The heme oxygenase gene (pbsA) in the red alga Rhodella violacea is discontinuous and transcriptionally activated during iron limitation

Heme oxygenase (HO) catalyzes the opening of the heme ring with the release of iron in both plants and animals. In cyanobacteria, red algae, and cryptophyceae, HO is a key enzyme in the synthesis of the chromophoric part of the photosynthetic antennae. In an attempt to study the regulation of this key metabolic step, we cloned and sequenced the pbsA gene encoding this enzyme from the red alga Rhodella violacea. The gene is located on the chloroplast genome, split into three distant exons, and is presumably expressed by a trans-splicing mechanism. The deduced polypeptide sequence is homologous to other reported HOs from organisms containing phycobilisomes (Porphyra purpurea and Synechocystis sp. strain PCC 6803) and, to a lesser extent, to vertebrate enzymes. The expression is transcriptionally activated under iron deprivation, a stress condition frequently encountered by algae, suggesting a second role for HO as an iron-mobilizing agent in photosynthetic organisms.

Production of cyclic peptides and proteins in vivo

Combinatorial libraries of synthetic and natural products are an important source of molecular information for the interrogation of biological targets. Methods for the intracellular production of libraries of small, stable molecules would be a valuable addition to existing library technologies by combining the discovery potential inherent in small molecules with the large library sizes that can be realized by intracellular methods. We have explored the use of split inteins (internal proteins) for the intracellular catalysis of peptide backbone cyclization as a method for generating proteins and small peptides that are stabilized against cellular catabolism. The DnaE split intein from Synechocystis sp. PCC6803 was used to cyclize the Escherichia coli enzyme dihydrofolate reductase and to produce the cyclic, eight-amino acid tyrosinase inhibitor pseudostellarin F in bacteria. Cyclic dihydrofolate reductase displayed improved in vitro thermostability, and pseudostellarin F production was readily apparent in vivo through its inhibition of melanin production catalyzed by recombinant Streptomyces antibioticus tyrosinase. The ability to generate and screen for backbone cyclic products in vivo is an important milestone toward the goal of generating intracellular cyclic peptide and protein libraries.

Requirement of phosphatidylglycerol for photosynthetic function in thylakoid membranes

To investigate the role of phosphatidylglycerol (PG) in photosynthesis, we constructed a mutant defective in the CDP-diacylglycerol synthase gene from a cyanobacterium, Synechocystis sp. PCC6803. The mutant, designated as SNC1, required PG supplementation for growth. Growth was repressed in PG-free medium concomitantly with the decrease in cellular content of PG. These results indicate that PG is essential, and that SNC1 is defective in PG synthesis. Decrease in PG content was accompanied by a reduction in the cellular content of chlorophyll, but with little effect on the contents of phycobilisome pigments, which showed that levels of chlorophyll–protein complexes decreased without alteration of those of phycobilisomes. Regardless of the decrease in the PG content, CO2-dependent photosynthesis by SNC1 was similar to that by the wild type on a chlorophyll basis, but consequently became lower on a cell basis. Simultaneously, the ratio of oxygen evolution of photosystem II (PSII) measured with p-benzoquinone to that of CO2-dependent photosynthesis, which ranged between 1.3 and 1.7 in the wild type. However, it was decreased in SNC1 from 1.3 to 0.4 during the early growth phase where chlorophyll content and CO2-dependent photosynthesis were little affected, and then finally to 0.1, suggesting that PSII first lost its ability to reduce p-benzoquinone and then decreased in its level and actual activity. These results indicate that PG contributes to the accumulation of chlorophyll–protein complexes in thylakoid membranes, and also to normal functioning of PSII.

Genomic evidence for two functionally distinct gene classes

Analyses of complete genomes indicate that a massive prokaryotic gene transfer (or transfers) preceded the formation of the eukaryotic cell. In comparisons of the entire set of Methanococcus jannaschii genes with their orthologs from Escherichia coli, Synechocystis 6803, and the yeast Saccharomyces cerevisiae, it is shown that prokaryotic genomes consist of two different groups of genes. The deeper, diverging informational lineage codes for genes which function in translation, transcription, and replication, and also includes GTPases, vacuolar ATPase homologs, and most tRNA synthetases. The more recently diverging operational lineage codes for amino acid synthesis, the biosynthesis of cofactors, the cell envelope, energy metabolism, intermediary metabolism, fatty acid and phospholipid biosynthesis, nucleotide biosynthesis, and regulatory functions. In eukaryotes, the informational genes are most closely related to those of Methanococcus, whereas the majority of operational genes are most closely related to those of Escherichia, but some are closest to Methanococcus or to Synechocystis.

A single gene of chloroplast origin codes for mitochondrial and chloroplastic methionyl–tRNA synthetase in Arabidopsis thaliana

One-fifth of the tRNAs used in plant mitochondrial translation is coded for by chloroplast-derived tRNA genes. To understand how aminoacyl–tRNA synthetases have adapted to the presence of these tRNAs in mitochondria, we have cloned an Arabidopsis thaliana cDNA coding for a methionyl–tRNA synthetase. This enzyme was chosen because chloroplast-like elongator tRNAMet genes have been described in several plant species, including A. thaliana. We demonstrate here that the isolated cDNA codes for both the chloroplastic and the mitochondrial methionyl–tRNA synthetase (MetRS). The protein is transported into isolated chloroplasts and mitochondria and is processed to its mature form in both organelles. Transient expression assays using the green fluorescent protein demonstrated that the N-terminal region of the MetRS is sufficient to address the protein to both chloroplasts and mitochondria. Moreover, characterization of MetRS activities from mitochondria and chloroplasts of pea showed that only one MetRS activity exists in each organelle and that both are indistinguishable by their behavior on ion exchange and hydrophobic chromatographies. The high degree of sequence similarity between A. thaliana and Synechocystis MetRS strongly suggests that the A. thaliana MetRS gene described here is of chloroplast origin.

Origin of a chloroplast protein importer

During evolution, chloroplasts have relinquished the majority of their genes to the nucleus. The products of transferred genes are imported into the organelle with the help of an import machinery that is distributed across the inner and outer plastid membranes. The evolutionary origin of this machinery is puzzling because, in the putative predecessors, the cyanobacteria, the outer two membranes, the plasma membrane, and the lipopolysaccharide layer lack a functionally similar protein import system. A 75-kDa protein-conducting channel in the outer envelope of pea chloroplasts, Toc75, shares ≈22% amino acid identity to a similarly sized protein, designated SynToc75, encoded in the Synechocystis PCC6803 genome. Here we show that SynToc75 is located in the outer membrane (lipopolysaccharide layer) of Synechocystis PCC6803 and that SynToc75 forms a voltage-gated, high conductance channel with a high affinity for polyamines and peptides in reconstituted liposomes. These findings suggest that a component of the chloroplast protein import system, Toc75, was recruited from a preexisting channel-forming protein of the cyanobacterial outer membrane. Furthermore, the presence of a protein in the chloroplastic outer envelope homologous to a cyanobacterial protein provides support for the prokaryotic nature of this chloroplastic membrane.

Structural model of cytochrome b559 in photosystem II based on a mutant with genetically fused subunits

Photosystem II is a reaction center protein complex located in photosynthetic membranes of plants, algae, and cyanobacteria. Using light energy, photosystem II catalyzes the oxidation of water and the reduction of plastoquinone, resulting in the release of molecular oxygen. A key component of photosystem II is cytochrome b559, a membrane-embedded heme protein with an unknown function. The cytochrome is unusual in that a heme links two separate polypeptide subunits, α and β, either as a heterodimer (αβ) or as two homodimers (α2 and β2). To determine the structural organization of cytochrome b559 in the membrane, we used site-directed mutagenesis to fuse the coding regions of the two respective genes in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. In this construction, the C terminus of the α subunit (9 kDa) is attached to the N terminus of the β subunit (5 kDa) to form a 14-kDa αβ fusion protein that is predicted to have two membrane-spanning α-helices with antiparallel orientations. Cells containing the αβ fusion protein grow photoautotrophically and assemble functional photosystem II complexes. Optical spectroscopy shows that the αβ fusion protein binds heme and is incorporated into photosystem II. These data support a structural model of cytochrome b559 in which one heme is coordinated to an α2 homodimer and a second heme is coordinated to a β2 homodimer. In this model, each photosystem II complex contains two cytochrome b559 hemes, with the α2 heme located near the stromal side of the membrane and the β2 heme located near the lumenal side.

Transcriptional and Posttranscriptional Control of mRNA from lrtA, a Light-Repressed Transcript in Synechococcus sp. PCC 70021

Transcription regulation and transcript stability of a light-repressed transcript, lrtA, from the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002 were studied using ribonuclease protection assays. The transcript for lrtA was not detected in continuously illuminated cells, yet transcript levels increased when cells were placed in the dark. A lag of 20 to 30 min was seen in the accumulation of this transcript after the cells were placed in the dark. Transcript synthesis continued in the dark for 3 h and the transcript levels remained elevated for at least 7 h. The addition of 10 μm rifampicin to illuminated cells before dark adaptation inhibited the transcription of lrtA in the dark. Upon the addition of rifampicin to 3-h dark-adapted cells, lrtA transcript levels remained constant for 30 min and persisted for 3 h. A 3-h half-life was estimated in the dark, whereas a 4-min half-life was observed in the light. Extensive secondary structure was predicted for this transcript within the 5′ untranslated region, which is also present in the 5′ untranslated region of lrtA from a different cyanobacterium, Synechocystis sp. PCC 6803. Evidence suggests that lrtA transcript stability is not the result of differences in ribonuclease activity from dark to light. Small amounts of lrtA transcript were detected in illuminated cells upon the addition of 25 μg mL−1 chloramphenicol. The addition of chloramphenicol to dark-adapted cells before illumination allowed detection of the lrtA transcript for longer times in the light relative to controls without chloramphenicol. These results suggest that lrtA mRNA processing in the light is different from that in the dark and that protein synthesis is required for light repression of the lrtA transcript.

PNZIP Is a Novel Mesophyll-Specific cDNA That Is Regulated by Phytochrome and a Circadian Rhythm and Encodes a Protein with a Leucine Zipper Motif1

We isolated and characterized a novel light-regulated cDNA from the short-day plant Pharbitis nil that encodes a protein with a leucine (Leu) zipper motif, designated PNZIP (Pharbitis nil Leu zipper). The PNZIP cDNA is not similar to any other gene with a known function in the database, but it shares high sequence homology with an Arabidopsis expressed sequence tag and to two other sequences of unknown function from the cyanobacterium Synechocystis spp. and the red alga Porphyra purpurea, which together define a new family of evolutionarily conserved Leu zipper proteins. PNZIP is a single-copy gene that is expressed specifically in leaf photosynthetically active mesophyll cells but not in other nonphotosynthetic tissues such as the epidermis, trichomes, and vascular tissues. When plants were exposed to continuous darkness, PNZIP exhibited a rhythmic pattern of mRNA accumulation with a circadian periodicity of approximately 24 h, suggesting that its expression is under the control of an endogenous clock. However, the expression of PNZIP was unusual in that darkness rather than light promoted its mRNA accumulation. Accumulation of PNZIP mRNA during the dark is also regulated by phytochrome, since a brief exposure to red light in the middle of the night reduced its mRNA levels. Moreover, a far-red-light treatment at the end of day also reduced PNZIP mRNA accumulation during the dark, and that effect could be inhibited by a subsequent exposure to red light, showing the photoreversible response attributable to control through the phytochrome system.

Immunocytochemical localization of acyl-lipid desaturases in cyanobacterial cells: evidence that both thylakoid membranes and cytoplasmic membranes are sites of lipid desaturation.

There are four acyl-lipid desaturases in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. Each of these desaturases introduces a double bond at a specific position, such as the Delta6, Delta9, Delta12, or omicron3 position, in C18 fatty acids. The localization of the desaturases in cyanobacterial cells was examined immunocytochemically with antibodies raised against synthetic oligopeptides that corresponded to the carboxyl-terminal regions of the desaturases. All four desaturases appeared to be located in the regions of both the cytoplasmic and the thylakoid membranes. These findings suggest that fatty acid desaturation of membrane lipids takes place in the thylakoid membranes as well as in the cytoplasmic membranes.

A prokaryotic origin for light-dependent chlorophyll biosynthesis of plants.

Flowering plants require light for chlorophyll synthesis. Early studies indicated that the dependence on light for greening stemmed in part from the light-dependent reduction of the chlorophyll intermediate protochlorophyllide to the product chlorophyllide. Light-dependent reduction of protochlorophyllide by flowering plants is contrasted by the ability of nonflowering plants, algae, and photosynthetic bacteria to reduce protochlorophyllide and, hence, synthesize (bacterio) chlorophyll in the dark. In this report, we functionally complemented a light-independent protochlorophyllide reductase mutant of the eubacterium Rhodobacter capsulatus with an expression library composed of genomic DNA from the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. The complemented R. capsulatus strain is capable of synthesizing bacteriochlorophyll in the light, thereby indicating that a chlorophyll biosynthesis enzyme can function in the bacteriochlorophyll biosynthetic pathway. However, under dark growth conditions the complemented R. capsulatus strain fails to synthesize bacteriochlorophyll and instead accumulates protochlorophyllide. Sequence analysis demonstrates that the complementing Synechocystis genomic DNA fragment exhibits a high degree of sequence identity (53-56%) with light-dependent protochlorophyllide reductase enzymes found in plants. The observation that a plant-type, light-dependent protochlorophyllide reductase enzyme exists in a cyanobacterium indicates that light-dependent protochlorophyllide reductase evolved before the advent of eukaryotic photosynthesis. As such, this enzyme did not arise to fulfill a function necessitated either by the endosymbiotic evolution of the chloroplast or by multicellularity; rather, it evolved to fulfill a fundamentally cell-autonomous role.

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

Reaproveitamento de meio de cultivo de Arthrospira platensis tratado por processos de microfiltração e ultrafiltração

Micro-organismos fotossintetizantes, incluído aqui o gênero Arthrospira, vêm sendo amplamente produzidos em larga escala em vários países, detendo um mercado que gera mais de 1 bilhão de dólares ao ano. A produção industrial utiliza grande volume de água com alta concentração salina para produzir milhares de toneladas de biomassa microalgal. É crescente a utilização de tratamento de águas por processo de separação por membranas, demonstrando ser uma técnica que gera água de ótima qualidade, de instalação compacta e de fácil automação. No presente trabalho, foi avaliada esta tecnologia para o reaproveitamento do meio de cultura em novos cultivos de micro-organismos fotossintetizantes, visando contribuir para a sustentabilidade deste processo produtivo. O efluente do cultivo de Arthrospira platensis oriundo de processo descontínuo em minitanques foi submetido a tratamento por membranas de filtração tangencial, incluindo microfiltração (MF) (porosidades de 0,65 µm e de 0,22 µm) e ultrafiltração (UF) (peso molecular de corte de 5.000 Da), em pressões transmembrana (TMP) de 22,5 a 90 kPa. Os processos de MF levaram a reduções médias de 53,9±1,3 % e 93,1±1,1 % de matéria orgânica natural (NOM) e pigmentos nos meios residuais, respectivamente. Com o uso de processos de UF, cujos meios foram previamente tratados por MF (0,22 µm e 22,5 kPa), as reduções médias de NOM e pigmentos foram de 57,2±0,5 % e 94,0±0,8 %, respectivamente. Os processos de MF com TMP de 22,5 kPa levaram a concentrações celulares máximas (Xm) equivalentes às obtidas com meio novo. O uso de membrana de 0,65 µm e TMP de 22,5 kPa levou a uma perda média de 2,9 %, 22,7 % e 16,4% dos nutrientes carbonato, fosfato e nitrato, respectivamente, mas a correção desses valores aos mesmos do meio padrão levou à obtenção dos mais altos valores de Xm (3586,6±80 mg L-1), produtividade em células (505,0±11,6 mg L-1 d-1) e fator de conversão de nitrogênio em células (29,6±0,7 mg mg-1). O teor protéico da biomassa foi estatisticamente igual ao da biomassa obtida de cultivo com meio padrão novo. Os dados deste trabalho evidenciam que processos de filtração por membrana são promissores para o reuso de meio de micro-organismos fotossintetizantes.

Avaliação in vivo e in vitro de diferentes protocolos no tratamento da hipersensibilidade dentinária cervical

Este estudo possui duas partes distintas: 1. in vivo (randomizado e longitudinal) que teve como objetivo avaliar protocolos de tratamento para hipersensibilidade dentinária com laser de baixa potência (com diferentes dosagens), laser de alta potência e agente dessensibilizante, por um período de 12 e 18 meses; e 2. in vitro que teve como objetivo analisar a perda de estrutura de dois dentifrícios distintos (Colgate Total 12 e Colgate Pró Alívio) e analisar a permeabilidade dentinária dos tratamentos da etapa 01, associados aos dentifrícios, após diferentes ciclos de abrasão. Na parte in vivo, as lesões cervicais não cariosas de 32 voluntários, previamente submetidos aos critérios de elegibilidade ou exclusão, foram divididas em nove grupos (n=10): G1: Gluma Desensitizer (Heraeus Kulzer), G2: Laser de baixa potência com baixa dosagem (Photon Lase, DMC) (três pontos de irradiação vestibulares e um ponto apical: 30 mW, 10 J/cm2, 9 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm). Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G3: Laser de baixa potência com alta dosagem (um ponto cervical e um ponto apical: 100 mW, 90 J/cm2, 11 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm. Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G4: Laser de baixa potência com baixa dosagem + Gluma Desensitizer, G5: Laser de baixa potência com alta dosagem + Gluma Desensitizer, G6: Laser de Nd:YAG (Power LaserTM ST6, Lares Research®), em contato com a superfície dental: 1,0W, 10 Hz e 100 mJ, ? 85 J/cm2, com o comprimento de onda de 1064nm, G7: Laser de Nd:YAG + Gluma Desensitizer, G8: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com baixa dosagem, G9: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com alta dosagem. O nível de sensibilidade de cada voluntário foi avaliado através da escala visual analógica de dor (VAS) com auxílio do ar da seringa tríplice e exploração com sonda após 12 e 18 meses do tratamento. Na parte 02, in vitro, foram utilizados terceiros molares humanos não irrompidos e recém-extraídos. Todos foram limpos e tiveram suas raízes separadas das coroas. As raízes foram seccionadas em quadrados de dentina com dimensões de 4x4x2 mm, os quais foram embutidos em resina Epoxi e devidamente polidos até uma curvatura de 0,3 ?m, analisados em perfilometria ótica. Estes foram imersos em solução de EDTA 17% por 2min para abertura dos túbulos e armazenados em uma solução de Soro Fetal Bovino diluído em salina tamponada com fosfato. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em 12 grupos (n=10) G1: Sem tratamento de superfície, sem dentifrício; G2: Nd:YAG/sem dentifrício; G3: Gluma/sem dentifrício; G4: Nd:YAG + Gluma/sem dentifrício; G5: Sem tratamento de superfície/Colgate Total 12; G6: Nd:YAG/Colgate Total 12; G7: Gluma/Colgate Total 12; G8: Nd:YAG + Gluma/Colgate Total 12; G9: Sem tratamento de superfície/Colgate Pró Alívio; G10: Nd:YAG/Colgate Pró Alívio; G11: Gluma/Colgate Pró Alívio; G12: Nd:YAG + Gluma/Colgate Pró Alívio. Em seguida, as superfícies receberam a aplicação de fitas adesivas nas duas margens, mantendo uma área central de teste exposta de 4 x 1 mm, onde foram realizados os tratamentos de superfície e os ciclos de abrasão correspondentes a 1, 7, 30 e 90 dias de escovação (52 ciclos, 210 segundos de contato com o slurry; 361 ciclos, 1470 segundos de contato com o slurry; 1545 ciclos, 6300 segundos de contato com o slurry; 4635 ciclos, 18900 segundos de contato com o slurry, respectivamente). A cada etapa de abrasão, foi realizada análise em Perfilometria Ótica. Para as analises de permeabilidade e Microscopia Eletrônica de Varredura, foram utilizadas amostras circulares de 6 mm de diâmetro e 1 mm de espessura de dentina obtidas das coroas dentais. Estas foram divididas aleatoriamente nos mesmos grupos já descritos anteriormente, sendo que 120 espécimes foram utilizados para permeabilidade (n=10) e 36 para MEV (n=3). Ambas as análises foram realizadas após imersão no EDTA; após tratamentos para a sensibilidade; pós 1 dia, 7 dias, 30 dias e 90 dias de escovação. Após análise estatística pode-se concluir que, in vivo, todos os tratamentos foram eficazes para a redução da hipersensibilidade dentinária. Ainda que o nível da sensibilidade dos pacientes aumentou numericamente, estes não são considerados estatisticamente diferentes a partir de 12 meses. Portanto, até a avaliação de 18 meses, podemos concluir que não houve um aumento na sensibilidade dentinária desde a sua diminuição pós-tratamento. In vitro, pode-se concluir que todos os tratamentos foram capazes de diminuir a permeabilidade dentinária. O dentifrício Total 12 apresentou-se como o mais abrasivo em comparação com o dentifrício Pro Alivio, pois este último promoveu uma perda de estrutura menor, porém ambos não apresentaram aumento na permeabilidade nos tempos de escovação. As microscopias eletrônicas de varredura mostram a formação da smear layer, obliterando os túbulos para ambos os dentifricios. Como conclusão, pode-se afirmar que todos os agentes dessensibilizantes foram efetivos, mesmo apresentando estratégias de ação diferentes. Os dentifrícios são igualmente interessantes para o uso caseiro por ocasionarem oclusão tubular e a associação de tratamentos (caseiro e de consultório) parece ser uma alternativa eficaz no tratamento da hipersensibilidade dentinária.

Estudo com radioaerossol de DTPA Tecnécio-99m em pacientes portadores de pneumopatia por amiodarona

Com o objetivo de se avaliar a importância do \"clearance\" do dietilenotriamino-pentacetato marcado com Tecnécio 99m (DTPA-Tecnécio-99m) em portadores de pneumopatia por amiodarona foram estudados 40 indivíduos, em quatro grupos. Grupo I: 10 voluntários normais, assintomáticos e não fumantes (8 homens e 2 mulheres), com média de idade de 56,80 anos. Grupo II: 10 voluntários normais, assintomáticos e fumantes (6 homens e 4 mulheres ), com média de idade de 27,50 anos. Grupo III: 10 pacientes não fumantes ( 4 homens e 5 mulheres ), com média de idade de 52,90 anos. Todos faziam uso crônico de amiodarona por via oral. Grupo IV: 10 pacientes portadores de pneumopatia por amiodarona, quatro ex-fumantes, dois fumantes e quatro não fumantes ( 8 homens e 2 mulheres) com média de idade de 52,90 anos. Todos faziam uso de amiodarona por via oral e nenhum fumou nas 4 semanas que precederam o estudo. Após espirometria que constou do registro da curva volume-tempo, todos inalaram 4 ml de solução salina contendo 740 MBq de DTPA Tecnécio-99m, durante cinco minutos. Através de uma c~mara de cintilação computadorizada foram obtidas imagens pulmonares, definindo-se 9 áreas de interesse. Para cada região escolhida foi determinada uma curva de \"clearance\" extraindo-se o valor de meia-vida biológica em minu- tos ( T 1/2 ) e a taxa percentual de \" clearance\" alvéolo capilar do radioaerossol por minuto (K%/min). Observamos que, das variáveis espirométricas consideradas, a capacidade vital forçada (CVF) e o volume expiratório forçado no 1 segundo (VEF1) mostraram diferenças significantes entre os grupos I e IV. A contagem total de radioatividade de ambos os pulmões não mostrou relação com a CVF e o VEF1. O \" clearance \" pulmonar do DTPA Tecnécio-99m foi maior nos grupos 11 e IV, porém não permitindo sua diferenciação. Estes resultados permitem concluir: Os pacientes portadores de pneumonite por amiodaro- na apresentam\" clearance \" alvéolo-capilar de DTPA Tecnécio-99m significativamente maior que os indivíduos do grupo de normais não fumantes. Este fato também se verificou em relação aos pacientes em uso crônico de amiodarona mas sem evidências de pneumopatia. Não é possível diferenciar os fumantes dos portadores de pneumonite por amiodarona através da análise da integridade da barreira alvéolo-epitelial com DTPA Tecnécio-99m. Comparativamente, o estudo da integridade alvéolo-epitelial pelo \"clearance\" pulmonar de DTPA Tecnécio-99m é mais sensível que a espirometria na avaliação da pneumonite por amiodarona, permitindo diferenciar estes pacientes dos que fazem uso crônico da droga