Nitric oxide in the contractile action of bradykinin, oxytocin, and prostaglandin F2 α in the estrogenized rat uterus

Experiments were performed on uteri from estrogen-primed female rats. Bradykinin (BK) (10−8 M) significantly augmented biosynthesis of prostaglandin F2 α (PGF2α) and prostaglandin E2 (PGE2), and this synthesis was completely blocked by NG-monomethyl l-arginine (NMMA) (300 μM), a competitive inhibitor of nitric oxide synthase (NOS). Blockade of prostaglandin synthesis by indomethacin caused rapid dissipation of isometric developed tension (IDT) induced by BK. Blockade of NOS with NMMA had similar but less marked effects. Combining the two inhibitors produced an even more rapid decay in IDT, suggesting that BK-induced NO release maintains IDT by release of prostanoids. The decline of frequency of contraction (FC) was not significantly altered by either indomethacin or NMMA but was markedly accelerated by combination of the inhibitors, which suggests that PGs maintain FC and therefore FC decline is accelerated only when PG production is blocked completely by combination of the two inhibitors of PG synthesis. The increase in IDT induced by oxytocin was unaltered by indomethacin, NMMA or their combination indicating that neither NO nor PGs are involved in the contractions induced by oxytocin. However, the decline in FC with time was significantly reduced by the inhibitor of NOS, NMMA, suggesting that FC decay following oxytocin is caused by NO released by the contractile process. In the case of PGF2α, NMMA resulted in increased initial IDT and FC. The decline in FC was rapid and dramatically inhibited by NMMA. Receptor-mediated contraction by BK, oxytocin, and PGF2α is modulated by NO that maintains IDT by releasing PGs but reduces IDT and FC via cyclic GMP.

Active hair-bundle movements can amplify a hair cell’s response to oscillatory mechanical stimuli

To enhance their mechanical sensitivity and frequency selectivity, hair cells amplify the mechanical stimuli to which they respond. Although cell-body contractions of outer hair cells are thought to mediate the active process in the mammalian cochlea, vertebrates without outer hair cells display highly sensitive, sharply tuned hearing and spontaneous otoacoustic emissions. In these animals the amplifier must reside elsewhere. We report physiological evidence that amplification can stem from active movement of the hair bundle, the hair cell’s mechanosensitive organelle. We performed experiments on hair cells from the sacculus of the bullfrog. Using a two-compartment recording chamber that permits exposure of the hair cell’s apical and basolateral surfaces to different solutions, we examined active hair-bundle motion in circumstances similar to those in vivo. When the apical surface was bathed in artificial endolymph, many hair bundles exhibited spontaneous oscillations of amplitudes as great as 50 nm and frequencies in the range 5 to 40 Hz. We stimulated hair bundles with a flexible glass probe and recorded their mechanical responses with a photometric system. When the stimulus frequency lay within a band enclosing a hair cell’s frequency of spontaneous oscillation, mechanical stimuli as small as ±5 nm entrained the hair-bundle oscillations. For small stimuli, the bundle movement was larger than the stimulus. Because the energy dissipated by viscous drag exceeded the work provided by the stimulus probe, the hair bundles powered their motion and therefore amplified it.

High Resolution Detection of Mechanical Forces Exerted by Locomoting Fibroblasts on the Substrate

We have developed a new approach to detect mechanical forces exerted by locomoting fibroblasts on the substrate. Cells were cultured on elastic, collagen-coated polyacrylamide sheets embedded with 0.2-μm fluorescent beads. Forces exerted by the cell cause deformation of the substrate and displacement of the beads. By recording the position of beads during cell locomotion and after cell removal, we discovered that most forces were radially distributed, switching direction in the anterior region. Deformations near the leading edge were strong, transient, and variable in magnitude, consistent with active local contractions, whereas those in the posterior region were weaker, more stable, and more uniform, consistent with passive resistance. Treatment of cells with cytochalasin D or myosin II inhibitors caused relaxation of the forces, suggesting that they are generated primarily via actin–myosin II interactions; treatment with nocodazole caused no immediate effect on forces. Immunofluorescence indicated that the frontal region of strong deformation contained many vinculin plaques but no apparent concentration of actin or myosin II filaments. Strong mechanical forces in the anterior region, generated by locally activated myosin II and transmitted through vinculin-rich structures, likely play a major role in cell locomotion and in mechanical signaling with the surrounding environment.

Differential Expression and Functions of Cortical Myosin IIA and IIB Isotypes during Meiotic Maturation, Fertilization, and Mitosis in Mouse Oocytes and Embryos

To explore the role of nonmuscle myosin II isoforms during mouse gametogenesis, fertilization, and early development, localization and microinjection studies were performed using monospecific antibodies to myosin IIA and IIB isotypes. Each myosin II antibody recognizes a 205-kDa protein in oocytes, but not mature sperm. Myosin IIA and IIB demonstrate differential expression during meiotic maturation and following fertilization: only the IIA isoform detects metaphase spindles or accumulates in the mitotic cleavage furrow. In the unfertilized oocyte, both myosin isoforms are polarized in the cortex directly overlying the metaphase-arrested second meiotic spindle. Cortical polarization is altered after spindle disassembly with Colcemid: the scattered meiotic chromosomes initiate myosin IIA and microfilament assemble in the vicinity of each chromosome mass. During sperm incorporation, both myosin II isotypes concentrate in the second polar body cleavage furrow and the sperm incorporation cone. In functional experiments, the microinjection of myosin IIA antibody disrupts meiotic maturation to metaphase II arrest, probably through depletion of spindle-associated myosin IIA protein and antibody binding to chromosome surfaces. Conversely, the microinjection of myosin IIB antibody blocks microfilament-directed chromosome scattering in Colcemid-treated mature oocytes, suggesting a role in mediating chromosome–cortical actomyosin interactions. Neither myosin II antibody, alone or coinjected, blocks second polar body formation, in vitro fertilization, or cytokinesis. Finally, microinjection of a nonphosphorylatable 20-kDa regulatory myosin light chain specifically blocks sperm incorporation cone disassembly and impedes cell cycle progression, suggesting that interference with myosin II phosphorylation influences fertilization. Thus, conventional myosins break cortical symmetry in oocytes by participating in eccentric meiotic spindle positioning, sperm incorporation cone dynamics, and cytokinesis. Although murine sperm do not express myosin II, different myosin II isotypes may have distinct roles during early embryonic development.

Low- and high-level transgenic expression of β2-adrenergic receptors differentially affect cardiac hypertrophy and function in Gαq-overexpressing mice

Transgenic overexpression of Gαq in the heart triggers events leading to a phenotype of eccentric hypertrophy, depressed ventricular function, marked expression of hypertrophy-associated genes, and depressed β-adrenergic receptor (βAR) function. The role of βAR dysfunction in the development of this failure phenotype was delineated by transgenic coexpression of the carboxyl terminus of the βAR kinase (βARK), which acts to inhibit the kinase, or concomitant overexpression of the β2AR at low (≈30-fold, Gαq/β2ARL), moderate (≈140-fold, Gαq/β2ARM), and high (≈1,000-fold, Gαq/β2ARH) levels above background βAR density. Expression of the βARK inhibitor had no effect on the phenotype, consistent with the lack of increased βARK levels in Gαq mice. In marked contrast, Gαq/β2ARL mice displayed rescue of hypertrophy and resting ventricular function and decreased cardiac expression of atrial natriuretic factor and α-skeletal actin mRNA. These effects occurred in the absence of any improvement in basal or agonist-stimulated adenylyl cyclase (AC) activities in crude cardiac membranes, although restoration of a compartmentalized β2AR/AC signal cannot be excluded. Higher expression of receptors in Gαq/β2ARM mice resulted in salvage of AC activity, but hypertrophy, ventricular function, and expression of fetal genes were unaffected or worsened. With ≈1,000-fold overexpression, the majority of Gαq/β2ARH mice died with cardiomegaly at 5 weeks. Thus, although it appears that excessive, uncontrolled, or generalized augmentation of βAR signaling is deleterious in heart failure, selective enhancement by overexpressing the β2AR subtype to limited levels restores not only ventricular function but also reverses cardiac hypertrophy.

A model for amplification of hair-bundle motion by cyclical binding of Ca2+ to mechanoelectrical-transduction channels

Amplification of auditory stimuli by hair cells augments the sensitivity of the vertebrate inner ear. Cell-body contractions of outer hair cells are thought to mediate amplification in the mammalian cochlea. In vertebrates that lack these cells, and perhaps in mammals as well, active movements of hair bundles may underlie amplification. We have evaluated a mathematical model in which amplification stems from the activity of mechanoelectrical-transduction channels. The intracellular binding of Ca2+ to channels is posited to promote their closure, which increases the tension in gating springs and exerts a negative force on the hair bundle. By enhancing bundle motion, this force partially compensates for viscous damping by cochlear fluids. Linear stability analysis of a six-state kinetic model reveals Hopf bifurcations for parameter values in the physiological range. These bifurcations signal conditions under which the system’s behavior changes from a damped oscillatory response to spontaneous limit-cycle oscillation. By varying the number of stereocilia in a bundle and the rate constant for Ca2+ binding, we calculate bifurcation frequencies spanning the observed range of auditory sensitivity for a representative receptor organ, the chicken’s cochlea. Simulations using prebifurcation parameter values demonstrate frequency-selective amplification with a striking compressive nonlinearity. Because transduction channels occur universally in hair cells, this active-channel model describes a mechanism of auditory amplification potentially applicable across species and hair-cell types.

Oxytocin is required for nursing but is not essential for parturition or reproductive behavior.

Oxytocin, a neurohypophyseal hormone, has been traditionally considered essential for mammalian reproduction. In addition to uterine contractions during labor and milk ejection during nursing, oxytocin has been implicated in anterior pituitary function, paracrine effects in the testis and ovary and the neural control of maternal and sexual behaviors. To determine the essential role(s) of oxytocin in mammalian reproductive function, mice deficient in oxytocin have been generated using embryonic stem cell technology. A deletion of exon 1 encoding the oxytocin peptide was generated in embryonic stem cells at a high frequency and was successfully transmitted in the germ line. Southern blot analysis of genomic DNA from homozygote offspring and in situ hybridization with an exonic probe 3' of the deletion failed to detect any oxytocin or neurophysin sequences, respectively, confirming that the mutation was a null mutation. Mice lacking oxytocin are both viable and fertile. Males do not have any reproductive behavioral or functional defects in the absence of oxytocin. Similarly, females lacking oxytocin have no obvious deficits in fertility or reproduction, including gestation and parturition. However, although oxytocin-deficient females demonstrate normal maternal behavior, all offspring die shortly after birth because of the dam's inability to nurse. Postpartum injections of oxytocin to the oxytocin deficient mothers restore milk ejection and rescue the offspring. Thus, despite the multiple reproductive activities that have been attributed to oxytocin, oxytocin plays an essential role only in milk ejection in the mouse.

Functional protection of dystrophic mouse (mdx) muscles after adenovirus-mediated transfer of a dystrophin minigene.

Fast skeletal muscles of mdx (X chromosome-linked muscular dystrophy) mice were injected after birth with a recombinant adenovirus containing a minidys- trophin gene, a 6.3-kbp cDNA coding for the N- and C-terminal ends of dystrophin. Adult muscles were challenged by forced lengthening during tetanic contractions. Stretch-induced mechanical and histological damages were much reduced in injected muscles, in direct proportion of the Miniber of fibers expressing minidystrophin. Damaged fibers were preferentially found among minidystrophin-negative regions. Minidystrostrophin confers an important functional and structural protection of limb muscles against high mechanical stress, even after a partial somatic gene transfer.

Role of guanine nucleotide-binding proteins--ras-family or trimeric proteins or both--in Ca2+ sensitization of smooth muscle.

The purpose of this study was to identify guanine nucleotide-binding proteins (G proteins) involved in the agonist- and guanosine 5'-[gamma-thio]triphosphate (GTP[gamma-S])-induced increase in the Ca2+ sensitivity of 20-kDa myosin light chain (MLC20) phosphorylation and contraction in smooth muscle. A constitutively active, recombinant val14p21rhoA.GTP expressed in the baculovirus/Sf9 system, but not the protein expressed without posttranslational modification in Escherichia coli, induced at constant Ca2+ (pCa 6.4) a slow contraction associated with increased MLC20 phosphorylation from 19.8% to 29.5% (P < 0.05) in smooth muscle permeabilized with beta-esein. The effect of val14p21rhoA.GTP was inhibited by ADP-ribosylation of the protein and was absent in smooth muscle extensively permeabilized with Triton X-100. ADP-ribosylation of endogenous p21rho with epidermal cell differentiation inhibitor (EDIN) inhibited Ca2+ sensitization induced by GTP [in rabbit mesenteric artery (RMA) and rabbit ileum smooth muscles], by carbachol (in rabbit ileum), and by endothelin (in RMA), but not by phenylephrine (in RMA), and only slowed the rate without reducing the amplitude of contractions induced in RMA by 1 microM GTP[gamma-S] at constant Ca2+ concentrations. AlF(4-)-induced Ca2+ sensitization was inhibited by both guanosine 5'-[beta-thio]diphosphate (GDP[beta-S]) and by EDIN. EDIN also inhibited, to a lesser extent, contractions induced by Ca2+ alone (pCa 6.4) in both RMA and rabbit ileum. ADP-ribosylation of trimeric G proteins with pertussis toxin did not inhibit Ca2+ sensitization. We conclude that p21rho may play a role in physiological Ca2+ sensitization as a cofactor with other messengers, rather than as a sole direct inhibitor of smooth muscle MLC20 phosphatase.

Contraction due to microtubule disruption is associated with increased phosphorylation of myosin regulatory light chain.

Microtubules have been proposed to function as rigid struts which oppose cellular contraction. Consistent with this hypothesis, microtubule disruption strengthens the contractile force exerted by many cell types. We have investigated alternative explanation for the mechanical effects of microtubule disruption: that microtubules modulate the mechanochemical activity of myosin by influencing phosphorylation of the myosin regulatory light chain (LC20). We measured the force produced by a population of fibroblasts within a collagen lattice attached to an isometric force transducer. Treatment of cells with nocodazole, an inhibitor of microtubule polymerization, stimulated an isometric contraction that reached its peak level within 30 min and was typically 30-45% of the force increase following maximal stimulation with 30% fetal bovine serum. The contraction following nocodazole treatment was associated with a 2- to 4-fold increase in LC20 phosphorylation. The increases in both force and LC20 phosphorylation, after addition of nocodazole, could be blocked or reversed by stabilizing the microtubules with paclitaxel (former generic name, taxol). Increasing force and LC20 phosphorylation by pretreatment with fetal bovine serum decreased the subsequent additional contraction upon microtubule disruption, a finding that appears inconsistent with a load-shifting mechanism. Our results suggest that phosphorylation of LC20 is a common mechanism for the contractions stimulated both by microtubule poisons and receptor-mediated agonists. The modulation of myosin activity by alterations in microtubule assembly may coordinate the physiological functions of these cytoskeletal components.

A nonpeptide agonist of the invertebrate receptor for SchistoFLRFamide (PDVDHVFLRFamide), a member of a subfamily of insect FMRFamide-related peptides.

We describe a nonpeptide mimetic analog of an invertebrate peptide receptor. Benzethonium chloride (Bztc) is an agonist of the SchistoFLRFamide (PDVDHVFLRFamide) receptors found on locust oviducts. Bztc competitively displaces [125I-labeled Y1]SchistoFLRFamide binding to both high- and low-affinity receptors of membrane preparations. Bztc mimics the physiological effects of SchistoFLRFamide on locust oviduct, by inhibiting myogenic and induced contractions in a dose-dependent manner. Bztc is therefore recognized by the binding and activation regions of the SchistoFLRFamide receptors. This discovery provides a unique opportunity within insects to finally target a peptide receptor for the development of future pest management strategies.

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

Cold DUst around NEarby Stars (DUNES). First results. A resolved exo-Kuiper belt around the solar-like star ζ2 Ret

We present the first far-IR observations of the solar-type stars δ Pav, HR 8501, 51 Peg and ζ^2 Ret, taken within the context of the DUNES Herschel open time key programme (OTKP). This project uses the PACS and SPIRE instruments with the objective of studying infrared excesses due to exo-Kuiper belts around nearby solar-type stars. The observed 100 μm fluxes from δ Pav, HR 8501, and 51 Peg agree with the predicted photospheric fluxes, excluding debris disks brighter than L_dust/L_* ~ 5 x 10^-7 (1σ level) around those stars. A flattened, disk-like structure with a semi-major axis of ~100 AU in size is detected around ζ2 Ret. The resolved structure suggests the presence of an eccentric dust ring, which we interpret as an exo-Kuiper belt with L_dust/L_* ≈ 10^-5.

Aplicação da dendrogeomorfologia na caracterização e datação de processos erosivos em voçorocas na região de Piracicaba, SP

O solo é um recurso natural essencial para os seres humanos. Porém, atualmente, as atividades humanas estão provocando a degradação do solo principalmente através da aceleração dos processos erosivos. Os estudos sobre estes processos ajudam na compreensão, interpretação e conservação do solo. Assim, este trabalho pretende estudar e datar os processos erosivos em uma voçoroca localizada na Estação Experimental de Tupi (Piracicaba SP) mediante o uso da dendrogeomorfologia. A dendrogeomorfologia é uma ciência relativamente recente que relaciona os anéis de crescimento das árvores com processos geomorfológicos permitindo a reconstrução cronológica e ocorrência dos eventos. A relevância deste estudo é conhecer o potencial desta ciência em áreas tropicais já que atualmente este tipo de estudos são escassos nestas áreas. Esta técnica foi aplicada utilizando raízes expostas de espécies do gênero Pinus sp. A datação do processo erosivo baseou-se nas mudanças no padrão de crescimento das raízes, tais como: a largura do anel, crescimento excêntrico, porcentagem do lenho tardio e densidade do lenho ocorridas após a sua exposição pelo processo erosivo. Através do estudo destas alterações determinou-se o primeiro ano de exposição da raiz e se calculou a taxa de erosão anual. Os resultados mostraram que a voçoroca está formada pela integração de dois sistemas de diferentes origens que confluem em um degrau de erosão. A abertura das voçorocas está influenciada pela presença de processos de \"piping\" na área, os quais também afetam a morfologia das raízes quando enterradas. A taxa de erosão vertical, segundo o método de GÄRTNER (2007), atingem valores entre 17,0 e 36,5 mm/ano quantificando o processo de afundamento da voçoroca; e a taxa de erosão horizontal, segundo o método de MALIK (2008), valores de 0,70 e 1,45 m/ano caracterizando o avanço longitudinal da mesma. Estes resultados são elevados se comparados com resultados obtidos em climas temperados por outros autores e similares aos publicados por BOVI (2013) na mesma área de estudo. Finalmente, a dendrogeomorfologia se corrobora como uma ferramenta de grande potencial em áreas tropicais. Os dados e informações obtidos podem se traduzir num banco de dados dendrogeomorfológicos e contribuir à expansão desta ciência no Brasil e áreas de ambientes tropicais.

A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1. III. The WC9d binary W239 and implications for massive stellar evolution

Context. There is growing evidence that a treatment of binarity amongst OB stars is essential for a full theory of stellar evolution. However the binary properties of massive stars – frequency, mass ratio & orbital separation – are still poorly constrained. Aims. In order to address this shortcoming we have undertaken a multiepoch spectroscopic study of the stellar population of the young massive cluster Westerlund 1. In this paper we present an investigation into the nature of the dusty Wolf-Rayet star and candidate binary W239. Methods. To accomplish this we have utilised our spectroscopic data in conjunction with multi-year optical and near-IR photometric observations in order to search for binary signatures. Comparison of these data to synthetic non-LTE model atmosphere spectra were used to derive the fundamental properties of the WC9 primary. Results. We found W239 to have an orbital period of only ~5.05 days, making it one of the most compact WC binaries yet identified. Analysis of the long term near-IR lightcurve reveals a significant flare between 2004-6. We interpret this as evidence for a third massive stellar component in the system in a long period (>6 yr), eccentric orbit, with dust production occuring at periastron leading to the flare. The presence of a near-IR excess characteristic of hot (~1300 K) dust at every epoch is consistent with the expectation that the subset of persistent dust forming WC stars are short (<1 yr) period binaries, although confirmation will require further observations. Non-LTE model atmosphere analysis of the spectrum reveals the physical properties of the WC9 component to be fully consistent with other Galactic examples. Conclusions. The simultaneous presence of both short period Wolf-Rayet binaries and cool hypergiants within Wd 1 provides compelling evidence for a bifurcation in the post-Main Sequence evolution of massive stars due to binarity. Short period O+OB binaries will evolve directly to the Wolf-Rayet phase, either due to an episode of binary mediated mass loss – likely via case A mass transfer or a contact configuration – or via chemically homogenous evolution. Conversely, long period binaries and single stars will instead undergo a red loop across the HR diagram via a cool hypergiant phase. Future analysis of the full spectroscopic dataset for Wd 1 will constrain the proportion of massive stars experiencing each pathway; hence quantifying the importance of binarity in massive stellar evolution up to and beyond supernova and the resultant production of relativistic remnants.