimento da metodologia baseou-se em sistemas de informação geográfica para estimar a população e a densidade animal (canina e felina) por setores censitários e subprefeituras do município de São Paulo, em 2002. O número de postos de vacinação foi estimado para atingir uma dada cobertura vacinal. Foram utilizadas uma base de dados censitários para a população humana, e estimativas para razões cão:habitante e gato:habitante. RESULTADOS: Os números estimados foram de 1.490.500 cães e 226.954 gatos em São Paulo, uma densidade populacional de 1.138,14 animais domiciliados por km². Foram vacinados, na campanha de 2002, 926.462 animais, garantindo uma cobertura vacinal de 54%. O número total estimado de postos no município para atingir uma cobertura vacinal de 70%, vacinando em média 700 animais por posto foi de 1.729. Estas estimativas foram apresentadas em mapas de densidade animal, segundo setores censitários e subprefeituras. CONCLUSÕES: A metodologia desenvolvida pode ser aplicada de forma sistemática no planejamento e no acompanhamento das campanhas de vacinação contra a raiva, permitindo que sejam identificadas áreas de cobertura vacinal crítica.

Situação epidemiológica da brucelose bovina no Estado de Minas Gerais

Realizou-se um estudo para caracterizar a situação epidemiológica da brucelose bovina no Estado de Minas Gerais. O Estado foi estratificado em sete circuitos produtores. Em cada circuito foram amostradas aleatoriamente cerca de 300 propriedades e, dentro dessas, foi escolhido, de forma aleatória, um número pré-estabelecido de animais, dos quais foi obtida uma amostra de sangue. No total, foram amostrados 20.643 animais, provenientes de 2.204 propriedades. Em cada propriedade visitada aplicou-se um questionário epidemiológico para verificar o tipo de exploração e as práticas zootécnicas e sanitárias que poderiam estar associadas ao risco de infecção pela doença. O protocolo de testes utilizado foi o da triagem com o teste do antígeno acidificado tamponado e a confirmação dos positivos com o teste do 2-mercaptoetanol. O rebanho foi considerado positivo, se pelo menos um animal foi reagente às duas provas sorológicas. As prevalências de focos e de animais infectados do Estado foram de 6,0% [5,0-7,1%] e 1,1% [0,78-1,4%], respectivamente. Os resultados para os circuitos pecuários da prevalência de focos e de animais foram: circuito 1, 4,7% [2,7-7,7%] e 0,82% [0,06-1,6%]; circuito 2, 7,2% [4,6-10,6%] e 1,2% [0,53-1,8%]; circuito 3, 6,8% [4,3-10,0%] e 1,5% [0,47-2,4%]; circuito 4, 6,5% [4,1-9,8%] e 1,1% [0,39-1,7%]; circuito 5, 3,8% [2,0-6,5%] e 0,40% [0,11-0,69%]; circuito 6, 6,2% [3,8-9,6%] e 0,66% [0,29-1,0%]; circuito 7, 11,0% [7,7-15,0%] e 1,7% [0,92-2,6%], respectivamente. Os fatores de risco (odds ratio, OR) associados à condição de foco foram: compra de reprodutores (OR = 1,66 [1,13-2,44]), ocorrência de aborto nos últimos 12 meses (OR = 1,81 [1,26-2,60]) e presença de cervídeos na propriedade (OR = 1,56 [1,08-2,27]). A vacinação contra brucelose foi identificada como fator protetor (OR = 0,38 [0,19-0,79]). Concluiu-se que o programa obrigatório de vacinação de bezerras, iniciado na década de 1990, está sendo eficaz ao reduzir a prevalência em todo o Estado e em todos os sistemas de produção animal. As autoridades sanitárias devem priorizar o controle da compra de animais para reprodução, que não apresentem garantias sanitárias e incorporar essa medida às ações de educativas.

Situação epidemiológica da brucelose bovina no Estado do Espírito Santo

Realizou-se um estudo para caracterizar a situação epidemiológica da brucelose bovina no Estado do Espírito Santo. O Estado foi dividido em dois circuitos produtores. Em cada circuito foram amostradas aleatoriamente cerca de 300 propriedades e, dentro dessas, foi escolhido de forma aleatória um número pré-estabelecido de animais, dos quais foi obtida uma amostra de sangue. No total, foram amostrados 5.351 animais, provenientes de 622 propriedades. Em cada propriedade amostrada foi aplicado um questionário epidemiológico para verificar o tipo de exploração e as práticas de criação e sanitárias que poderiam estar associadas ao risco de infecção pela doença. O protocolo de testes utilizado foi o da triagem com o teste do antígeno acidificado tamponado e o reteste dos positivos com o teste do 2-mercaptoetanol. O rebanho foi considerado positivo quando pelo menos um animal foi reagente às duas provas sorológicas. Para o Estado, as prevalências de focos e de animais infectados foram, respectivamente, de 9,0% [7,0-11,6%] e 3,5% [1,9-6,4%]. Para os circuitos, as prevalências de focos e de animais infectados foram, respectivamente, de: circuito 1, 6,8% [4,5-10,2%] e 3,4% [1,3-8,6%]; circuito 2, 10,9% [7,9%-14,8%] e 3,7% [2,1-6,3%]. Os fatores de risco (odds ratio, OR) associados à condição de foco foram: utilização de inseminação artificial (OR = 7,05 [2,51-19,82]) e confinamento/semiconfinamento dos animais (OR = 2,98 [1,22-7,26]). A vacinação de fêmeas entre três e oito meses de idade foi um fator protetor (OR = 0,03 [0,01-0,1]).