Transcription factor GATA-1 permits survival and maturation of erythroid precursors by preventing apoptosis.

The transcription factor GATA-1 recognizes a consensus motif present in regulatory regions of numerous erythroid-expressed genes. Mouse embryonic stem cells lacking GATA-1 cannot form mature red blood cells in vivo. In vitro differentiation of GATA-1- embryonic stem cells gives rise to a population of committed erythroid precursors that exhibit developmental arrest and death. We show here that the demise of GATA-1- erythroid cells is accompanied by several features characteristics of apoptosis. This process occurs despite normal expression of all known GATA target genes examined, including the erythropoietin receptor, and independent of detectable accumulation of the tumor suppressor protein p53. Thus, in addition to its established role in regulating genes that define the erythroid phenotype, GATA-1 also supports the viability of red cell precursors by suppressing apoptosis. These results illustrate the multifunctional nature of GATA-1 and suggest a mechanism by which other hematopoietic transcription factors may ensure the development of specific lineages.

Position-dependent variegation of globin transgene expression in mice.

Expression of genes in eukaryotes has commonly been analyzed in a whole tissue, and levels of expression have been interpreted as the result of equivalent rates of transcription in every cell. We have produced transgenic mouse lines that express beta-galactosidase under the control of globin promoters linked to the major tissue-specific regulatory element of the alpha-globin locus, which permits the analysis of transgene expression in individual red blood cells. We find that expression of the transgene within all mouse lines is heterocellular. Individual cells either do not express the transgene at all or express it at a level characteristic of that line. The number of beta-galactosidase-expressing cells varies greatly between different lines of transgenic mice at any defined stage of development, but within a transgenic line, individual mice have strikingly similar numbers of expressing cells. This suggests that the degree of heterocellular expression is determined by the site of integration, as is seen in position-effect variegation.

Localization of specific erythropoietin binding sites in defined areas of the mouse brain.

The main physiological regulator of erythropoiesis is the hematopoietic growth factor erythropoietin (EPO), which is induced in response to hypoxia. Binding of EPO to the EPO receptor (EPO-R), a member of the cytokine receptor superfamily, controls the terminal maturation of red blood cells. So far, EPO has been reported to act mainly on erythroid precursor cells. However, we have detected mRNA encoding both EPO and EPO-R in mouse brain by reverse transcription-PCR. Exposure to 0.1% carbon monoxide, a procedure that causes functional anemia, resulted in a 20-fold increase of EPO mRNA in mouse brain as quantified by competitive reverse transcription-PCR, whereas the EPO-R mRNA level was not influenced by hypoxia. Binding studies on mouse brain sections revealed defined binding sites for radioiodinated EPO in distinct brain areas. The specificity of EPO binding was assessed by homologous competition with an excess of unlabeled EPO and by using two monoclonal antibodies against human EPO, one inhibitory and the other noninhibitory for binding of EPO to EPO-R. Major EPO binding sites were observed in the hippocampus, capsula interna, cortex, and midbrain areas. Functional expression of the EPO-R and hypoxic upregulation of EPO suggest a role of EPO in the brain.

Investigação de mecanismos genéticos e epigenéticos em distúrbios do crescimento humano

Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética

Caracterização da anemia em cadelas com piometra

A piometra é uma condição mórbida caracterizada pela inflamação do útero com acúmulo de exsudatos, resultante de ações hormonais e geralmente associada à presença de bactérias no lúmen uterino. A anemia é a alteração hematológica mais frequentemente observada em cadelas com piometra e está associada à cronicidade da doença, diminuição da eritropoiese, devido ao efeito toxêmico na medula óssea, diminuição da disponibilidade de ferro ou perda de sangue para o útero. Adicionalmente, o efeito das toxinas bacterianas e os radicais livres gerados pelo metabolismo oxidativo dos neutrófilos podem resultar na modificação da estrutura antigênica da membrana do eritrócito, permitindo a ligação de imunoglobulinas em sua superfície e acelerando a destruição eritrocitária. Essa hipótese pode ser comprovada pela detecção de imunocomplexos na superfície eritrocitária de cadelas com piometra. O diagnóstico de piometra foi estabelecido em 33 cadelas atendidas no Serviço de Obstetrícia/Ginecologia do Hospital Veterinário da Universidade de São Paulo com base na anamnese, exame físico e exames subsidiários (ultrassonografia, hemograma e concentrações séricas de ureia e creatinina). As amostras sanguíneas foram coletadas em dois momentos. A primeira anterior a ovariosalpingohisterectomia (OSH) e a segunda, sete a dez dias após a OSH. A quantificação de hemácias com deposição de imunocomplexos IgG e IgM foi realizada utilizando-se anticorpos anti-IgG e anti-IgM (Bethyl®Laboratories) conjugadas a fluoresceína de isotiocianato (FITC), e a leitura realizada com citômetro de fluxo (FACS Calibur; Becton, Dickinson and Company© 2007 BD), sendo os resultados expressos em percentual de hemácias marcadas. Foram utilizados o Teste de Shapiro-Wilk para a avaliação da distribuição de dados e a comparação entre os grupos controle, pré e pós-OSH foi realizada valendo-se do Teste t ou Teste t pareado e Correlação de Pearson, e do Teste U de Mann-Whitney e Correlação de Spearman, para as variáveis com distribuição normal e não-normal, respectivamente. O valor de alfa estipulado foi de 0,05. Analisando os valores hematológicos de cada um dos cães incluídos no estudo, observa-se que 19 (57,6%) apresentavam anemia normocítica normocrômica não regenerativa no momento pré-OSH e cinco (15,2%) no momento pós-OSH. Em cães do grupo controle foram observadas 0,14 - 0,77% (0,43±0,18%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (0,68±0,29%) para anticorpos anti-IgM FITC. Já nos cães com piometra, foram encontradas 0,14 - 4,19% (0,96±0,86%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (1,37±1,71%) com anticorpos anti-IgM FITC, antecedendo a OSH. No momento pós-OSH observou-se 0,18 - 16,2% (2,77±3,67%) de hemácias marcadas para anticorpos anti-IgG FITC e 0,15 - 19,8% (4,01±4,46%) para anticorpos anti-IgM FITC. O percentual de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC diferiu entre os grupos controle e piometra, pré-OSH (p<0,001) e pós-OSH (p<0,001). Em relação a anticorpos anti-IgM FITC, não foram observadas diferenças entre os grupos controle e pré-OSH (p=0,09), porém, após a OSH houve aumento na marcação de hemácias, quando comparado ao grupo controle (p<0,001). Apenas alguns animais apresentaram mais de 5% de hemácias marcadas, e isto ocorreu, principalmente, no momento pós-OSH. Entretanto, não resultou no agravamento da anemia, indicando que a piometra em cadelas está associada à deposição de imunoglobulinas G ou M na superfície das hemácias, sem, no entanto, promover hemólise ou agravamento da anemia

Determinação de biomarcadores de aflatoxina B1 e aplicabilidade na avaliação da eficiência de adsorventes em frangos de corte

As aflatoxinas são metabólitos secundários produzidos por fungos toxigênicos das espécies Aspergillus flavus, A. parasiticus e A. nomius. São amplamente encontradas em matérias-primas de rações animais, em especial o milho, e têm a capacidade de levar a quadros clínicos agudos ou crônicos de aflatoxicose, caracterizados por, desde a morte por hepatite aguda até a diminuição do desempenho zootécnico por diminuição de peso ou consumo de ração. A aflatoxina B1 tem sido considerada o metabólito mais perigoso, uma vez que possui alto poder hepatotóxico, além de ser mutagênica e carcinogênica. Atualmente a ciência trabalha rumo à descoberta de substâncias que sejam indicadoras confiáveis de contaminação por componentes tóxicos em homens e em animais, os chamados biomarcadores, que medem uma mudança celular, biológica ou molecular em um meio biológico (tecidos humanos, células ou fluídos) que fornecem informação a respeito de uma doença ou exposição a uma determinada substância. Sua detecção pode auxiliar na identificação, no diagnóstico e no tratamento de indivíduos afetados que podem estar sob risco, mas ainda não exibem os sintomas. Sendo assim, com o auxílio de análises que confirmem a patogenicidade da aflatoxina B1 (determinação da atividade de enzimas hepáticas, da avaliação da função renal, de hematologia, da dosagem de minerais séricos e da avaliação de desempenho zootécnico), o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade da determinação de resíduos hepáticos de aflatoxinas e do aduto sérico AFB1-lisina na avaliação da eficiência de adsorventes em frangos de corte. Utilizou-se 240 pintos de 1 dia, machos, de linhagem Cobb 500®, distribuídos aleatoriamente em 4 dietas experimentais: Controle Negativo: Ração Basal (RB); RB + 0,5% de adsorvente ((aluminosilicato de cálcio e sódio hidratado/HSCAS); RB + 0,5% de adsorvente + 500 µg de AFB1/kg de ração e; RB + 500 µg de AFB1/kg de ração.Os resultados experimentais mostram que o efeito deletério da AFB1, na concentração utilizada, é mais pronunciado que os efeitos protetores do HSCAS sobre os parâmetros de saúde dos animais. Não houve ação efetiva do adsorvente utilizado sobre quase nenhuma variável estudada, apenas para a redução das lesões histopatológicas em fígado, na redução da concentração de gama-glutamiltransferase (GGT), fósforo e aumento da contagem de hemáceas aos 21 dias de idade. Porém, influenciou positivamente a redução de resíduos hepáticos de aflatoxina G1 aos 21 dias e as concentrações de AFB1-lisina sérica aos 21 e aos 42 dias de idade. Estes dados são importantes porque permite concluir que, embora sintomatologicamente o HSCAS não tenha exercido função efetiva, molecularmente foi capaz de mostrar de eficácia sobre os alguns biomarcadores de aflatoxinas no organismo das aves

Novel image processing approach to detect malaria

In this paper we present a novel image processing algorithm providing good preliminary capabilities for in vitro detection of malaria. The proposed concept is based upon analysis of the temporal variation of each pixel. Changes in dark pixels mean that inter cellular activity happened, indicating the presence of the malaria parasite inside the cell. Preliminary experimental results involving analysis of red blood cells being either healthy or infected with malaria parasites, validated the potential benefit of the proposed numerical approach.

Impaired renal endothelial nitric oxide synthase and reticulocyte production as modulators of hypertension induced by recombinant human erythropoietin in the rat

INTRODUCTION AND AIMS: Hypertension is a common side effect of recombinant human erythropoietin (rHuEPO) therapy; however, the exact pathways remain to be elucidated. The discovery of non-hematopoietic actions of rHuEPO increased the number of patients that could putatively benefit from this therapy; however, to achieve those effects higher doses are usually needed, which increase the risk and incidence of adverse events. Our aim was to study the effect of a broad range of rHuEPO doses on hematological and biochemical parameters, blood pressure and renal function and damage in the rat, focusing on endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and hypoxia-inducible factors (HIFs). METHODS: Male Wistar rats were divided in 5 groups receiving different doses of rHuEPO (100, 200, 400 and 600 IU/kg body weight (BW)/week) and saline solution (control), during 3 weeks. Blood and 24h urine were collected to perform hematological and biochemical analysis. Blood pressure (BP) was measured by the tail-cuff method. The kidney tissue was collected to mRNA and protein expression assays and to characterize renal lesions. RESULTS: A dose-dependent increase in red blood cells count, hematocrit and hemoglobin levels was found with rHuEPO therapy, in rHuEPO200, rHuEPO400 and rHuEPO600 groups. Increased reticulocyte count was found in the rHuEPO400 and rHuEPO600 groups. BP raised in all groups receiving rHuEPO. The rHuEPO200 and rHuEPO600 groups presented increased kidney protein levels of HIF2α and a reduction in kidney protein levels of eNOS, along with the highest grade of vascular and tubular renal lesions. CONCLUSIONS: Our study showed that rHuEPO-induced hypertension might involve indirect (hematological) and direct (renal) effects which varies according to the dose used. Thus, rHuEPO therapy should be performed rationally and under adequate surveillance, as hypertension develops even with lower doses. Especial caution with higher doses should be taken, as rHuEPO-induced hypertension leads to early renal damage without alterations in traditional markers of renal function, thus masking the serious adverse effects and risks.

Behavioural and histopathological alterations in mice with cerebral malaria.

Different features of sensorimotor function and behaviour were studied in murine cerebral malaria (CM) and malaria without cerebral involvement (non-CM) applying the primary screen of the SHIRPA protocol. Histopathological analysis of distinct brain regions was performed and the relative size of haemorrhages and plugging of blood cells to brain vasculature was analysed. Animals suffering from CM develop a wide range of behavioural and functional alterations in the progressive course of the disease with a statistically significant impairment in all functional categories assessed 36 h prior to death when compared with control animals. Early functional indicators of cerebral phenotype are impairments in reflex and sensory system and in neuropsychiatric state. Deterioration in function is paralleled by the degree of histopathological changes with a statistically significant correlation between the SHIRPA score of CM animals and the mean size of brain haemorrhage. Furthermore, image analysis yielded that the relative area of the brain lesions was significantly larger in the forebrain and brainstem compared with the other regions of interest. Our results indicate that assessment of sensory and motor tasks by the SHIRPA primary screen is appropriate for the early in vivo discrimination of cerebral involvement in experimental murine malaria. Our findings also suggest a correlation between the degree of functional impairment and the size of the brain lesions as indicated by parenchymal haemorrhage. Applying the SHIRPA protocol in the functional characterization of animals suffering from CM might prove useful in the preclinical assessment of new antimalarial and potential neuroprotective therapies.

Imaging liver-stage malaria parasites

Plasmodium parasites, the causative agents of malaria, first invade and develop within hepatocytes before infecting red blood cells and causing symptomatic disease. Because of the low infection rates in vitro and in vivo, the liver stage of Plasmodium infection is not very amenable to biochemical assays, but the large size of the parasite at this stage in comparison with Plasmodium blood stages makes it accessible to microscopic analysis. A variety of imaging techniques has been used to this aim, ranging from electron microscopy to widefield epifluorescence and laser scanning confocal microscopy. High-speed live video microscopy of fluorescent parasites in particular has radically changed our view on key events in Plasmodium liver-stage development. This includes the fate of motile sporozoites inoculated by Anopheles mosquitoes as well as the transport of merozoites within merosomes from the liver tissue into the blood vessel. It is safe to predict that in the near future the application of the latest microscopy techniques in Plasmodium research will bring important insights and allow us spectacular views of parasites during their development in the liver.

Identification and characterization of a liver stage-specific promoter region of the malaria parasite Plasmodium.

During the blood meal of a Plasmodium-infected mosquito, 10 to 100 parasites are inoculated into the skin and a proportion of these migrate via the bloodstream to the liver where they infect hepatocytes. The Plasmodium liver stage, despite its clinical silence, represents a highly promising target for antimalarial drug and vaccine approaches. Successfully invaded parasites undergo a massive proliferation in hepatocytes, producing thousands of merozoites that are transported into a blood vessel to infect red blood cells. To successfully develop from the liver stage into infective merozoites, a tight regulation of gene expression is needed. Although this is a very interesting aspect in the biology of Plasmodium, little is known about gene regulation in Plasmodium parasites in general and in the liver stage in particular. We have functionally analyzed a novel promoter region of the rodent parasite Plasmodium berghei that is exclusively active during the liver stage of the parasite. To prove stage-specific activity of the promoter, GFP and luciferase reporter assays have been successfully established, allowing both qualitative and accurate quantitative analysis. To further characterize the promoter region, the transcription start site was mapped by rapid amplification of cDNA ends (5'-RACE). Using promoter truncation experiments and site-directed mutagenesis within potential transcription factor binding sites, we suggest that the minimal promoter contains more than one binding site for the recently identified parasite-specific ApiAP2 transcription factors. The identification of a liver stage-specific promoter in P. berghei confirms that the parasite is able to tightly regulate gene expression during its life cycle. The identified promoter region might now be used to study the biology of the Plasmodium liver stage, which has thus far proven problematic on a molecular level. Stage-specific expression of dominant-negative mutant proteins and overexpression of proteins normally active in other life cycle stages will help to understand the function of the proteins investigated.

Osmotischer Druck und Ionenlehre in ihrer Bedeutung für die Physiologie und die Pathologie des Blutes.

Includes bibliography.

Untersuchungen über die körperlichen Elemente des Blutes gesunder und kranker Hühner und Tauben.

Inaug.-diss.--Hannover, 1911.

Putting teeth into the developmental origins hypothesis: A longitudinal study of early childhood malnutrition, enamel hypoplasia and adolescent health in Amazonian Bolivia

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Relationships between sirolimus dosing, concentration and outcomes in renal transplant recipients

Aim To explore relationships between sirolimus dosing, concentration and clinical outcomes. Methods Data were collected from 25 kidney transplant recipients (14 M/11 F), median 278 days after transplantation. Outcomes of interest were white blood cell (WBC) count, platelet (PLT) count, and haematocrit (HCT). A naive pooled data analysis was performed with outcomes dichotomized (Mann-Whitney U-tests). Results Several patients experienced at least one episode when WBC (n = 9), PLT (n = 12), or HCT (n = 21) fell below the lower limits of the normal range. WBC and HCT were significantly lower (P < 0.05) when sirolimus dose was greater than 10 mg day(-1), and sirolimus concentration greater than 12 mu g l(-1). No relationship was shown for PLT and dichotomized sirolimus dose or concentration. Conclusions Given this relationship between sirolimus concentration and effect, linked population pharmacokinetic-pharmacodynamic modelling using data from more renal transplant recipients should now be used to quantify the time course of these relationships to optimize dosing and minimize risk of these adverse outcomes.