Journal of Experimental Biology

Điện cực thép không gỉ được cấy gần các tế bào Mauthner (M-cells) bên trái hoặc bên phải của cá vàng để xác định liệu những tế bào này có thể khởi phát phản xạ giật mình khi bị kích thích bởi âm thanh tần số sin ngắn hay không. Các bản ghi điện thế ngoài của M-cell được thu thập trong thời gian của 10 thí nghiệm. Cá có cấy ghép lâu dài được cho bơi tự do và tiếp xúc với ít nhất 10 kích thích âm thanh liên tiếp, mỗi kích thích bao gồm 2 chu kỳ của 200 Hz. Bảy mươi ba phản ứng giật mình đã được phân tích. Trong 34 trường hợp, điện cực M-cell được cấy nằm đối bên với cơ bắp co giãn, và trong mỗi trường hợp này, một xung M-cell xuất hiện trước phản ứng EMG 1,1-2,1 ms. Trong 39 trường hợp còn lại, điện cực nằm bên cùng với cơ bắp chủ động, và chỉ có một lần xung M-cell kích hoạt trong các thử nghiệm này. Không có phản ứng giật mình và không có kích hoạt M-cell trong 52 thí nghiệm bổ sung. Vì M-cell kích hoạt các nơron vận động đối bên, kết quả chỉ ra rằng nó chịu trách nhiệm cho việc khởi phát phản xạ giật mình.

Mechanical unloading of bone causes an imbalance in bone formation and resorption leading to bone loss and increased fracture risk. Black bears(Ursus americanus) are inactive for up to six months during hibernation, yet bone mineral content and strength do not decrease with disuse or aging. To test whether hibernating bears have biological mechanisms to prevent disuse osteoporosis, we measured the serum concentrations of hormones and growth factors involved in bone metabolism and correlated them with the serum concentration of a bone formation marker (osteocalcin). Serum was obtained from black bears over a 7-month duration that included periods of activity and inactivity. Both resorption and formation markers increased during hibernation, suggesting high bone turnover occurred during inactivity. However, bone formation appeared to be balanced with bone resorption. The serum concentration of parathyroid hormone (PTH) was higher in the hibernation(P=0.35) and post-hibernation (P=0.006) seasons relative to pre-hibernation levels. Serum leptin was lower (P<0.004)post-hibernation relative to pre-hibernation and hibernation periods. Insulin-like growth factor I (IGF-I) decreased (P<0.0001) during hibernation relative to pre-hibernation and reached its highest value during remobilization. There was no difference (P=0.64) in 25-OH vitamin D between the three seasons. Serum osteocalcin (bone formation marker) was significantly correlated with PTH, but not with leptin, IGF-I or 25-OH vitamin D. Osteocalcin and PTH were positively correlated when samples from all seasons were pooled and when only hibernation samples were considered, raising the possibility that the anabolic actions of PTH help maintain bone formation to prevent disuse osteoporosis. Prostaglandin E2 (PGE2)release from MC3T3 osteoblastic cells was significantly affected by treatment with bear serum from different seasons (i.e. hibernation versus active periods). The seasonal changes in PGE2 release showed trends similar to the seasonal changes in serum IGF-I. Since both PGE2 and IGF-I are associated with collagenous bone formation, it is possible that seasonal changes in a circulating factor influence IGF-I levels in vivo in bears and PGE2 release in osteoblastic cells in vitro. The significant decrease in serum leptin following arousal from hibernation may promote bone formation during remobilization, assuming there is a similar decrease in intracerebroventricular leptin. These findings support the idea that seasonal changes in the concentration of circulating molecules help regulate bone formation activity and may be important for preventing disuse osteoporosis in bears.

The present study aimed to analyze adiposity heterogeneity and the role of liver X receptor (LXRα) and peroxisome proliferator-activated receptors(PPARs) as targets of tumour necrosis factor-α (TNFα) in gilthead sea bream (Sparus aurata L.). The screening of 20 fish at the beginning of the warm season identified two major groups with fat and lean phenotypes. Fat fish showed increased liver and mesenteric fat depots. This increased adiposity was concurrent in the adipose tissue to enhanced expression of lipoprotein lipase (LPL) whereas mRNA levels of the hormone-sensitive lipase (HSL) remained almost unchanged. The resulting LPL/HSL ratio was thereby highest in fat fish, which suggests that this group of fish has not reached its peak fat storage capacity. This is not surprising given the increased expression of PPARγ in the absence of a counter-regulatory raise of TNFα. However, this lipolytic cytokine exerted dual effects in primary adipocyte cultures that differ within and between lean and fat fish. One set of fat fish did not respond to TNFαtreatment whereas a second set exhibited a lipolytic response (increased glycerol release) that was apparently mediated by the downregulated expression of PPARβ. In lean fish, TNFα exerted a strong and non-transcriptionally mediated lipolytic action. Alternatively, TNFαwould inhibit lipid deposition via the downregulated expression of adipogenic nuclear factors (PPARγ and LXRα). TNFα targets are therefore different in fish with lean and fat phenotypes, which is indicative of the complex network involved in the regulation of fish lipid metabolism.

In order to ascribe a blood feeding function to the saliva of mosquitoes, we determined whether this secretion may limit the initial probing phase of biting behaviour. The probing of hosts was indeed prolonged when the salivary ducts were severed, but this prolongation was absent when mosquitoes were fed on an artificial meal contained beneath a membrane. In vitro, turbidometric assays demonstrated that saliva inhibits the ADP-and collagen-mediated aggregation of platelets. ATP and ADP were hydrolysed by saliva, and this apyrase activity explains, in part, the observed effect upon platelets. We conclude that the saliva of mosquitoes functions by facilitating location of blood vessels.

Phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) là một enzyme giới hạn tốc độ trong quá trình sinh đường mới ở gan và do đó đóng vai trò trung tâm trong cân bằng đường huyết. Mục tiêu của nghiên cứu này là phân tích sự điều hòa dinh dưỡng của biểu hiện gen PEPCK ở cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss), loài được biết đến với khả năng sử dụng carbohydrate từ thực phẩm kém. Một cDNA PEPCK gan toàn bộ chiều dài (2637 cặp base với một khung đọc mở giả định mã hóa một protein gồm 635 amino acid) đã được nhân bản và cho thấy sự tương đồng cao với PEPCK của động vật có vú. Sự hiện diện của một tín hiệu peptide giả định, đặc thù cho một dạng PEPCK loại ti thể, trong chuỗi amino acid suy luận cho thấy rằng gen PEPCK này mã hóa cho một dạng ti thể. Trong các mô sinh đường mới như gan, thận và ruột, gen PEPCK này được biểu hiện ở mức cao và, trong gan, chúng tôi không tìm thấy sự điều hoà biểu hiện gen PEPCK bởi carbohydrate từ thực phẩm. Những kết quả này gợi ý rằng bước đầu tiên của đường sinh gluconeogen ở gan của cá hồi vân vẫn hoạt động bình thường và rất tích cực không phụ thuộc vào lượng carbohydrate trong thực đơn.

Nghiên cứu đã xem xét sự sống sót của Artemia salina trưởng thành trong các môi trường khác nhau. Sự tồn tại lâu dài chỉ có thể xảy ra trong các môi trường mà các muối natri nhất định (chủ yếu là NaCl) chiếm ưu thế. Một số chất được tìm thấy có độc tính cao. Đã được xác nhận rằng độc tính cao của ion kali có thể được đối kháng bởi ion natri. Các kết quả chỉ ra rằng động vật có khả năng thẩm thấu đáng kể.

Artemia liên tục nuốt trung gian của nó, dù là siêu trương, đồng trương hay nhược trương so với dịch máu, và hấp thu nước từ lòng ruột. Áp suất thẩm thấu của dịch trong lòng ruột lớn hơn đáng kể so với dịch máu, nhưng trong các môi trường có nồng độ cao hơn lại thấp hơn nhiều so với môi trường. Điều này cho thấy một lượng lớn NaCl phải đi qua biểu mô ruột vào dịch máu. Nồng độ của cả ion natri và clorua trong dịch ruột luôn ít hơn so với trong dịch máu, cho thấy rằng phải có sự hấp thu chủ động NaCl qua biểu mô ruột. 4. Người ta cho rằng ruột của Artemia đã được thích nghi như một cơ chế cho sự hấp thu nước chủ động, kiểm soát cân bằng nước và ngăn ngừa mất nước trong môi trường siêu trương. 5. Sự thích nghi để duy trì cân bằng NaCl và nước ở Artemia được so sánh với những gì được tìm thấy ở cá biển, và cho thấy cực kỳ tương tự.

Nghiên cứu quá trình hấp thụ các ion bạc của Artemia đã được tiến hành. Sự nhuộm màu được khu biệt ở mười cặp nhánh đầu tiên. Không có sự nhuộm màu ở cặp nhánh thứ mười một hay bất kỳ phần nào khác của động vật. Sự hấp thụ bạc là do sự kết tủa thụ động hoàn toàn của AgCl trong lớp cắt nhánh. Các tác động của dung dịch KMnO4 và methylene xanh cũng đã được nghiên cứu. Tác động của chúng được khu biệt ở biểu mô dưới lớp cắt của mười cặp nhánh đầu tiên. Kết luận rằng tất cả các phản ứng nhuộm này chứng minh rằng lớp cắt trên mười cặp nhánh đầu tiên là phần duy nhất của lớp cắt bên ngoài có tính thấm đáng kể. Những động vật có biểu mô nhánh bị hư hỏng do sự tiếp xúc ngắn với dung dịch KMnO4 bão hòa đã mất khả năng điều tiết thẩm thấu. Chúng gần như isoton với môi trường của mình, và phạm vi nồng độ bên ngoài chịu đựng được bị thu hẹp nhiều. Trạng thái đẳng trương này không đơn thuần là do tăng tính thấm, mà là do sự phá hủy đặc thù của cơ chế bình thường bài tiết NaCl trong môi trường thẩm thấu cao. Mối tương quan giữa các hiệu ứng sinh lý của việc điều trị KMnO4 với việc hư hỏng khu biệt rõ ràng và bằng chứng về tính thấm khu biệt chỉ ra rằng biểu mô của mười cặp nhánh đầu tiên là nơi bài tiết NaCl chủ động trong môi trường thẩm thấu cao, và có thể nhận từ môi trường thẩm thấu thấp. Sự phát triển của cơ chế này được truy tìm. Trong giai đoạn nauplii, cơ quan lưng dường như liên quan đến việc bài tiết NaCl. Khi các nhánh phát triển, cơ quan lưng bị thoái hóa.

Đã có khả năng thích nghi Artemia với môi trường nước biển biến đổi từ 0,26% NaCl đến nước muối kết tinh. Trong nước ngọt hoặc nước cất, sự sống sót tương đối ngắn. Áp suất thẩm thấu của dịch máu khá độc lập với môi trường và chỉ tăng nhẹ khi môi trường được làm đậm đặc hơn. Trong môi trường có nồng độ cao hơn, dịch máu rất nhược trương. Trong môi trường loãng hơn 25% nước biển, dịch máu trở nên đồng trương. Trong nước cất, nồng độ dịch máu giảm nhanh. Dịch máu của ấu trùng từ nước biển là nhược trương. Nồng độ natri, kali, magiê và ion clorua trong dịch máu đã được xác định. Phần lớn áp suất thẩm thấu của dịch máu được giải thích bởi các ion natri và clorua. Tỷ lệ ion của dịch máu khá ổn định và rất khác biệt so với môi trường. Nồng độ ion trong toàn thể sinh vật đã được nghiên cứu. Không gian clorua rất cao. Những thay đổi trong áp suất thẩm thấu của dịch máu xảy ra khi nồng độ môi trường được điều chỉnh chủ yếu là do sự di chuyển của NaCl vào hoặc ra khỏi cơ thể hơn là sự di chuyển của nước. Bằng chứng được thu thập để cho thấy một mức độ thẩm thấu đáng kể tồn tại. Phần lớn khả năng thẩm thấu được tập trung ở biểu mô ruột, bề mặt ngoài ít thẩm thấu hơn nhiều. Rõ ràng là Artemia phải có cơ chế có thể tích cực bài tiết NaCl và nạp nước trong môi trường đồng trương. Đã chứng minh rằng Artemia có thể giảm áp suất thẩm thấu của dịch máu bằng cách bài tiết NaCl từ dịch máu ngược lại với gradient nồng độ.

Na+/H+ antiporters are integral membrane proteins that exchange Na+ for H+ across the cytoplasmic membrane and many intracellular membranes. They are essential for Na+, pH and volume homeostasis, which are crucial processes for cell viability. Accordingly, antiporters are important drug targets in humans and underlie salt-resistance in plants. Many Na+/H+ antiporters are tightly regulated by pH. Escherichia coli NhaA Na+/H+ antiporter, a prototype pH-regulated antiporter,exchanges 2 H+ for 1 Na+ (or Li+). The NhaA crystal structure has provided insights into the pH-regulated mechanism of antiporter action and opened up new in silico and in situavenues of research. The monomer is the functional unit of NhaA yet the dimer is essential for the stability of the antiporter under extreme stress conditions. Ionizable residues of NhaA that strongly interact electrostatically are organized in a transmembrane fashion in accordance with the functional organization of the cation-binding site, `pH sensor', the pH transduction pathway and the pH-induced conformational changes. Remarkably,NhaA contains an inverted topology motive of transmembrane segments, which are interrupted by extended mid-membrane chains that have since been found to vary in other ion-transport proteins. This novel structural fold creates a delicately balanced electrostatic environment in the middle of the membrane,which might be essential for ion binding and translocation. Based on the crystal structure of NhaA, a model structure of the human Na+/H+ exchanger (NHE1) was constructed, paving the way to a rational drug design.