Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Regulación de la función de macrófagos por Cryptococcus neoformans y Cryptococcus gattii y su participación en la generación de la inmunidad adaptativa antifúngica. Regulation of macrophage function by Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii and their role in the antifungal adaptative immunity.

La criptococosis es causada por la inhalación de levaduras encapsuladas de Cryptococcus neoformans o Cryptococcus gattii. Representa una de las tres infecciones graves por oportunistas en pacientes con SIDA y existe aproximadamente un 6 por ciento de incidencia de criptococosis clínica en pacientes con transplante de órganos sólidos. Estas dos especies difieren la fisiopatogenia durante la infección. El factor de virulencia principal de Cryptococcus sp. es la presencia del polisacárido capsular, glucuronoxilomanano (GXM), de alto peso molecular, que es continuamente secretado por las levaduras. Los macrófagos son células centrales en la respuesta innata al hongo, los cuales deben ser activados por linfocitos T helper 1 para un eficiente control de la infección. Sin embargo, estas células también son suceptibles al parasitismo intracelular, permitiendo la infección persistente y la diseminación a sitios extrapulmonares. Este proyecto propone investigar la capacidad de levaduras de C. neoformans, C. gattii y de los polisacáridos capsulares para modular la respuesta proinflamatoria de los macrófagos. Queremos estudiar si el tratamiento de macrófagos con levaduras o polisacárido puede inducir perfiles supresores de la respuesta protectiva T helper 1, tales como linfocitos T helper 2 o T reguladores, favoreciendo la sobrevida intracelular del hongo. Además, pensamos que C. neoformans o C. gattii podrían inducir un activación diferencial de macrófagos lo que condicionaría la respuesta adaptativa, lo que podría explicar las diferencias en la fisiopatogenia de estas dos especies. Procedimientos experimentales -Microorganismos y obtención de GXM: se trabajará con C. neoformans variedad grubii, cepa ATCC 62067 y C. gattii serotipo B, cepa NIH112B. Se obtendrán polisacáridos capsulares (GXM) de C. neoformans y C. gattii por precipitación con etanol y y acomplejamiento selectivo con CTAB. - Obtención de macrófagos murinos y cultivos celulares: se obtendrán macrófagos por lavados peritoneales y/o alveolares de ratones BALB/c. Los macrófagos se cultivarán por 24 h en ausencia o presencia de levaduras muertas o vivas (sin opsonizar u opsonizadas) de C. neoformans o C. gattii o en presencia de GXM purificado. -Objetivo 1. Estudio de la modulación de las propiedades proinflamatorias de Mac: en sobrenadantes de los cultivos se medirán las citoquinas por ELISA de captura y en lisados celulares, la expresión de las enzimas (iNOS, arginasa, IDO) por western blot. Se analizará por citometría de flujo la expresión de MCHII y moléculas CD80, CD86, CD40, CTLA-4. -Objetivo 2. Estudios in vitro de la capacidad de macrófagos tratados con levaduras o GXM para inducir linfocitos Th1, Th2 o Treg: los macrófagos preincubados con GXM o levaduras, se incubarán con linfocitos autólogos estimulados con anti-CD3. Se medirá la proliferación celular y el perfil de citoquinas por citomtría de flujo. Células T CD4+ CD25- serán purificadas de suspenciones esplénicas de ratones normales. Luego las células serán incubadas con macrófagos (sin tratar o tratados con levaduras o GXM) y estimulados con anti-CD3. Se analizará la proliferación celular con CFSE y expresión de CD4, CD25 y Foxp3 . - Objetivo 3. Estudios in vivo de la capacidad de levaduras o GXM para inducir linfocitos Th1, Th2 o Treg . Rol de los macrófagos in vivo: Los ratones serán inyectados con 100000 levaduras o con 200 µg de GXM puro vía endovenosa y luego de 7, 14, 30 y 40 días se evaluarán las poblaciones celulares de bazo, por citometría de flujo usando marcaciones simultáneas para CD4, CD8, CD25, Foxp3 y citoquinas intracelulares. Para investigar la participación in vivo de los macrófagos, se depletaran estas células inyectando los animales con PBS-liposomas o clodronato (DMDP)-liposomas por vía endovenosa o inhalatoria (200- 300 µl por ratón). Luego de 24 h, los animales se infectarán con levaduras o inocularán con GXM y se evaluarán los perfiles de células T esplénicos o de nódulos linfaticos.

Células dendríticas y su funcionamiento durante el envejecimiento. Efecto of aging on the function of dendritic cells.

La inmunosenescencia es definida como el estado de desregulación de la función inmune, que contribuye a la morbilidad y mortalidad debida a una mayor incidencia o reactivación de enfermedades infecciosas y de fenómenos autoinmunes y cáncer. Durante el envejecimiento hay un decaimiento de la función del sistema inmune. Aunque está bien documentada la declinación de la función de las células T en individuos envejecidos, es escasa la información disponible acerca de cómo el envejecimiento afecta a las células dendríticas (DCs) y en particular a su rol en la activación de linfocitos T CD4+ y CD8+. Nuestra hipótesis es que las células dendríticas juegan un rol importante en la desregulación de la función inmune observada durante el envejecimiento. Por ello, el Objetivo General de este proyecto es caracterizar el estado funcional de las células dendriticas en ratones envejecidos y su contribución a las alteraciones del sistema inmune durante el envejecimiento. Para ello, estudiaremos la composición y estado de activación de las DCs de los órganos linfáticos y tejidos periféricos de ratones envejecidos, y su capacidad para ser activadas in vitro e in vivo por diferentes ligandos de los receptores tipo Toll (TLR). Además, estudiaremos la capacidad in vitro, ex vivo e in vivo de las DCs de ratones envejecidas para capturar, procesar y presentar antígenos a linfocitos T CD4+ y CD8+ y finalmente la capacidad de las DCs de ratones envejecidos para montar una respuesta mediada por linfocitos T CD4+ y CD8+. Para ello, luego de transferir DCs de ratones envejecidos cargadas con antígeno a animales jóvenes vírgenes, evaluaremos la respuesta T CD4 y CD8 en los animales receptores frente a dicho antígeno. Basado en nuestra trayectoria en la inmunogerontología experimental, creemos que con este proyecto podremos obtener información que permitirá abordar el estudio del efecto del envejecimiento sobre el sistema inmune desde una nueva perspectiva, para en un futuro poder extender el mismo estudio en seres humanos y así desarrollar modelos más eficientes de inmunoterapia en individuos envejecidos.

Objective function based fuzzy clustering in air traffic management

Data analysis, fuzzy clustering, fuzzy rules, air traffic management

Resistance Exercise Restores Endothelial Function and Reduces Blood Pressure in Type 1 Diabetic Rats

Background: Resistance exercise effects on cardiovascular parameters are not consistent. Objectives: The effects of resistance exercise on changes in blood glucose, blood pressure and vascular reactivity were evaluated in diabetic rats. Methods: Wistar rats were divided into three groups: control group (n = 8); sedentary diabetic (n = 8); and trained diabetic (n = 8). Resistance exercise was carried out in a squat device for rats and consisted of three sets of ten repetitions with an intensity of 50%, three times per week, for eight weeks. Changes in vascular reactivity were evaluated in superior mesenteric artery rings. Results: A significant reduction in the maximum response of acetylcholine-induced relaxation was observed in the sedentary diabetic group (78.1 ± 2%) and an increase in the trained diabetic group (95 ± 3%) without changing potency. In the presence of NG-nitro-L-arginine methyl ester, the acetylcholine-induced relaxation was significantly reduced in the control and trained diabetic groups, but not in the sedentary diabetic group. Furthermore, a significant increase (p < 0.05) in mean arterial blood pressure was observed in the sedentary diabetic group (104.9 ± 5 to 126.7 ± 5 mmHg) as compared to that in the control group. However, the trained diabetic group showed a significant decrease (p < 0.05) in the mean arterial blood pressure levels (126.7 ± 5 to 105.1 ± 4 mmHg) as compared to the sedentary diabetic group. Conclusions: Resistance exercise could restore endothelial function and prevent an increase in arterial blood pressure in type 1 diabetic rats.

Resistance Training After Myocardial Infarction in Rats: Its Role on Cardiac and Autonomic Function

Background: Although resistance exercise training is part of cardiovascular rehabilitation programs, little is known about its role on the cardiac and autonomic function after myocardial infarction. Objective: To evaluate the effects of resistance exercise training, started early after myocardial infarction, on cardiac function, hemodynamic profile, and autonomic modulation in rats. Methods: Male Wistar rats were divided into four groups: sedentary control, trained control, sedentary infarcted and trained infarcted rats. Each group with n = 9 rats. The animals underwent maximum load test and echocardiography at the beginning and at the end of the resistance exercise training (in an adapted ladder, 40% to 60% of the maximum load test, 3 months, 5 days/week). At the end, hemodynamic, baroreflex sensitivity and autonomic modulation assessments were made. Results: The maximum load test increased in groups trained control (+32%) and trained infarcted (+46%) in relation to groups sedentary control and sedentary infarcted. Although no change occurred regarding the myocardial infarction size and systolic function, the E/A ratio (-23%), myocardial performance index (-39%) and systolic blood pressure (+6%) improved with resistance exercise training in group trained infarcted. Concomitantly, the training provided additional benefits in the high frequency bands of the pulse interval (+45%), as well as in the low frequency band of systolic blood pressure (-46%) in rats from group trained infarcted in relation to group sedentary infarcted. Conclusion: Resistance exercise training alone may be an important and safe tool in the management of patients after myocardial infarction, considering that it does not lead to significant changes in the ventricular function, reduces the global cardiac stress, and significantly improves the vascular and cardiac autonomic modulation in infarcted rats.

Obesity Preserves Myocardial Function During Blockade of the Glycolytic Pathway

Background: Obesity is defined by excessive accumulation of body fat relative to lean tissue. Studies during the last few years indicate that cardiac function in obese animals may be preserved, increased or diminished. Objective: Study the energy balance of the myocardium with the hypothesis that the increase in fatty acid oxidation and reduced glucose leads to cardiac dysfunction in obesity. Methods: 30-day-old male Wistar rats were fed standard and hypercaloric diet for 30 weeks. Cardiac function and morphology were assessed. In this paper was viewed the general characteristics and comorbities associated to obesity. The structure cardiac was determined by weights of the heart and left ventricle (LV). Myocardial function was evaluated by studying isolated papillary muscles from the LV, under the baseline condition and after inotropic and lusitropic maneuvers: myocardial stiffness; postrest contraction; increase in extracellular Ca2+ concentration; change in heart rate and inhibitor of glycolytic pathway. Results: Compared with control group, the obese rats had increased body fat and co-morbities associated with obesity. Functional assessment after blocking iodoacetate shows no difference in the linear regression of DT, however, the RT showed a statistically significant difference in behavior between the control and the obese group, most notable being the slope in group C. Conclusion: The energy imbalance on obesity did not cause cardiac dysfunction. On the contrary, the prioritization of fatty acids utilization provides protection to cardiac muscle during the inhibition of glycolysis, suggesting that this pathway is fewer used by obese cardiac muscle.

Impact of Intensive Physiotherapy on Cognitive Function after Coronary Artery Bypass Graft Surgery

Background: Coronary artery bypass graft (CABG) is a standard surgical option for patients with diffuse and significant arterial plaque. This procedure, however, is not free of postoperative complications, especially pulmonary and cognitive disorders. Objective: This study aimed at comparing the impact of two different physiotherapy treatment approaches on pulmonary and cognitive function of patients undergoing CABG. Methods: Neuropsychological and pulmonary function tests were applied, prior to and following CABG, to 39 patients randomized into two groups as follows: Group 1 (control) - 20 patients underwent one physiotherapy session daily; and Group 2 (intensive physiotherapy) - 19 patients underwent three physiotherapy sessions daily during the recovery phase at the hospital. Non-paired and paired Student t tests were used to compare continuous variables. Variables without normal distribution were compared between groups by using Mann-Whitney test, and, within the same group at different times, by using Wilcoxon test. The chi-square test assessed differences of categorical variables. Statistical tests with a p value ≤ 0.05 were considered significant. Results: Changes in pulmonary function were not significantly different between the groups. However, while Group 2 patients showed no decline in their neurocognitive function, Group 1 patients showed a decline in their cognitive functions (P ≤ 0.01). Conclusion: Those results highlight the importance of physiotherapy after CABG and support the implementation of multiple sessions per day, providing patients with better psychosocial conditions and less morbidity.

Chronic Stress Improves NO- and Ca2+ Flux-Dependent Vascular Function: A Pharmacological Study

Background: Stress is associated with cardiovascular diseases. Objective: This study aimed at assessing whether chronic stress induces vascular alterations, and whether these modulations are nitric oxide (NO) and Ca2+ dependent. Methods: Wistar rats, 30 days of age, were separated into 2 groups: control (C) and Stress (St). Chronic stress consisted of immobilization for 1 hour/day, 5 days/week, 15 weeks. Systolic blood pressure was assessed. Vascular studies on aortic rings were performed. Concentration-effect curves were built for noradrenaline, in the presence of L-NAME or prazosin, acetylcholine, sodium nitroprusside and KCl. In addition, Ca2+ flux was also evaluated. Results: Chronic stress induced hypertension, decreased the vascular response to KCl and to noradrenaline, and increased the vascular response to acetylcholine. L-NAME blunted the difference observed in noradrenaline curves. Furthermore, contractile response to Ca2+ was decreased in the aorta of stressed rats. Conclusion: Our data suggest that the vascular response to chronic stress is an adaptation to its deleterious effects, such as hypertension. In addition, this adaptation is NO- and Ca2+-dependent. These data help to clarify the contribution of stress to cardiovascular abnormalities. However, further studies are necessary to better elucidate the mechanisms involved in the cardiovascular dysfunction associated with stressors. (Arq Bras Cardiol. 2014; [online].ahead print, PP.0-0)