Hydraulic conductivity and water retention in leptosols-regosols and saprolite derived from sandstone, Brazil

Leptosols and Regosols are soils with a series of restrictions for use, mainly related to the effective depth, which have been poorly studied in Brazil. These soils, when derived from sedimentary rocks should be treated with particular care to avoid environmental damage such as aquifer contamination. The purpose of this study was to verify the behavior of hydraulic conductivity and water retention capacity in profiles of Leptosols and Regosols derived from sandstone of the Caturrita formation in Rio Grande do Sul state. The morphology, particle size distribution, porosity, soil density (Ds), saturated hydraulic conductivity (Ks), basic water infiltration in the field (BI) and water retention were determined in soil and saprolite samples of six soil profiles. High Ds, low macroporosity and high microporosity were observed in the profiles, resulting in a low Ks and BI, even under conditions of sandy texture and a highly fractured saprolite layer. The variation coefficients of data of Ks and BI were high among the studied profiles and between replications of a same profile. Water retention of the studied soils was higher in Cr layers than in the A horizons and the volume of plant-available water greater and variable among A horizons and Cr layers.

Major impact of body position on arterial stiffness indices derived from radial applanation tonometry in pregnant and non pregnant woman

Pendant la grossesse, la pression artérielle reste stable malgré une nette augmentation du volume d'éjection systolique et du débit cardiaque. Cette stabilité vient d'un côté d'une vasodilatation périphérique entraînant une diminution des résistances périphériques et d'un autre côté d'une moindre rigidité des principales artères notamment l'aorte. En conséquence, l'amplitude des ondes de pouls est atténuée, de même que leur vitesse de propagation dans le sens tant antérogade que rétrograde (ondes réfléchies). Les ondes réfléchies tendent ainsi à atteindre l'aorte ascendante plus tard durant la systole, voire durant la diastole, ce qui peut contribuer à diminuer la pression puisée. La prééclampsie perturbe massivement ce processus d'adaptation. Il s'agit d'une maladie hypertensive de la grossesse engendrant une importante morbidité et mortalité néonatale et maternelle. Il est à remarquer que la diminution de la rigidité artérielle n'est pas observée chez les patientes atteintes avec pour conséquence une forte augmentation de la pression systolique centrale (aortique) par les ondes réfléchies. Ce fait a été établi grâce à l'existence de la tonométrie d'aplanation, une méthode permettant l'évaluation non invasive de l'onde de pouls centrale. Dans cette méthode, un senseur de pression piézo-électrique permet de capter l'onde de pouls périphérique, le plus souvent sur l'artère radiale. Par la suite, un algorithme validé permet d'en déduire la forme de l'onde de pouls centrale et de visualiser à quel moment du cycle cardiaque s'y ajoutent les ondes réfléchies. Plusieurs études font état d'une forte augmentation de la pression systolique centrale par les ondes réfléchies chez les patientes atteintes de prééclampsie, suggérant l'utilisation de cette méthode pour le diagnostic et le monitoring voire pour le dépistage de ces patientes. Pour atteindre ce but, il est nécessaire d'établir des normes en rapport notamment avec l'âge gestationnel. Dans la littérature, les données pertinentes actuellement disponibles sont variables, voire contradictoires. Par exemple, les ondes réfléchies proéminentes dans la partie diastolique de l'onde de pouls centrale disparaissaient chez des patientes enceintes au 3eme trimestre comparées à des contrôles non enceintes dans une étude lausannoise, alors que deux autres études présentent l'observation contraire. Autre exemple, certains auteurs décrivent une diminution progressive de l'augmentation systolique jusqu'à l'accouchement alors que d'autres rapportent un nadir aux environs du 6ème mois, suivi d'un retour à des valeurs plus élevées en fin de grossesse. Les mesures effectuées dans toutes ces études différaient dans leur exécution, les patientes étant notamment dans des postions corporelles différentes (couchées, semi-couchées, assises, en décubitus latéral). Or nous savons que le status hémodynamique est très sensible aux changements de position, particulièrement durant la grossesse où l'utérus gravide est susceptible d'avoir des interactions mécaniques avec les veines et possiblement les artères abdominales. Ces différences méthodologiques pourraient donc expliquer, au moins en partie, l'hétérogénéité des résultats concernant l'onde de pouls chez la femme enceinte, ce qui à notre connaissance n'a jamais été exploré. Nous avons mesuré l'onde de pouls dans les positions assise et couchée chez des femmes enceintes, au 3eme trimestre d'une grossesse non compliquée, et nous avons effectué une comparaison avec des données similaire obtenues chez des femmes non enceintes en bonne santé habituelle. Les résultats montrent que la position du corps a un impact majeur sur la forme de l'onde de pouls centrale. Comparée à la position assise, la position couchée se caractérise par une moindre augmentation systolique et, par contraste, une augmentation diastolique plus marquée. De manière inattendue, cet effet s'observe aussi bien en présence qu'en l'absence de grossesse, suggérant que la cause première n'en réside pas dans les interactions mécaniques de l'utérus gravide avec les vaisseaux sanguins abdominaux. Nos observations pourraient par contre être expliquées par l'influence de la position du corps, via un phénomène hydrostatique simple, sur la pression transmurale des artères éloignées du coeur, tout particulièrement celles des membres inférieurs et de l'étage abdominal. En position verticale, ces vaisseaux augmenteraient leur rigidité pour résister à la distension de leur paroi, ce qui y accroîtrait la vitesse de propagation des ondes de pression. En l'état, cette explication reste hypothétique. Mais quoi qu'il en soit, nos résultats expliquent certaines discordances entre les études conduites à ce jour pour caractériser l'influence de la grossesse physiologique sur la forme de l'onde de pouls central. De plus, ils indiquent que la position du corps doit être prise en compte lors de toute investigation utilisant la tonométrie d'applanation pour déterminer la rigidité des artères chez les jeunes femmes enceintes ou non. Il sera aussi nécessaire d'en tenir compte pour établir des normes en vue d'une utilisation de la tonométrie d'aplanation pour dépister ou suivre les patientes atteintes de prééclampsie. Il serait enfin intéressant d'évaluer si l'effet de la position sur la forme de l'onde de pouls central existe également dans l'autre sexe et chez des personnes plus âgées.

PPAR alpha structure-function relationships derived from species-specific differences in responsiveness to hypolipidemic agents.

The nuclear receptor PPAR alpha is a key regulatory transcription factor in lipid homeostasis, some liver detoxification processes and the control of inflammation. Recent findings suggest that many hypolipidemic drugs and anti-inflammatory agents can potentially act by binding to PPAR alpha and inducing its activity. Here, we identify some structure-function relationships in PPAR alpha, by using the species-specific responsiveness to the two hypolipidemic agents, Wy 14,643 and 5,8,11,14-eicosatetraynoic acid (ETYA). We first show that the species-specific differences are mediated primarily via the ligand binding domain of the receptor and that these two drugs are indeed ligands of PPAR alpha. By mutagenesis analyses we identify amino acid residues in the ligand binding domains of Xenopus, mouse and human PPAR alpha, that confer preferential responsiveness to ETYA and Wy 14,643. These findings will aid in the development of new synthetic PPAR alpha ligands as effective therapeutics for lipid-related diseases and inflammatory disorders.

Antibody-mediated and cellular immune responses induced in naive volunteers by vaccination with long synthetic peptides derived from the Plasmodium vivax circumsporozoite protein.

Plasmodium vivax circumsporozoite (CS) protein is a leading malaria vaccine candidate. We describe the characterization of specific immune responses induced in 21 malaria-naive volunteers vaccinated with long synthetic peptides derived from the CS protein formulated in Montanide ISA 720. Both antibody- and cell-mediated immune responses were analyzed. Antibodies were predominantly of IgG1 and IgG3 isotypes, recognized parasite proteins on the immunofluorescent antibody test, and partially blocked sporozoite invasion of hepatoma cell lines in vitro. Peripheral blood mononuclear cells from most volunteers (94%) showed IFN-γ production in vitro upon stimulation with both long signal peptide and short peptides containing CD8+ T-cell epitopes. The relatively limited sample size did not allow conclusions about HLA associations with the immune responses observed. In summary, the inherent safety and tolerability together with strong antibody responses, invasion blocking activity, and the IFN-γ production induced by these vaccine candidates warrants further testing in a phase II clinical trial.

Genetic selection system allowing monitoring of myofibrillogenesis in living cardiomyocytes derived from mouse embryonic stem cells

Embryonic stem (ES) cell-derived cardiomyocytes recapitulate cardiomyogenesis in vitro and are a potential source of cells for cardiac repair. However, this requires enrichment of mixed populations of differentiating ES cells into cardiomyocytes. Toward this goal, we have generated bicistronic vectors that express both the blasticidin S deaminase (bsd) gene and a fusion protein consisting of either myosin light chain (MLC)-3f or human alpha-actinin 2A and enhanced green fluorescent protein (EGFP) under the transcriptional control of the alpha-cardiac myosin heavy chain (alpha-MHC) promoter. Insertion of the DNase I-hypersensitive site (HS)-2 element from the beta-globin locus control region, which has been shown to reduce transgene silencing in other cell systems, upstream of the transgene promoter enhanced MLC3f-EGFP gene expression levels in mouse ES cell lines. The alpha-MHC-alpha-actinin-EGFP, but not the alpha-MHC-MLC3f-EGFP, construct resulted in the correct incorporation of the newly synthesized fusion protein at the Z-band of the sarcomeres in ES cell-derived cardiomyocytes. Exposure of embryoid bodies to blasticidin S selected for a relatively pure population of cardiomyocytes within 3 days. Myofibrillogenesis could be monitored by fluorescence microscopy in living cells due to sarcomeric epitope tagging. Therefore, this genetic system permits the rapid selection of a relatively pure population of developing cardiomyocytes from a heterogeneous population of differentiating ES cells, simultaneously allowing monitoring of early myofibrillogenesis in the selected myocytes

The long-term survival of in vitro engineered nervous tissue derived from the specific neural differentiation of mouse embryonic stem cells.

Embryonic stem cells (ESCs) offer attractive prospective as potential source of neurons for cell replacement therapy in human neurodegenerative diseases. Besides, ESCs neural differentiation enables in vitro tissue engineering for fundamental research and drug discovery aimed at the nervous system. We have established stable and long-term three-dimensional (3D) culture conditions which can be used to model long latency and complex neurodegenerative diseases. Mouse ESCs-derived neural progenitor cells generated by MS5 stromal cells induction, result in strictly neural 3D cultures of about 120-mum thick, whose cells expressed mature neuronal, astrocytes and myelin markers. Neurons were from the glutamatergic and gabaergic lineages. This nervous tissue was spatially organized in specific layers resembling brain sub-ependymal (SE) nervous tissue, and was maintained in vitro for at least 3.5 months with great stability. Electron microscopy showed the presence of mature synapses and myelinated axons, suggesting functional maturation. Electrophysiological activity revealed biological signals involving action potential propagation along neuronal fibres and synaptic-like release of neurotransmitters. The rapid development and stabilization of this 3D cultures model result in an abundant and long-lasting production that is compatible with multiple and productive investigations for neurodegenerative diseases modeling, drug and toxicology screening, stress and aging research.

Properties of a risk measure derived from ruin theory

This paper studies a risk measure inherited from ruin theory and investigates some of its properties. Specifically, we consider a value-at-risk (VaR)-type risk measure defined as the smallest initial capital needed to ensure that the ultimate ruin probability is less than a given level. This VaR-type risk measure turns out to be equivalent to the VaR of the maximal deficit of the ruin process in infinite time. A related Tail-VaR-type risk measure is also discussed.

Rôle de la bradykinine dans l'hypotension induite par le fragment actif dérivé du facteur XII [Role of bradykinin in hypotension induced by the active factor derived from factor XII]

The active fragment derived from factor XII (factor XIIf) was purified from human plasma and administered intravenously to normotensive conscious rats. Factor XIIf-mediated hypotension was dose-dependent and augmented by pretreatment with captopril, an inhibitor of the angiotensin I- and bradykinin-processing enzyme. In contrast, factor XIIf-induced hypotension was not enhanced by blockade of the renin-angiotensin system by saralasin, a competitive antagonist of angiotensin II at the vascular receptor level. These results suggest that factor XIIf-mediated hypotension is due to the formation of bradykinin.

Vertebrate and nematode genes coding for yolk proteins are derived from a common ancestor.

One of the most obvious characteristics of the egg cells of oviparous animals is their large size resulting to a major extent from the deposition of nutritional reserves, mainly constituted of yolk proteins. In general, these are derived from a precursor called vitellogenin, which undergoes posttranslational modifications during secretion and during transport into and storage within the oocytes. Comparative analysis of the structural organization of the vitellogenin gene and of its product in different species shows that the vitellogenin gene is very ancient and that in vertebrates the gene may have more resemblance to the earliest gene than in invertebrates.

Distribution profile of zwitterions and hydrolysis of esters derived from N-benzylpiperazine

Résumé Les esters sont des agents thérapeutiques largement utilisés comme médicaments et prodrogues. Leurs dégradation est chimique et enzymatique. Le Chapitre IV de cette thèse a comme objet l'hydrolyse chimique de plusieurs dérivés esters du 2,3-dimethoxyphenol. Des composés modèles ont été synthétisés dans le but de déterminer leur mécanismes de dégradation. Les profils d'ionisation et d'hydrolyse de ces composés ont permis d'identifier la présence d'une catalyse intramoléculaire basique par un atome d'azote non-protoné. Les effets électroniques exercés par les groupes phenylethenyle et phenylcyclopropyle influencent également la vitesse d'hydrolyse des esters. La résolution des problèmes liés à l'adsorption et la perméation est devenue à nos jours l'étape limitante dans la conception de nouveaux médicaments car de trop nombreux candidats prometteurs ont échoué à cause d'une mauvaise biodisponibilité. La lipophilie décrit le partage d'un médicament entre une membrane lipidique et son environnement physiologique aqueux, et de ce fait elle influence sa pharmacocinétique. Des études récents ont mis en évidence l'importance de la détermination de la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Le Chapitre V de cette thèse est centré sur une classe particulière de composés ionisables, les zwitterions. Plusieurs methoxybenzylpiperazines de nature zwitterionique ont été étudiées. Leurs profils d'ionisation ont montré que dans un large intervalle de pH, l'espèce prédominante est le zwitterion. Les profils de lipophilie ont montré que leur lipophilie est plus élevée que celles des zwitterions courants. Une interaction électrostatique entre l'oxygène du carboxylate et l'azote protoné est responsable de ce profil et rend la plupart des zwitterions non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux aspects peuvent favoriser le passage de la barrière hémato-éncephalique. Les données biologiques ont par la suite confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Résumé large public Les esters sont des composés souvent rencontrés en chimie thérapeutique. Ils sont dégradés en milieu aqueux par une réaction d'hydrolyse, avec ou sans la participation d'enzymes. Dans ce travail de thèse, une série d'esters ont été étudiés dans le but d'établir une relation entre leur structure et les mécanismes responsables de leur dégradation chimique. Il a été prouvé que la dégradation est accélérée par un atome d'azote non-protoné. D'autres mécanismes peuvent intervenir en fonction du pH du milieu. La présence d'une liaison simple ou double ou d'un groupe phenylcyclopropyle peut également influencer la vitesse de dégradation. Il est essentiel, dans la conception de nouveaux médicaments, d'optimiser les étapes qui influencent leur distribution dans le corps. Ce dernier peut être visualisé comme une série infinie de compartiments aqueux séparés par des membranes lipidiques. La lipophilie est une propriété moléculaire importante qui décrit le passage des barrières rencontrées par les médicaments. Des études récentes ont mis en évidence l'importance de déterminer la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Dans ce travail de thèse a été étudiée une série particulière de composés ionisables , les zwitterions. Une relation a été établie entre leur structure et leur proprietés physico-chimiques. Une lipophilie plus élevée par rapport à celle des zwitterions courants a été trouvée. Une interaction entre les groupes chargés des zwitterions étudiés est responsable de ce comportement inattendu et rend la plupart d'entre eux non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux facteurs peuvent favoriser la pénétration cérébrale. Les données biologiques ont confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Summary Esters are often encountered in medicinal chemistry. Their hydrolysis may be chemical as well as enzymatic. Chapter IV of this manuscript provides a mechanistic insight into the chemical hydrolysis of a particular series of basic esters derived from 2,3-dimethoxyphenol. Their ionization and pH-rate profiles allowed to identify the presence of an intramolecular base catalysis by a non-protonated nitrogen atom. Electronic effects exerted by the phenylethenyl and phenylcyclopropyl groups that are present in the structure of the esters also influenced their rate of hydrolysis. Numerous works in the literature witness of the importance of lipophilicity in determining the fate of a drug. Most published partition coefficients are those of neutral species. In contrast, no exhaustive treatment of the lipophilicity of charged molecules is available at present, and a lack of information characterizes in particular zwitterions. Chapter V of this manuscript provides an insight into the physicochemical parameters of a series of zwitterionic methoxybenzylpiperazines. Their ionization profiles showed that they exist predominantly in the zwitterionic form in a broad pH-range. An electrostatic interaction between the oxygen of the carboxylate and the protonated nitrogen atom is increases the lipophilicity of the investigated zwitterions, and prevents the majority of them to express their hydrogen-bonding capacity. These two aspects may favor the crossing of the blood-brain barrier. The available ratios PSt/PSf measured in vitro have confirmed this point for a number of compounds.

Comparison of Roadway Roughness Derived from LIDAR and SFM 3D Point Clouds, HR-3001, 2015

This report describes a short-term study undertaken to investigate the potential for using dense three-dimensional (3D) point clouds generated from light detection and ranging (LIDAR) and photogrammetry to assess roadway roughness. Spatially continuous roughness maps have potential for the identification of localized roughness features, which would be a significant improvement over traditional profiling methods. This report specifically illustrates the use of terrestrial laser scanning (TLS) and photogrammetry using a process known as structure from motion (SFM) to acquire point clouds and illustrates the use of these point clouds in evaluating road roughness. Five roadway sections were chosen for scanning and testing: three gravel road sections, one portland cement concrete (PCC) section, and one asphalt concrete (AC) section. To compare clouds obtained from terrestrial laser scanning and photogrammetry, the coordinates of the clouds for the same section on the same date were matched using open source computer code. The research indicates that the technologies described are very promising for evaluating road roughness. The major advantage of both technologies is the large amount of data collected, which allows the evaluation of the full surface. Additional research is needed to further develop the use of dense 3D point clouds for roadway assessment.

Estimating soybean crop areas using spectral-temporal surfaces derived from MODIS images in Mato Grosso, Brazil

The objective of this work was to evaluate the application of the spectral-temporal response surface (STRS) classification method on Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS, 250 m) sensor images in order to estimate soybean areas in Mato Grosso state, Brazil. The classification was carried out using the maximum likelihood algorithm (MLA) adapted to the STRS method. Thirty segments of 30x30 km were chosen along the main agricultural regions of Mato Grosso state, using data from the summer season of 2005/2006 (from October to March), and were mapped based on fieldwork data, TM/Landsat-5 and CCD/CBERS-2 images. Five thematic classes were considered: Soybean, Forest, Cerrado, Pasture and Bare Soil. The classification by the STRS method was done over an area intersected with a subset of 30x30-km segments. In regions with soybean predominance, STRS classification overestimated in 21.31% of the reference values. In regions where soybean fields were less prevalent, the classifier overestimated 132.37% in the acreage of the reference. The overall classification accuracy was 80%. MODIS sensor images and the STRS algorithm showed to be promising for the classification of soybean areas in regions with the predominance of large farms. However, the results for fragmented areas and smaller farms were less efficient, overestimating soybean areas.

Heart rate variability derived from exercise ECG in the detection of coronary artery disease.

Physiol Meas. 2007 Oct;28(10):1189-200. Epub 2007 Sep 18.

Pupil responses derived from outer and inner retinal photoreception are normal in patients with hereditary optic neuropathy.

We compared the pupil responses originating from outer versus inner retinal photoreception between patients with isolated hereditary optic neuropathy (HON, n = 8) and healthy controls (n = 8). Three different testing protocols were used. For the first two protocols, a response function of the maximal pupil contraction versus stimulus light intensity was generated and the intensity at which half of the maximal pupil contraction, the half-max intensity, was determined. For the third protocol, the pupil size after light offset, the re-dilation rate and re-dilation amplitude were calculated to assess the post-light stimulus response. Patients with HON had bilateral, symmetric optic atrophy and significant reduction of visual acuity and visual field compared to controls. There were no significant mean differences in the response curve and pupil response parameters that reflect mainly rod, cone or melanopsin activity between patients and controls. In patients, there was a significant correlation between the half-max intensity of the red light sequence and visual field loss. In conclusion, pupil responses derived from outer or inner retinal photoreception in HON patients having mild-to moderate visual dysfunction are not quantitatively different from age-matched controls. However, an association between the degree of visual field loss and the half-max intensity of the cone response suggests that more advanced stages of disease may lead to impaired pupil light reflexes.