Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminación ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperíodo exterior a través de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la vía de formación de imágenes e involucra a las células ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta vía es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de actividad, el sueño y la supresión de melatonina pineal. La retina contiene además un reloj autónomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquímicas y fisiológicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiología a los cambios lumínicos a lo largo del ciclo día-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endógenos que generan variaciones diarias en la biosíntesis de fosfolípidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles máximos durante el día (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aún más, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a través de una cascada bioquímica de fototransducción similar a la de invertebrados y que involucra la activación de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en dónde solo las CGRs son postmitóticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificación de células ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homología con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdoméricos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de células fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarían que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarían la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentación. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la población de CGRs podría contribuir al control temporal de la fisiología del organismo y regulación de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulación por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrínseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransducción fundamentalmente la vía de los fosfoinosítidos y la activación de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquímicos y farmacológicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la síntesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP cíclico, la inducción de genes tempranos y la regulación de la actividad NAT, enzima clave en la síntesis de melatonina; y c) Investigar la percepción de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronización de los ritmos diarios de alimentación, la síntesis de melatonina y la expresión génica en animales expuestos a estimulación lumínica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitirán construir el espectro de acción de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenómeno. Este proyecto profundizará el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquímica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneración del cromóforo utilizado.

Ganadería de precisión 1. Desarrollo de un sistema electrónico para construir matrices genealógicas aplicables al mejoramiento animal en diversas especies (Programa: sustentabilidad productiva de pequeños rumiantes en áreas desfavorables - supprad).

El mejoramiento animal tiene como función modificar genéticamente una población animal con un fin económico determinado. Las herramientas que se utilizan son: evaluación genética, selección y/o esquemas de apareamiento. La evaluación genética se realiza obteniendo información (marcadores) que predice el genotipo del animal que no es registrable directamente. Estos marcadores son el fenotipo o información física del animal y algún predictor del genotipo que puede ser un marcador químico o la relación de parentesco con otro animal (padre-madre, hermanos, progenie). El uso de los marcadores genéticos para determinar la genealogía está en desarrollo actualmente pero resulta extremadamente costoso para ciertos niveles de producción. Por otra parte, los dispositivos electrónicos ensayados hasta el momento no han resultado muy eficientes, por lo tanto se propone para este proyecto desarrollar un sistema electrónico de identificación animal que permita construir matrices de genealogía para la evaluación genética de reproductores de las diferentes especies en condiciones de producción extensivas. El proyecto se desarrollará entre especialistas en Mejoramiento Animal e Ingenieros Electrónicos, en un aporte multidisciplinario a la solución del problema de establecer la filiación a través del armado del par macho-hembra durante el servicio natural de las distintas especies y el par madre-cría en algún momento luego del parto. La solución propuesta consiste en la implementación de dispositivos electrónicos activos (microcontrolador y tranceptor de radiofrecuencia alimentados a batería) dispuestos como nodos de una red de sensores inalambricos. Estos dispositivos serán colocados a través de collares en los animales tomados como objeto de estudio y mediante el continuo intercambio de informacion entre ellos se generará una matriz de datos que permita a posterior establecer la relación que existe entre ellos a traves de la determinacion de la periodicidad de sus cercanías relativas.

Resistencia a los antihelminticos. La necesidad de desarrollar tecnologías innovativas y sustentables para limitar su expansión y mantener la productividad, la salud y el bienestar animal.

Durante las últimas cuatro décadas la disponibilidad de drogas económicas y muy eficientes llevaron a un uso exclusivo de alternativas químicas para el control de los parásitos en los animales domésticos. En los rumiantes, los antihelmínticos por ejemplo, se constituyeron en insumos de producción indispensables para mantener los altos niveles de eficiencia en la productividad animal. Sin embargo, actualmente la presencia y desarrollo en aumento de poblaciones parasitarias resistentes esta comprometiendo seriamente la sustentabilidad de estas alternativas de control. La resistencia a los antiparasitarios es ahora reconocida globalmente como una de las mayores amenazas para la salud de los animales domésticos basados en sistemas pastoriles. Debido a que actualmente el control químico permanece irremplazable en términos de eficacia y practicidad, el presente proyecto montará un sistema de investigación diagnóstica temprana de estos fenómenos de resistencia para limitar el impacto negativo sobre la productividad, salud y bienestar animal. Así mismo nosotros esperamos cambiar las actuales prácticas de tratamientos masivos por tratamientos selectivos que reduzcan (al menos en un 50 %) el uso de drogas antiparasitarias manteniendo la eficacia de las mismas y la sustentabilidad del control sin afectar la performance animal.

PRODUCCIÓN DE BIOMASA FORESTAL, FORRAJERA Y CAPACIDAD SUSTENDORA ANIMAL EN SISTEMAS SILVOPASTORILES DE LA LLANURA ONDULADA Y SIERRA DE COMECHINGONES EN EL CENTRO DE ARGENTINA.

Identificación y caracterización del problema: En Córdoba la llanura ondulada y la sierra de comechingones los problemas ambientales y productivos han comenzado manifestarse. En la llanura ondulada, 700.000 has de tierras se encuentran sujetas a severos procesos de erosión hídrica, generando perdida de suelos y disminución de la producción en los sistemas agrícolo-ganaderos. En la Sierra de Comechingones (300.000 ha), las plantaciones de pinos sobre pastizales naturales presentan escaso o nulo manejo silvicultural con lo que se obtiene madera de baja calidad y baja capacidad sustentadora animal cuando el pastoreo se practica en estas plantaciones. Objetivos generales: Validar funciones de crecimiento para la especie forestal Pinus elliottii y especies forrajeras en sistemas silvopastoriles con diferentes tratamientos siviculturales ((densidad de plantación, podas y raleos) destinados a obtener alta calidad de madera y capacidad sustentadora animal en la llanura ondulada y sierra de comechingones del centro de Argentina. Materiales y métodos: Para el desarrollo del trabajo se utilizaran dos módulos, uno situado en la llanura ondulada y otro en la sierra de Comechingones. El módulo silvopastoril de la llanura ondulada se encuentra en el campo de docencia y experimentación Pozo del Carril, ubicado a los 32° 58’ LS y 64° 40’ LO, a 550 m.s.n.m, Las situaciones que se evaluaran en este modulo serán: Pastoreo en callejones de 21 m, Pastoreo en callejones de 12m y un testigo sin árboles. Se aplicaran tratamientos de poda y raleo con la intensidad que corresponda a cada caso. El modulo silvopastoril en el ambiente sierra de comechingones se encuentra en el campo de experimentación y docencia “Las Guindas” ubicado a los 32° 35´ 9.64” S y 64° 43´ 66” O, a 1063 msnm. Las situaciones que se evaluaran en este modulo serán: Pastoreo en plantaciones (3x3 m), Pastoreo en plantaciones (3x4 m) y un testigo de pastizal serrano sin árboles. Se aplicaran tratamientos de poda y raleo con la intensidad que corresponda a cada caso. Para el cumplimiento de los objetivos propuestos un conjunto de determinaciones se realizaran en cada uno de los módulos propuestos: a)Determinación de volumen anual (m3/ha) de la especie leñosa Pinus elliottii . b) Parametrización y validación de una función de crecimiento de la biomasa forestal (m3/ha).. C) Estimación de la dinámica de crecimiento de copa de Pinus elliottii d) Determinación del grado de sombreamiento de Pinus elliottii para cada año del crecimiento e) Determinación de la producción de biomasa forrajera para diferentes posiciones del sistema silvopastoril g) Parametrización y validación de una función de producción de biomasa forrajera según grado de sombreamiento. h)Estimación de la capacidad sustentadora animal para los sistemas silvopastoriles bajo estudio. Resultados esperados: Sobre la base información secundaria y de los datos que se obtengan durante los dos años del estudio permitiran modelar la dinamica de la produccion de madera de calidad, cantidad y calidad de forraje y la capacidad sustentadora animal en silvopastoriles adaptados a la región de llanura ondulada y sierras de Córdoba, los que podrán ser utilizados para la definición de la tecnología de implantación y manejo silvícola de sistemas silvopastoriles para las condiciones ambientales semejantes a las del ensayo. Importancia del proyecto: Los resultados del proyecto permitirán enriquecer el conocimiento de los profesionales dedicados al asesoramiento tecnico y productores que buscan alternativas técnicas amigables con el ambiente como asi tambien el enriquecimiento de las bases teoricas que reciben alumnosde de grado y posgrado en asignaturas que abordan esta temática.

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.Electrochemistry of substances of interest in agroalimentary and animal health systems. Development of electrochemical biosensors. Analytical applications.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente. Electrochemical reaction mechanisms of mycotoxins (toxic metabolites generated by fungi) citrinin (CIT), Patulin (PAT) and moniliformin (MON), natural antioxidants alpha, beta, gamma and delta tocopherols, flavonoids fisetin (FIS), morin (MOR), luteolin (LUT), rutin (RUT), butein (BUT), naringenin (NAR), miricetin (MIR) and steroid hormones estradiol (EDIOL), estrone (EONA) and estriole (ETRIOL) will be explored. On the other hand, electroanalytical techniques for the detection and quantification of these substrates in samples of natural matrices will be implemented. The design and characterization of enzymatic biosensors from peroxidases and/or from alkaline phosphatase for the determination of CIT and flavonoids, and also of inmunosensors for ochratoxin A (OTA) and PAT and hormones will be performed. For the anchor of enzymes and/or antibody, properties of electrodes modified by self assembled monolayers, carbon nanotubes and magnetic particles will be explored. Cyclic, square wave and adsorptive stripping voltammetries, electrochemical impedance spectroscopy, controlled potential electrolysis, uv-vis and IR, quartz crystal microbalance and high-resolution microcopies (SEM, TEM, AFM) will be used. The importance of this project is aimed at obtaining new electrochemical data for the indicated substrates and knowledge on the application of modified electrodes in preparation of biosensors and in the development of alternative techniques for the determination of the above-mentioned analytes.

GANADERÍA DE PRECISIÓN. DESARROLLO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA CONSTRUIR MATRICES GENEALÓGICAS APLICABLES AL MEJORAMIENTO ANIMAL EN DIVERSAS ESPECIES.

El mejoramiento animal tiene como función modificar genéticamente una población animal con un fin económico determinado. Las herramientas que se utilizan son: evaluación genética, selección y/o esquemas de apareamiento. La evaluación genética se realiza obteniendo información (marcadores) que predice el genotipo del animal que no es registrable directamente. Estos marcadores son el fenotipo o información física del animal y algún predictor del genotipo que puede ser un marcador químico o la relación de parentesco con otro animal. El uso de los marcadores genéticos para determinar la genealogía está en desarrollo actualmente pero resulta extremadamente costoso para ciertos niveles de producción. Los dispositivos electrónicos ensayados hasta el momento no han resultado muy eficientes, por lo tanto se propone para este proyecto desarrollar un sistema electrónico de identificación animal que permita construir matrices de genealogía para la evaluación genética de reproductores de las diferentes especies en condiciones de producción extensivas. El proyecto se desarrollará entre especialistas en mejoramiento animal e ingenieros electrónicos, en un aporte multidisciplinario a la solución del problema de establecer la filiación a través del armado del para macho-hembra durante el servicio natural de las distintas especies y el par madre-cría en algún momento luego del parto. La solución propuesta consiste en la implementación de dispositivos electrónicos activos (microcontrolador y tranceptor de radiofrecuencia alimentados a batería) dispuestos como nodos de una red de sensores inalambricos. Estos dispositivos serán colocados en los animales tomados como objeto de estudio, y mediante el continuo intercambio de informacion entre ellos se genera una matriz de datos que permita a posterior establecer la relación que existe entre ellos a traves de la determinacion de la periodicidad de sus cercanias relativas.

Resistencia a los antihelminticos. La necesidad de desarrollar tecnologías innovativas y sustentables para limitar su expansión y mantener la productividad, la salud y el bienestar animal.

Durante las últimas cuatro décadas la disponibilidad de drogas económicas y muy eficientes llevaron a un uso exclusivo de alternativas químicas para el control de los parásitos en los animales domésticos. La incuestionable ventajosa relación costo/beneficio en el uso de drogas antiparasitarias en los animales domésticos ha resultado en el uso masivo de las mismas. En los rumiantes, los antihelmínticos por ejemplo, se constituyeron en insumos de producción indispensables para mantener altos niveles de eficiencia en la productividad animal. Sin embargo, actualmente la presencia y desarrollo en aumento de poblaciones parasitarias resistentes a estas drogas está comprometiendo seriamente la sustentabilidad de estas alternativas de control. La resistencia a los antiparasitarios es ahora reconocida globalmente como una de las mayores amenazas para la salud y productividad de los animales domésticos basados en sistemas pastoriles. Debido a que actualmente el control químico permanece irremplazable en términos de eficacia y practicidad, el presente proyecto montará un sistema de investigación diagnóstica temprana de estos fenómenos de resistencia para limitar el impacto negativo sobre la productividad, salud y bienestar animal y para mejorar la eficiencia de los antiparasitarios actualmente disponibles. Así mismo, nosotros esperamos cambiar las actuales prácticas de tratamientos masivos por tratamientos selectivos que reduzcan (al menos en un 50 %) el uso de drogas antiparasitarias manteniendo la eficacia de las mismas y la sustentabilidad del control sin afectar la performance animal. La mayoría de las actividades del proyecto se focalizan en los herbívoros pero en forma adicional el mismo contempla actividades eventuales de investigación diagnóstica y determinaciones de susceptibilidad o resistencia a los antihelmínticos en pequeños animales.