Field investigation of hydraulic structures facilitating fish abundance & passage through bridges in western Iowa streams, March 2006

The overarching goal of the proposed research was to evaluate the hydraulic performance of twenty two (22) fish-passage structures located in close proximity to bridges in western Iowa and within the HCA (Hungry Canyon Alliance) territory. Such structures include riprap weirs, fish ladders and grouted ripraps. The hydraulic performance of the aforementioned structures was evaluated via detailed field tests for a range of flow conditions relevant to fish migration through bridge waterways in different streams in western Iowa.

Fish Tissue Monitoring in Iowa, 2006

Iowa has nearly 72,000 miles of streams. With one week of camping, miles of paddling, on-going educational opportunities, and hundreds of dedicated and hard-working Iowans, Project AWARE can make a difference – one stretch of river, one week a year, one piece of trash at a time. If it seems like a vacation to the participants…it is. They just learn and improve the river as they go.

A fish-specific transposable element shapes the repertoire of p53 target genes in zebrafish.

Transposable elements, as major components of most eukaryotic organisms' genomes, define their structural organization and plasticity. They supply host genomes with functional elements, for example, binding sites of the pleiotropic master transcription factor p53 were identified in LINE1, Alu and LTR repeats in the human genome. Similarly, in this report we reveal the role of zebrafish (Danio rerio) EnSpmN6_DR non-autonomous DNA transposon in shaping the repertoire of the p53 target genes. The multiple copies of EnSpmN6_DR and their embedded p53 responsive elements drive in several instances p53-dependent transcriptional modulation of the adjacent gene, whose human orthologs were frequently previously annotated as p53 targets. These transposons define predominantly a set of target genes whose human orthologs contribute to neuronal morphogenesis, axonogenesis, synaptic transmission and the regulation of programmed cell death. Consistent with these biological functions the orthologs of the EnSpmN6_DR-colonized loci are enriched for genes expressed in the amygdala, the hippocampus and the brain cortex. Our data pinpoint a remarkable example of convergent evolution: the exaptation of lineage-specific transposons to shape p53-regulated neuronal morphogenesis-related pathways in both a hominid and a teleost fish.

Insights into low fish mercury bioaccumulation in a mercury-contaminated reservoir, Guizhou, China.

We examined Hg biogeochemistry in Baihua Reservoir, a system affected by industrial wastewater containing mercury (Hg). As expected, we found high levels of total Hg (THg, 664-7421 ng g(-1)) and monomethylmercury (MMHg, 3-21 ng g(-1)) in the surface sediments (0-10 cm). In the water column, both THg and MMHg showed strong vertical variations with higher concentrations in the anoxic layer (>4m) than in the oxic layer (0-4 m), which was most pronounced for the dissolved MMHg (p < 0.001). However, mercury levels in biota samples (mostly cyprinid fish) were one order of magnitude lower than common regulatory values (i.e. 0.3-0.5 mg kg(-1)) for human consumption. We identified three main reasons to explain the low fish Hg bioaccumulation: disconnection of the aquatic food web from the high MMHg zone, simple food web structures, and biodilution effect at the base of the food chain in this eutrophic reservoir.

Effect of fructose overfeeding and fish oil administration on hepatic de novo lipogenesis and insulin sensitivity in healthy men.

High-fructose diet stimulates hepatic de novo lipogenesis (DNL) and causes hypertriglyceridemia and insulin resistance in rodents. Fructose-induced insulin resistance may be secondary to alterations of lipid metabolism. In contrast, fish oil supplementation decreases triglycerides and may improve insulin resistance. Therefore, we studied the effect of high-fructose diet and fish oil on DNL and VLDL triglycerides and their impact on insulin resistance. Seven normal men were studied on four occasions: after fish oil (7.2 g/day) for 28 days; a 6-day high-fructose diet (corresponding to an extra 25% of total calories); fish oil plus high-fructose diet; and control conditions. Following each condition, fasting fractional DNL and endogenous glucose production (EGP) were evaluated using [1-13C]sodium acetate and 6,6-2H2 glucose and a two-step hyperinsulinemic-euglycemic clamp was performed to assess insulin sensitivity. High-fructose diet significantly increased fasting glycemia (7 +/- 2%), triglycerides (79 +/- 22%), fractional DNL (sixfold), and EGP (14 +/- 3%, all P < 0.05). It also impaired insulin-induced suppression of adipose tissue lipolysis and EGP (P < 0.05) but had no effect on whole- body insulin-mediated glucose disposal. Fish oil significantly decreased triglycerides (37%, P < 0.05) after high-fructose diet compared with high-fructose diet without fish oil and tended to reduce DNL but had no other significant effect. In conclusion, high-fructose diet induced dyslipidemia and hepatic and adipose tissue insulin resistance. Fish oil reversed dyslipidemia but not insulin resistance.

Effects of fish oil on the neuro-endocrine responses to an endotoxin challenge in healthy volunteers

Résumé Introduction et hypothèse : Certains acides gras polyinsaturés de type n-3 PUFA, qui sont contenus dans l'huile de poisson, exercent des effets non-énergétiques (fluidité des membranes cellulaires, métabolisme énergétique et prostanoïdes, régulation génique de la réponse inflammatoire). Les mécanismes de la modulation de cette dernière sont encore mal connus. L'administration d'endotoxine (LPS) induit chez les volontaires sains une affection inflammatoire aiguë, comparable à un état grippal, associé à des modifications métaboliques et inflammatoires transitoires, similaires au sepsis. Ce modèle est utilisé de longue date pour l'investigation clinique expérimentale. Cette étude examine les effets d'une supplémentation orale d'huile de poisson sur la réponse inflammatoire (systémique et endocrinienne) de sujets sains soumis à une injection d'endotoxine. L'hypothèse était que la supplémentation d'huile de poisson réduirait les réponses physiologiques à l'endotoxine. Méthodes : Quinze volontaires masculins (âge 26.0±3.1 ans) ont participé à une étude randomisée, contrôlée. Les sujets sont désignés au hasard à recevoir ou non une supplémentation orale : 7.2 g d'huile de poisson par jour correspondant à un apport de 1.1 g/jour d'acides gras 20:5 (n-3, acide écosapentaénoïque) et 0.7 g/jour de 22:6 (n-3, acide docosahexaénoïque). Chaque sujet est investigué deux fois dans des conditions identiques : une fois il reçoit une injection de 2 ng par kg poids corporel de LPS intraveineuse, l'autre fois une injection de placebo. Les variables suivantes sont relevées avant l'intervention et durant les 360 min qui suivent l'injection :signes vitaux, dépense énergétique (EE) et utilisation nette des substrats (calorimétrie indirecte, cinétique du glucose (isotopes stables), taux plasmatique des triglycérides et FFA, du glucose, ainsi que des cytokines et hormones de stress (ACTH, cortisol, Adré, Nor-Adré). Analyses et statistiques :moyennes, déviations standards, analyse de variance (one way, test de Scheffé), différences significatives entre les groupes pour une valeur de p < 0.05. Résultats :L'injection de LPS provoque une augmentation de la température, de la fréquence cardiaque, de la dépense d'énergie et de l'oxydation nette des lipides. On observe une élévation des taux plasmatiques de TNF-a et IL-6, de la glycémie, ainsi qu'une élévation transitoire des concentrations plasmatiques des hormones de stress ACTH, cortisol, adrénaline et noradrénaline. L'huile de poisson atténue significativement la fièvre, la réponse neuro-endocrinienne (ACTH et cortisol) et sympathique (baisse de la noradrénaline plasmatique). Par contre, les taux des cytokines ne sont pas influencés par la supplémentation d'huile de poisson. Conclusion : La supplémentation d'huile de poisson atténue la réponse physiologique à l'endotoxine chez le sujet sain, en particulier la fièvre et la réponse endocrinienne, sans influencer la production des cytokines. Ces résultats soutiennent l'hypothèse que les effets bénéfiques de l'huile de poisson sont principalement caractérisés au niveau du système nerveux central, par des mécanismes non-inflammatoires qui restent encore à élucider.

Vitamin E content in fish oil emulsion does not prevent lipoperoxidative effects on human colorectal tumors.

OBJECTIVE: The anticancer action exerted by polyunsaturated fatty acid peroxidation may not be reproduced by commercially available lipid emulsions rich in vitamin E. Therefore, we evaluated the effects of fish oil (FO) emulsion containing α-tocopherol 0.19 g/L on human colorectal adenocarcinoma cells and tumors. METHODS: HT-29 cell growth, survival, apoptosis, and lipid peroxidation were analyzed after a 24-h incubation with FO 18 to 80 mg/L. Soybean oil (SO) emulsion was used as an isocaloric and isolipidic control. In vivo, nude mice bearing HT-29 tumors were sacrificed 7 d after an 11-d treatment with intravenous injections of FO or SO 0.2 g ∙ kg(-1) ∙ d(-1) FO or SO to evaluate tumor growth, necrosis, and lipid peroxidation. RESULTS: The FO inhibited cell viability and clonogenicity in a dose-dependent manner, whereas SO showed no significant effect compared with untreated controls. Lipid peroxidation and cell apoptosis after treatment with FO 45 mg/L were increased 2.0-fold (P < 0.01) and 1.6-fold (P = 0.04), respectively. In vivo, FO treatment did not significantly affect tumor growth. However, immunohistochemical analyses of tumor tissue sections showed a decrease of 0.6-fold (P < 0.01) in the cell proliferation marker Ki-67 and an increase of 2.3-fold (P = 0.03) in the necrotic area, whereas malondialdehyde and total peroxides were increased by 1.9-fold (P = 0.09) and 7.0-fold (P < 0.01), respectively, in tumors of FO-treated compared with untreated mice. CONCLUSION: These results suggest that FO but not SO has an antitumor effect that can be correlated with lipid peroxidation, despite its vitamin E content.

The accumulation of reproductive incompatibilities in African cichlid fish.

The rate at which different components of reproductive isolation accumulate with divergence time between species has only been studied in a limited, but growing, number of species. We measured premating isolation and hybrid inviability at four different ontogenetic stages from zygotes to adults in interspecific hybrids of 26 pairs of African cichlid species, spanning the entire East African haplochromine radiation. We then used multiple relaxed molecular clock calibrations to translate genetic distances into absolute ages to compare evolutionary rates of different components of reproductive isolation. We find that premating isolation accumulates fast initially but then changes little with increasing genetic distance between species. In contrast, postmating isolation between closely related species is negligible but then accumulates rapidly, resulting in complete hybrid inviability after 4.4/8.5/18.4 million years (my). Thus, the rate at which complete intrinsic incompatibilities arise in this system is orders of magnitude lower than rates of speciation within individual lake radiations. Together these results suggest divergent ecological adaptations may prevent populations from interbreeding and help maintain cichlid species diversity, which may be vulnerable to environmental degradation. By quantifying the capacity to produce viable hybrids between allopatric, distantly related lineages our results also provide an upper divergence time limit for the "hybrid swarm origin" model of adaptive radiation.

Fish Glucose Transporter (GLUT)-4 Differs from Rat GLUT4 in Its Traffic Characteristics but Can Translocate to the Cell Surface in Response to Insulin in Skeletal Muscle Cells

In mammals, glucose transporter (GLUT)-4 plays an important role in glucose homeostasis mediating insulin action to increase glucose uptake in insulin-responsive tissues. In the basal state, GLUT4 is located in intracellular compartments and upon insulin stimulation is recruited to the plasma membrane, allowing glucose entry into the cell. Compared with mammals, fish are less efficient restoring plasma glucose after dietary or exogenous glucose administration. Recently our group cloned a GLUT4-homolog in skeletal muscle from brown trout (btGLUT4) that differs in protein motifs believed to be important for endocytosis and sorting of mammalian GLUT4. To study the traffic of btGLUT4, we generated a stable L6 muscle cell line overexpressing myc-tagged btGLUT4 (btGLUT4myc). Insulin stimulated btGLUT4myc recruitment to the cell surface, although to a lesser extent than rat-GLUT4myc, and enhanced glucose uptake. Interestingly, btGLUT4myc showed a higher steady-state level at the cell surface under basal conditions than rat-GLUT4myc due to a higher rate of recycling of btGLUT4myc and not to a slower endocytic rate, compared with rat-GLUT4myc. Furthermore, unlike rat-GLUT4myc, btGLUT4myc had a diffuse distribution throughout the cytoplasm of L6 myoblasts. In primary brown trout skeletal muscle cells, insulin also promoted the translocation of endogenous btGLUT4 to the plasma membrane and enhanced glucose transport. Moreover, btGLUT4 exhibited a diffuse intracellular localization in unstimulated trout myocytes. Our data suggest that btGLUT4 is subjected to a different intracellular traffic from rat-GLUT4 and may explain the relative glucose intolerance observed in fish.

Intravenous fish oil blunts the physiological response to endotoxin in healthy subjects

Résumé L'administration par voie orale d'acides gras polyinsaturés de type ω-3 contenus dans l'huile de poisson exerce des effets bénéfiques sur la réponse métabolique et inflammatoire chez des sujets sains soumis à une injection d'endotoxine. Ce modèle expérimental a été validé pour l'investigation clinique. Il simule un sepsis et induit une réponse comparable à un état grippal, accompagné de modifications métaboliques et inflammatoires. L'objectif de cette étude est de déterminer les effets de l'huile de poisson administré par voie intraveineuse sur la réponse à l'endotoxine chez le sujet sain. L'hypothèse est qu'il sera possible de réduire le temps de latence en comparaison avec la voie orale. Pour ce faire, nous avons inclut dans une étude prospective randomisée 16 volontaires sains âgés de 16 à 35 ans et les avons répartis en 2 groupes : l'un recevant une émulsion lipidique contenant les acides gras polyinsaturés EPA et DHA et l'autre, sans traitement, constituant le groupe contrôle. Huit sujets reçoivent une perfusion continue de 0.5g/kg d'huile de poisson durant 6h, 48h et 24h avant la journée test. Lors de cette journée test, tous les volontaires ont reçu une dose d'endotoxine (2mg/kg) au temps t0. Les paramètres vitaux sont monitorés et enregistrés : fréquence cardiaque, respiratoire, pression artérielle, saturation artérielle en oxygène, ainsi que température. Des prises de sang sont effectuées à intervalles réguliers pour déterminer 1) l'incorporation membranaire des thrombocytes en EPA et DHA ; 2) le taux plasmatique d'hormones (insulin, glucagon, cortisol, ACTH et catécholamines), de marqueurs inflammatoires (TNF-α, IL-6, hsCRP), ainsi que de substrats énergétiques (glucose, lactate, acides gras libres et triglycérides). La dépense énergétique est déterminée par calorimétrie indirecte. L'analyse statistique est effectuée par analyse de variance (ANOVA). Les résultats montrent une incorporation significative de EPA et DHA au niveau membranaire des thrombocytes. L'huile de poisson induit une atténuation significative de la réponse neuro-endocrinienne et inflammatoire en réponse à l'injection d'endotoxine avec diminution de la fièvre (-0.7°C), ainsi que du taux plasmatique ,d'ACTH (-68%), TNF-α (-63%) et de noradrénaline (-%) dans le groupe huile de poisson. En conclusion, cette étude montre que la supplémentation de 2 doses d'huile de poisson par voie intraveineuse modifie la composition phospholipidique des membranes des thrombocytes et diminue la réaction inflammatoire et neuroendocrinienne en réponse à l'endotoxine. Ces résultats positifs ouvrent la perspective d'une supplémentation parentérale préopératoire en acides gras polyinsaturés ω-3 pour diminuer le stress lié à la chirurgie majeure.

Blunting the response to endotoxin in healthy sujects : effects of various dose of intravenous fish oil

Enjeux et contexte La recherche de cette dernière décennie sur les acides gras n-3 PUFA contenus dans l'huile de poisson a montré que ceux-ci, et particulièrement l'ΕΡΑ et le DHA, avaient des propriétés anti¬inflammatoires et anti arythmiques puissantes, potentiellement utiles chez les septiques et « cardiaques ». Les mécanismes sous-jacents sont nombreux, incluant l'incorporation des acides gras dans les membranes de phopholipides, la réduction de la production de médiateurs pro-inflammatoires (prostaglandines, leukotrienes, thromboxane), l'augmentation de la production de résolvines et protectines dérivées du DHA, et la régulation de voies de signalisation cellulaire. Cependant, les doses de n-3 PUFA utilisées dans les études cliniques et chez le sujet sain avant le travail de Yann-Karim Pittet étaient nettement supérieures aux doses nutritionnelles de l'ordre de 5-8 g/j par voie orale ou 1 g/kg par voie intraveineuse. De plus, la voie entérale avait la réputation de nécessiter plusieurs jours à semaines de traitement avant d'aboutir à une incorporation d'acides gras membranaire suffisante pour avoir un impact clinique; quant au temps minimal requis pour obtenir cet effet par voie IV, il était inconnu. Depuis, le développement d'émulsions lipidiques intraveineuses destinées à la nutrition parentérale a permis d'imaginer l'administration de prétraitements IV rapides. Pour les étudier, notre laboratoire a développé un modèle d'endotoxine (LPS d'E.Coli) qui mime les réponses physiologique, endocrinienne et biologique du sepsis chez le sujet sain, utilisant des doses de 2 ng/kg IV. Les réponses sont totalement réversibles en 8 heures. Dans le but de réduire à la fois la dose de lipides et le temps de perfusion, ce travail a étudié l'influence de 3 doses dégressives de n-3 PUFA sur les réponses à l'endotoxine, et sur l'incorporation membranaire de ces acides gras. Méthodes Etude prospective chez 3 groupes consécutifs de sujets sains soumis à un challenge d'endotoxine. Intervention : perfusions d'huile de poisson (0.5 et 0.2 g/kg de n-3 PUFA, Omegaven® 10%) ou placebo, administrées en 3 heures ou en 1 heure, soit le jour avant ou le jour-même du test d'endotoxine. Mesures : variables physiologiques (T°, fc, tension artérielle, calorimétrie indirecte) Laboratoire - prises de sang à T0, 60, 120 et 360 min après l'injection de LPS: TNF-α, hs-CRP, hormones de stress, composition en acides gras des membranes plaquettaires. Statistiques Les résultats ont été rapportés en moyennes et écarts types. Des aires sous la courbe (AUC) ont été calculées avec la méthode des parallélépipèdes pour toutes les variables déterminées de manière répétée. L'effet du temps a été exploré par des two-way ANOVA pour mesures répétées. Les comparaisons post-hoc ont été réalisées avec des tests de Dunnett's ou de Scheffe. Les modifications de composition membranaires ainsi que les AUC ont été analysées par des tests non-paramétriques (Kruskal-Wallis). Résultats Après LPS, la température, les concentrations d'ACTH et TNF-α ont augmenté dans les 3 groupes. Ces réponse ont été significativement atténuées (p<0.0001) par l'huile de poisson comparé à ce que nous avions observé dans le groupe contrôle de Pluess et al (ICM 2007). Les concentrations les plus faibles d'ACTH, de TNF-α, et les AUC les plus basses des températures, ont été observées après une dose unique de 0.2 g/kg de n-3 PUFA administrée 1 heure avant le LPS. Par contre, l'incorporation membranaire d'EPA est dose-dépendante. Conclusions Sachant que la réponse à l'endotoxine est reproductible, cette étude montre que 3 doses différentes d'huile de poisson atténuent de manière différente cette réponse. La perfusion de 0.2 g/kg administrée juste avant l'endotoxine s'est avérée la plus efficace à atténuer la réponse fébrile, les cytokines et les hormones de stress, suggérant une capture de l'endotoxine par l'émulsion lipidique qui se surajoute aux effets systémiques et membranaires.

Constraints on Miocene oceanography and climate in the Western and Central Paratethys: O-, Sr-, and Nd-isotope compositions of marine fish and mammal remains

The Paratethys evolved as a marginal sea during the Alpine-Himalayan orogeny in the Oligo-Miocene. Sediments from the northern Alpine Molasse Basin, the Vienna, and the Pannonian Basins located in the western and central part of the Paratethys thus provide unique information on regional changes in climate and oceanography during a period of active Alpine uplift Oxygen isotope compositions of well-preserved phosphatic fossils recovered from the sediments support deposition under sub-tropical to warm-temperate climate with water temperatures of 14 to 28 degrees C for the Miocene. delta(18)O values of fossil shark teeth are similar to those reported for other Miocene marine sections and, using the best available estimates of their biostratigraphic age, show a variation until the end of the Badenian similar to that reported for composite global record. The (87)Sr/(86)Sr isotope ratios of the fossils follow the global Miocene seawater trend, albeit with a much larger scatter. The deviations of (87)Sr/(86)Sr in the samples from the well-constrained seawater curve are interpreted as due to local input of terrestrially-derived Sr. Contribution of local sources is also reflected in the epsilon(Nd) values, consistent with input from ancient crystalline rocks (e.g., Bohemian Massif and/or Mesozoic sediments with epsilon(Nd) < -9. On the other hand, there is evidence for input from areas with Neogene volcanism as suggested by samples with elevated epsilon(Nd) values >-7. Excluding samples showing local influence on the water column, an average epsilon(Nd) value of -7.9 +/- 0.5 may be inferred for the Miocene Paratethys. This value is indistinguishable from the epsilon(Nd) value of the contemporaneous Indian Ocean, supporting a dominant role of this ocean in the Western and Central Paratethys. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.