Дисертації з теми "Bioenergetics"
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Spickett, Corinne Michelle. "NMR studies of cellular bioenergetics." Thesis, University of Oxford, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.257961.
Повний текст джерелаTrudel, Marc. "Bioenergetics and mercury dynamics in fish." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape2/PQDD_0035/NQ64684.pdf.
Повний текст джерелаTrudel, Marc. "Bioenergetics and mercury dynamics in fish." Thesis, McGill University, 1999. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=36723.
Повний текст джерелаHinsley, Shelley Ann. "Bioenergetics of desert birds (Sandgrouse : Peteroclididae)." Thesis, Cardiff University, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.316237.
Повний текст джерелаSmolkova, Katarina. "Non-canonical bioenergetics of the cell." Thesis, Bordeaux 2, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR21700/document.
Повний текст джерелаRésumé non disponible
Roach, Ty Noble Frederick. "Nonequilibrium Thermodynamics, Microbial Bioenergetics, and Community Ecology." Thesis, University of California, San Diego, 2019. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10827422.
Повний текст джерелаWhile it is clear that thermodynamics plays a nontrivial role in biological processes, exactly how this affects the macroscopic structuring of living systems is not fully understood. Thus, the objective of this dissertation was to investigate how thermodynamic variables such as exergy, entropy, and information are involved in biological processes such as cellular metabolism, ecological succession, and evolution. To this end, I have used a combination of mathematical modelling, in silico simulation, and both laboratory- and field-based experimentation.
To begin the dissertation, I review the basic tenets of biological thermodynamics and synthesize them with modern fluctuation theory, information theory, and finite time thermodynamics. In this review, I develop hypotheses concerning how entropy production rate changes across various time scales and exergy inputs. To begin testing these hypotheses I utilized a stochastic, agent-based, mathematical model of ecological evolution, The Tangled Nature Model. This model allows one to observe the dynamics of entropy production over time scales that would not be possible in real biological systems (i.e., 106 generations). The results of the model’s simulations demonstrate that the ecological communities generated by the model’s dynamics have increasing entropies, and that this leads to emergent order, organization, and complexity over time. To continue to examine the role of thermodynamics in biological processes I investigated the bioenergetics of marine microbes associated with benthic substrates on coral reefs. By utilizing both mesocosm and in situ experiments I have shown that these microbes change their power output, oxygen uptake, and community structure depending upon their available exergy.
Overall, the data presented herein demonstrates that ecological structuring and evolutionary change are, at least in part, determined by underlying thermodynamic mechanisms. Recognizing how physical processes affect biological dynamics allows for a more holistic understanding of biology at all scales from biochemistry, to ecological succession, and even long-term evolutionary change.
Ferng, Alice Shirong. "Cardiac Organogenesis: 3D Bioscaffolds, Bioenergetics and Regeneration." Diss., The University of Arizona, 2015. http://hdl.handle.net/10150/596090.
Повний текст джерелаLi, Zhaoqi Ph D. Massachusetts Institute of Technology. "Bioenergetics and metabolism of eukaryotic cell proliferation." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2020. https://hdl.handle.net/1721.1/130658.
Повний текст джерелаCataloged from the official PDF of thesis. "February 2021." Vita. Page 179 blank.
Includes bibliographical references.
Cellular growth and proliferation necessitates the transformation of cell-external nutrients into biomass. Strategies of biomass accumulation across the kingdoms of life are diverse and range from carbon fixation by autotrophic organisms to direct biomass incorporation of consumed nutrients by heterotrophic organisms. The goal of this dissertation is to better understand the divergent and convergent modes of metabolism that support biomass accumulation and proliferation in eukaryotic cells. We first determined that the underlying mechanism behind why rapidly proliferating cells preferentially ferment the terminal glycolytic product pyruvate is due to an intrinsic deficiency of respiration to regenerate electron acceptors. We tested this model across an assorted array of proliferating cells and organisms ranging from human cancer cells to the baker's yeast Saccharomyces cerevesiae. We next determined that a major metabolic pathway of avid electron acceptor consumption in the context of biomass accumulation is the synthesis of lipids. Insights from this work has led to the realization that net-reductive pathways such as lipid synthesis may be rate-limited by oxidative reactions. Lastly, we established the green algae Chlorella vulgaris as a model system to study the comparative metabolism of photoautotrophic and heterotrophic growth. We determined that heterotrophic growth of plant cells is associated with aerobic glycolysis in a mechanism that may be suppressed by light. Collectively, these studies contribute to a more holistic understanding of the bioenergetics and metabolic pathways employed by eukaryotic cells to accumulate biomass and lay the foundation for future studies to understand proliferative metabolism.
by Zhaoqi Li.
Ph. D. in Biochemistry
Ph.D.inBiochemistry Massachusetts Institute of Technology, Department of Biology
Hislop, Michael Stuart. "The effect of anabolic-androgenic hormones on postprandial triglyceridaemia and lipoprotein profiles in man." Master's thesis, University of Cape Town, 1997. http://hdl.handle.net/11427/26978.
Повний текст джерелаKrohn, Martha M. "Growth and bioenergetics of northern cod (Gadus morhua)." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp02/NQ49272.pdf.
Повний текст джерелаKirkwood, J. K. "Bioenergetics and growth in the kestrel (Falco tinnunculus)." Thesis, University of Bristol, 2010. http://hdl.handle.net/1983/43ff9ca2-39c3-493e-a671-0f0ae2a0756f.
Повний текст джерелаCarrier, Raeann Lynn. "Excitotoxicity and bioenergetics in Huntington's disease transgenic neurons." The Ohio State University, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1213361299.
Повний текст джерелаCui, Xiaoyu. "Regulation of Cellular Bioenergetics by Na/K-ATPase." University of Toledo Health Science Campus / OhioLINK, 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=mco1481294995657855.
Повний текст джерелаVidimce, Josif. "Impact of Hyperbilirubinaemia on Cholesterol Metabolism and Bioenergetics." Thesis, Griffith University, 2020. http://hdl.handle.net/10072/394687.
Повний текст джерелаThesis (PhD Doctorate)
Doctor of Philosophy (PhD)
School of Medical Science
Griffith Health
Full Text
Del, Sole Marianna <1981>. "Effect of hypoxia and hyperglycemia on cell bioenergetics." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amsdottorato.unibo.it/4732/1/Del_Sole_Marianna_tesi.pdf.
Повний текст джерелаI mitocondri hanno un ruolo fondamentale nella produzione di energia nella cellula, ma sono coinvolti anche in altri processi tra cui la produzione di ROS e l’apoptosi. Disfunzioni del metabolismo mitocondriale sono state associate a diversi disordini, tra cui: diabete di tipo II, malattia si Alzheimer, infiammazione, cancro ed ischemia cardiaca. Quando i livelli di ossigeno nella cellula diventano limitanti, la funzione mitocondriale viene modulata per consentire l’adattamento biologico. La via dell’AMP- activated protein kinase (AMPK) ha il compito di monitorare lo stato energetico della cellula mantenendo i livelli fisioligici di ATP/ADP. In seguito all’esposizione prolungata in ambiente ipossico, l’attivazione di HIF-1 e’ in grado di upregolare diversi geni coinvolti nella sopravvivenza cellulare a basse concentrazioni di ossigeno. In questo lavoro, e’ stata valutata la bioenergetica mitocondriale in fibroblasti primari coltivati a basse concentrazioni di ossigeno (1 % O2) per 72 ore; in particolare, abbiamo preso in considerazione l’organizzazione mitocondriale nella cellula e il loro contributo nel mantenere lo stato energetico cellulare. I nostri risultati indicano che l’esposizione prolungata all’ipossia causa una significativa riduzione della massa mitocondriale e della quantita’ dei complessi della fosforilazione ossidativa, nonostante le cellule siano in grado di mantenere i livelli intracellulari di ATP. Inoltre abbiamo studiato l’ipossia nel contesto patologico del diabete ed in particolare delle complicanze del diabete. E’ noto che l’iperglicemia e l’ipossia, dovuta ad ischemia a danni vascolari, hanno un ruolo importante nell’insorgenza delle complicanze del diabete. HIF-1α rappresenta uno stimolo nella rigenerazione delle ferite, in quanto stimola la vascolarizzazione e la migrazione dei cheranociti ed e’ stato ipotizzato che le cellule perdano la capacita’ di adattarsi e rispondere all’ipossia quando sono coltivate in presenza di elevate concentrazioni di glucosio (>25 mM). Abbiamo valutato il ruolo della destabilizzazione di HIF-1α nella produzione di ROS, considerati i principali responsabili della progressione del diabete.
Del, Sole Marianna <1981>. "Effect of hypoxia and hyperglycemia on cell bioenergetics." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amsdottorato.unibo.it/4732/.
Повний текст джерелаI mitocondri hanno un ruolo fondamentale nella produzione di energia nella cellula, ma sono coinvolti anche in altri processi tra cui la produzione di ROS e l’apoptosi. Disfunzioni del metabolismo mitocondriale sono state associate a diversi disordini, tra cui: diabete di tipo II, malattia si Alzheimer, infiammazione, cancro ed ischemia cardiaca. Quando i livelli di ossigeno nella cellula diventano limitanti, la funzione mitocondriale viene modulata per consentire l’adattamento biologico. La via dell’AMP- activated protein kinase (AMPK) ha il compito di monitorare lo stato energetico della cellula mantenendo i livelli fisioligici di ATP/ADP. In seguito all’esposizione prolungata in ambiente ipossico, l’attivazione di HIF-1 e’ in grado di upregolare diversi geni coinvolti nella sopravvivenza cellulare a basse concentrazioni di ossigeno. In questo lavoro, e’ stata valutata la bioenergetica mitocondriale in fibroblasti primari coltivati a basse concentrazioni di ossigeno (1 % O2) per 72 ore; in particolare, abbiamo preso in considerazione l’organizzazione mitocondriale nella cellula e il loro contributo nel mantenere lo stato energetico cellulare. I nostri risultati indicano che l’esposizione prolungata all’ipossia causa una significativa riduzione della massa mitocondriale e della quantita’ dei complessi della fosforilazione ossidativa, nonostante le cellule siano in grado di mantenere i livelli intracellulari di ATP. Inoltre abbiamo studiato l’ipossia nel contesto patologico del diabete ed in particolare delle complicanze del diabete. E’ noto che l’iperglicemia e l’ipossia, dovuta ad ischemia a danni vascolari, hanno un ruolo importante nell’insorgenza delle complicanze del diabete. HIF-1α rappresenta uno stimolo nella rigenerazione delle ferite, in quanto stimola la vascolarizzazione e la migrazione dei cheranociti ed e’ stato ipotizzato che le cellule perdano la capacita’ di adattarsi e rispondere all’ipossia quando sono coltivate in presenza di elevate concentrazioni di glucosio (>25 mM). Abbiamo valutato il ruolo della destabilizzazione di HIF-1α nella produzione di ROS, considerati i principali responsabili della progressione del diabete.
Cufí, González Sílvia. "Bioenergetics mechanism and autophagy in breast cancer stem cells." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2015. http://hdl.handle.net/10803/295461.
Повний текст джерелаThis is the first report demonstrating that autophagy is mechanistically linked to the maintenance of tumor cells expressing high levels of CD44 and low levels of CD24, which are typical of breast cancer stem cells. Our current findings provide new insight into how mitochondrial division is integrated into the reprogramming of the factors-driven transcriptional network that specifies the unique pluripotency of stem cells. Autophagy may control the de novo refractoriness of HER2 gene-amplified breast carcinomas to the monoclonal antibody trastuzumab (Herceptin). Accordingly, treatment with trastuzumab and chloroquine, as antimalarial drug and inhibitor of autophagy, radically suppresses tumor growth in a tumor xenograft completely refractory to trastuzumab in a mouse model. Adding chloroquine to trastuzumab-based regimens may therefore improve outcomes among women with autophagy-addicted HER2-positive breast cancer. This is a very exciting and highly promising area of cancer research, as pharmacologic modulation of autophagy appears to augment the efficacy of currently available anticancer regimens and opens the way to the development of new combinatorial therapeutic strategies that will hopefully contribute to cancer eradication.
Cerino, David Overton Anthony. "Bioenergetics and Trophic Impacts of Invasive Indo-Pacific Lionfish." [Greenville, N.C.] : East Carolina University, 2010. http://hdl.handle.net/10342/2724.
Повний текст джерелаMusgrove, Richard J. "The bioenergetics of the juvenile Yabbie (Cherax destructor Clark) /." Title page, table of contents and abstract only, 1994. http://web4.library.adelaide.edu.au/theses/09PH/09phm987.pdf.
Повний текст джерелаPapas, Klearchos Kyriacos. "Bioenergetics, metabolism, and secretion of immunoisolated endocrine cell preparations." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1996. http://hdl.handle.net/1853/11001.
Повний текст джерелаMetcalfe, John. "The physiology and bioenergetics of ultraendurance mountain bike racing." Thesis, University of Central Lancashire, 2011. http://clok.uclan.ac.uk/2824/.
Повний текст джерелаCui, Yibo. "Bioenergetics and growth of a teleost Phoxinus phoxinus (cyprinidea)." Thesis, Aberystwyth University, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.398264.
Повний текст джерелаCarr, Christopher E. (Christopher Edward) 1976. "The bioenergetics of walking and running in space suits." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2005. http://hdl.handle.net/1721.1/33088.
Повний текст джерелаIncludes bibliographical references (p. 185-195).
Space-suited activity is critical for human spaceflight, and is synonymous with human planetary exploration. Space suits impose kinematic and kinetic boundary conditions that affect movement and locomotion, and in doing so modify the metabolic cost of physical activity. Metabolic requirements, found to be significantly elevated in space-suited activity, are a major driver of the allowable duration and intensity of extravehicular activity. To investigate how space suited locomotion impacts the energetics of walking and running, I developed a framework for analyzing energetics data, derived from basic thermodynamics, that clearly differentiates between muscle efficiency and energy recovery. The framework, when applied to unsuited locomotion, revealed that the human run-walk transition in Earth gravity occurs when energy recovery for walking and running are approximately equal. The dependence of muscle efficiency on gravity -during locomotion and under a particular set of assumptions- was derived as part of the framework. Next, I collected and transformed data from prior studies of suited and unsuited locomotion into a common format, and performed regression analysis. This analysis revealed that in reduced gravity environments, running in space suits is likely to be more efficient, per unit mass and per unit distance, than walking in space suits. Second, the results suggested that space suits may behave like springs during running. To investigate the spring-like nature of space suit legs, I built a lower-body exoskeleton to simulate aspects of the current NASA spacesuit, the Extravehicular Mobility Unit (EMU).
(cont.) Evaluation of the exoskeleton legs revealed that they produce knee torques similar to the EMU in both form and magnitude. Therefore, space suit joints such as the EMU knee joint behave like non-linear springs, with the effect of these springs most pronounced when locomotion requires large changes in knee flexion such as during running. To characterize the impact of space suit legs on the energetics of walking and running, I measured the energetic cost of locomotion with and without the lower-body exoskeleton in a variety of simulated gravitational environments at specific and self- selected Froude numbers, non-dimensional parameters used to characterize the run-walk transition. Exoskeleton locomotion increased energy recovery and significantly improved the efficiency of locomotion, per unit mass and per unit distance, in reduced gravity but not in Earth gravity. The framework was used to predict, based on Earth gravity data, the metabolic cost of unsuited locomotion in reduced gravity; there were no statistical differences between the predictions and the observed values. The results suggest that the optimal space-suit knee-joint torque may be non-zero: it may be possible to build a 'tuned space suit' that minimizes the energy cost of locomotion. Furthermore, the observed lowering of the self-selected run-walk transition Froude number during exoskeleton locomotion is consistent with the hypothesis that the run-walk transition is mediated by energy recovery. The major contributions of the dissertation include: 1. A model that predicts metabolic cost in non-dimensional form for unsuited locomotion across running and walking and across gravity levels, 2.
(cont.) An assessment of historical data that reveals the effect of pressure suits on work output and the metabolic cost of locomotion, 3. A method of simulating a space suit using a lower-body exoskeleton, and methods for designing and characterizing the exoskeleton, 4. An explanation for the differences in the energetic costs of walking and running in space suits, 5. Evidence that there is an optimal space suit leg stiffness, perhaps an optimal space suit leg stiffness for a given gravity environment, 6. Evidence, mostly indirect, that energy recovery plays a role in gait switching.
by Christopher Edward Carr.
Sc.D.
O'Donnell, Justin Michael. "Nuclear Magnetic Resonance Studies of Bioenergetics and Intermediary Metabolism /." The Ohio State University, 1995. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu148793030468951.
Повний текст джерелаHope, Perdita Jane. "Regulation of food intake, body fat stores and energy balance in the marsupial Sminthopsis crassicaudata." Title page, contents and summary only, 2000. http://web4.library.adelaide.edu.au/theses/09PH/09phh7908.pdf.
Повний текст джерелаWallace, Bryan Patrick Spotila James R. "The bioenergetics and trophic ecology of leatherback turtles (Dermochelys coriacea) /." Philadelphia, Pa. : Drexel University, 2005. http://dspace.library.drexel.edu/handle/1860/513.
Повний текст джерелаVERA, YSRAEL MARRERO. "PREDICTING MERCURY CONCENTRATION IN TUCUNARÉ USING MASS BALANCE AND BIOENERGETICS." PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO, 2004. http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=6133@1.
Повний текст джерелаO mercúrio usado no garimpo do ouro na região amazônica é liberado para a atmosfera, solo e rios. Uma vez na atmosfera, o metal é oxidado e imediatamente se deposita. Na água, ocorre a transformação para o metilmercúrio principalmente pela ação de microrganismos. A formação do metilmercúrio aumenta a dispersão e biodisponibilidade do elemento no ambiente aquático. O metilmercúrio pode ser incorporado pelo plancton entrando, assim, na cadeia alimentar. A concentração do metal aumenta a medida que se ascende nos níveis tróficos da cadeia, atingindo os valores mais elevados em peixes carnívoros como o tucunaré. Dessa forma, as emissões de mercúrio provocam a contaminação dos recursos naturais e aumentam os riscos para a saúde dos consumidores habituais de pescado. O objetivo deste trabalho é testar um modelo de bioacumulação de mercúrio em peixes para estimar concentrações em predadores de topo da cadeia alimentar. O modelo pode ser usado como ferramenta para a gestão ambiental de ecossistemas aquáticos potencialmente contaminados com mercúrio. Este objetivo foi atingido através da combinação dos modelos de balanço de massa de Trudel e bioenergético de Wisconsin, aplicados em espécies tropicais do gênero Cichla (tucunaré) da bacia do rio Tapajós. O modelo bioenergético de Wisconsin foi usado para determinar as taxas de consumo de alimento a partir de dados de crescimento estimados. Os parâmetros usados nos modelos foram obtidos na literatura. A habilidade da modelagem na predição dos teores de mercúrio em tucunarés foi avaliada através da comparação com dados de campo obtidos nos anos 1992 e 2001, no rio Tapajós e no sistema de lagos Maicá. Os melhores resultados foram alcançados para os espécimes coletados no ano 1992, o que parece estar relacionado com uma melhor estimativa da concentração de mercúrio no alimento neste ano.
The mercury used in the artisanal mining (garimpo) of gold in the Amazon region is emitted to the atmosphere, soil and rivers. Once in the atmosphere, the metal is oxidized and immediately deposited. In the water, the transformation to methylmercury takes place mostly due to the action of microorganisms. The formation of methylmercury increases the dispersion and bioavailability of the element in the aquatic environment. The methylmercury can be assimilated by the plankton and enters the food chain. The concentration of the metal increases further up in the trophic levels of the chain and reaches the highest values in carnivorous fishes like tucunaré. Thus, the mercury emissions cause the contamination of natural resources and enhance the risks to the health of regular fish consumers. The objective of this work is to test a model for bioaccumulation of mercury in fishes. The model calculates concentrations in top predators of the food chain and can be used as a tool for the management of aquatic ecosystems potentially contaminated with mercury. This objective was accomplished through the combination of the Trudel mass balance and Wisconsin bioenergetics models, applied to tropical species of the Cichla (tucunaré) genre of the Tapajós river basin. The Wisconsin bioenergetics model was utilized to determine the rates of food consumption from estimated fish growth data. The parameters used in the models were found in the literature. The ability of the models to predict mercury contents in tucunarés was evaluated by comparison with the field data, obtained in 1992 and 2001, in the Tapajós River and in the Maicá lakes. The best results were attain ed for specimens collected in 1992 what seems to be related to a better estimate of mercury concentration in the food in this year.
Walton, Chase Mitchell. "The Role of Beta-Hydroxybutyrate in Altering Adipose Mitochondrial Bioenergetics." BYU ScholarsArchive, 2020. https://scholarsarchive.byu.edu/etd/8944.
Повний текст джерелаDowd, W. Wesley. "Metabolic Rates and Bioenergetics of Juvenile Sandbar Sharks (Carcharhinus plumbeus)." W&M ScholarWorks, 2003. http://www.vims.edu/library/Theses/Dowd03.pdf.
Повний текст джерелаCohen, Marc 1964. "Bioenergetics, information and acupuncture : an exploration of the links between acupuncture information, and bio-electromagnetism." Monash University, Dept. of Electrical and Computer Systems Engineering, 2000. http://arrow.monash.edu.au/hdl/1959.1/7851.
Повний текст джерелаDixit, Bhanumathi (Bonnie). "A temperature monitoring cushion for preventing the formation of ischial decubitus ulcers." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1988. http://hdl.handle.net/1853/14928.
Повний текст джерелаRossi, Alice. "Effects of Presenilin 2 mutations associated with Familial Alzheimer's Disease on mitochondrial bioenergetics." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2018. http://hdl.handle.net/11577/3426795.
Повний текст джерелаLa malattia di Alzheimer è un disturbo neurodegenerativo del sistema nervoso centrale. È, principalmente, una malattia sporadica; tuttavia in una piccola percentuale di casi è ereditata e dovuta a mutazioni autosomiche dominanti in tre diversi geni, che codificano per la Proteina Precursore dell’Amiloide (APP), per Presenilina1 (PS1) e per Presenilina2 (PS2). Le preseniline, principalmente localizzate nella membrana del reticolo endoplasmatico (RE), costituiscono la porzione catalitica del complesso enzimatico della ɣ-secretasi. Le stesse, oltre ad essere fondamentali per l’attività di questo complesso enzimatico, hanno molte funzioni che sono indipendenti dalla ɣ-secretasi; tra queste, la modulazione della crescita dei neuriti, dell’apoptosi, dell’autofagia, delle funzioni sinaptiche e dell’omeostasi del Ca2+. Il Ca2+ è un secondo messaggero intracellulare fondamentale, coinvolto in molteplici funzionalità cellulari; alterazioni dell'omeostasi del Ca2+ sono state proposte come eventi precoci in diverse malattie neurodegenerative, tra cui la malattia di Alzheimer. In particolare, è stato dimostrato che mutazioni in PS2 associate a forme familiari di Alzheimer (FAD) sono direttamente coinvolte in queste alterazioni. Nel nostro laboratorio è stato precedentemente dimostrato che l'espressione di PS2, sia della forma WT ma soprattutto delle forme mutate associate a FAD (come PS2-T122R), ma non di PS1, riduce il contenuto di Ca2 + nel RE principalmente inibendo l'attività della pompa SERCA. PS2, inoltre, aumenta la vicinanza fisica e funzionale di RE e mitocondri, favorendo il processo di trasferimento di Ca2+ tra i due organelli; tuttavia, a causa del suo effetto sulla [Ca2+] nel RE, che ha come conseguenza una minore quantità di Ca2 + disponibile per il rilascio nel citosol, la quantità di Ca2 + che entra nei mitocondri, dopo stimolazione, è ridotta. Sulla base del ruolo fondamentale svolto dal Ca2 + nella regolazione del metabolismo mitocondriale, nel lavoro presentato in questa tesi abbiamo esaminato i possibili effetti sulla funzionalità mitocondriale del complesso equilibrio tra alterazioni del contenuto di Ca2+ nel RE e l’aumento della vicinanza tra RE e mitocondri, indotti dall’espressione di forme mutate di PS2 legate a FAD. Per svolgere questo studio abbiamo utilizzato una linea cellulare di neuroblastoma (SH-SY5Y), cresciuta in un terreno contenente galattosio, invece di glucosio. Infatti, le cellule cresciute in un terreno che contiene galattosio aumentano il metabolismo mitocondriale, rendendo così questo protocollo sperimentale ottimale per evidenziare eventuali difetti mitocondriali. In cellule esprimenti FAD-PS2-T122R, cresciute in un terreno contenente glucosio o galattosio, sono stati misurati livelli totali di ATP cellulare minori rispetto a quelli di cellule di controllo. La riduzione di questo parametro era più evidente in cellule cresciute in terreno contenente galattosio, suggerendo possibili difetti mitocondriali indotti da PS2. Per studiare come la deregolazione del Ca2+, causata dall'espressione di PS2, possa influenzare il metabolismo mitocondriale, abbiamo indotto il rilascio di Ca2+ dal RE, a cui segue un aumento di Ca2+ nei mitocondri che conseguentemente stimola la produzione di ATP mitocondriale. A tal fine abbiamo utilizzato sia bradichinina, come stimolo massimale del recettore IP3, sia siero fetale di vitello (FCS), contenente fattori che inducono una stimolazione più fisiologica dello stesso recettore. In entrambe le condizioni, è stata osservata una riduzione nella produzione di ATP mitocondriale, misurata utilizzando luciferasi (in particolare la sonda mitocondriale), in cellule esprimenti FAD-PS2, ma non in cellule che esprimevano FAD-PS1. I difetti nella sintesi di ATP sono stati osservati in cellule SH-SY5Y, MEF, HT22 e in neuroni corticali di topi FAD-PS2-N141I (Tg, PS2.30H), utilizzando anche sonde per l’ATP basate su FRET (ATeam 1.03), contemporaneamente espresse nella matrice mitocondriale e nel nucleo. Abbiamo anche valutato se l’espressione di FAD-PS2 potesse influenzare la glicolisi; per fare questo, abbiamo espresso in cellule una luciferasi citosolica, per valutare l’ATP prodotta nel citoplasma, e abbiamo misurato l’acidificazione del mezzo extracellulare, come indice di glicolisi. Per entrambe i parametri, non abbiamo osservato alcuna differenza tra cellule esprimenti FAD-PS2 o di controllo. Per comprendere il meccanismo attraverso il quale PS2 causa la disfunzione mitocondriale osservata, data la nota deregolazione dell’omeostasi del Ca2+ indotta da PS2, abbiamo innanzitutto deciso di simulare la deplezione di Ca2+ nel RE causata dall’espressione di PS2 nelle cellule di controllo. Abbiamo usato due approcci diversi: da un lato abbiamo trattato le cellule di controllo con un inibitore della pompa SERCA (acido ciclopiazonico, CPA) per ridurre il contenuto di Ca2+ nel RE, dall’altro abbiamo sovraespresso una forma mutata di MICU1 (MICU1mut). In entrambi i casi abbiamo ottenuto una riduzione nell’entrata di Ca2+ nel mitocondrio, mimando perfettamente il difetto causato dall’espressione di FAD-PS2. Come atteso, il trattamento con CPA e l'overepressione di MICU1mut riducono notevolmente la produzione di ATP rispetto alle cellule di controllo non trattate. Ciononostante, a parità di Ca2+ che entra nel mitocondrio in cellule esprimenti o meno FAD-PS2, abbiamo misurato una minore produzione di ATP mitocondriale in cellule esprimenti forme mutate di PS2, rispetto ai controlli trattati con CPA o esprimenti MICU1mut. Tali risultati suggeriscono che i difetti nel metabolismo mitocondriale indotti dall’espressione di FAD-PS2 solo almeno in parte riconducibili alla riduzione del contenuto di Ca2+ nel RE, e quindi al suo ingresso nei mitocondri. Tuttavia, sono probabilmente coinvolti meccanismi aggiuntivi nelle disfunzioni mitocondriali osservate. Abbiamo, quindi, valutato l'attività della catena respiratoria misurando la velocità nel consumo di ossigeno (OCR). E’ stato così possibile osservare che sia il consumo di ossigeno a basale che il massimo consumo di ossigeno sono ridotti in cellule esprimenti FAD-PS2, ma non FAD-PS1. Inoltre, in cellule esprimenti PS2-T122R è stata misurata una riduzione della respirazione mitocondriale legata alla produzione di ATP. Tuttavia, poiché i livelli di espressione dell’ATP sintasi e dei complessi della catena respiratoria non variano, in seguito all’espressione di PS2, e dato che misure di respirazione in mitocondri isolati da topi WT e PS2-N141I Tg non hanno rivelato differenze sostanziali, la riduzione nella produzione di ATP osservata in cellule intatta non è verosimilmente dovuta ad un’alterazione intrinseca nell'attività della catena respiratoria. Questo suggerisce che i difetti riscontrati possano dipendere dall'ambiente cellulare, piuttosto che da un difetto intrinseco degli stessi mitocondri. Per un corretto metabolismo mitocondriale, la giusta quantità di substrati prodotti nel citoplasma attraverso la glicolisi deve raggiungere la matrice mitocondriale per supportare il ciclo di Krebs e l'attività della catena respiratoria. L’esochinasi 1 (HK1), enzima che catalizza la prima reazione della glicolisi, convertendo il glucosio in glucosio 6-fosfato, sembra anche modulare l’ingresso dei substrati nei mitocondri, poiché l'interazione/distacco di HK1 con/dai mitocondri può modulare la permeabilità mitocondriale ai substrati. Abbiamo misurato una riduzione nella co-localizzazione tra HK1 e mitocondri in cellule SH-SY5Y esprimenti FAD-PS2, in fibroblasti da pazienti FAD con mutazioni in -PS2 e in neuroni corticali da topi transgenici FAD-PS2. Il trattamento di cellule di controllo con clotrimazolo, una sostanza nota per avere la capacità di indurre il distacco di HK1 dai mitocondri, si è rivelato capace di ridurre la colocalizzazione tra HK1 e mitocondri a un livello simile a quello causato da PS2, mimandone così l'effetto. In seguito a questo trattamento, cellule di controllo mostravano una ridotta produzione di ATP mitocondriale, rispetto a cellule non trattate; tuttavia, l'effetto del clotrimazolo sulla produzione di ATP era meno evidente rispetto alla diminuzione causata dall'espressione di FAD-PS2. Questo significa che, anche se il distacco di HK1 dai mitocondri svolge un ruolo importante nel determinare i difetti mitocondriali osservati in seguito a espressione di FAD-PS2, la disfunzione nell’omeostasi del Ca2+, descritta in precedenza, contribuisce anch’essa alla diminuzione complessiva dell’attività mitocondriale. Questi risultati sono stati confermati anche con un approccio genetico. Abbiamo abbattuto l'espressione di HK1 endogena, mediante specifici siRNAs e abbiamo sovra-espresso la forma intera di HK1 (FL-HK1) o la forma tronca di HK1 (Tr-HK1), proteina ques’ultima che manca del dominio di legame mitocondriale ma che presenta ancora l'attività catalitica. Il silenziamento della proteina endogena causa una notevole riduzione nella produzione di ATP mitocondriale; la ri-espressione di FL-HK1 è in grado di recuperare completamente il difetto nella produzione di ATP, mentre quella di Tr-HK1 no. Questi risultati confermano nuovamente che il distacco di HK1 dai mitocondri è coinvolto nella manifestazione dei difetti mitocondriali osservati in seguito all’espressione di FAD-PS2. Relativamente a HK1 e al suo ruolo nella regolazione della permeabilità mitocondriale ai substrati, in cellule esprimenti PS2 è stato misurato un aumento nella quantità di piruvato nel citoplasma . È importante notare come il blocco farmacologico della proteina responsabile del trasporto del piruvato all’interno del mitocondrio (MPC) con due diversi farmaci, UK5099 e Pioglitazone, annulli le differenze tra le cellule esprimenti FAD-PS2 e i controlli, indicando che l'espressione di FAD-PS2 agisce anche su questa via metabolica. In questo lavoro, abbiamo mostrato che forme mutate di PS2 legate a FAD diminuiscono i livelli cellulari di ATP, in particolare la produzione di ATP mitocondriale, con due diversi meccanismi: 1) causando una deregolazione dell’omeostasi del Ca2+, principalmente diminuendo il contenuto di Ca2+ nel RE, e quindi il conseguente ingresso di Ca2+ nel mitocondrio; 2) inducendo il distacco di HK1 dai mitocondri, influenzando così la disponibilità di substrati (per es., piruvato) per i mitocondri. Ulteriori esperimenti saranno finalizzati a: i) valutare l'impatto dell’aumento della vicinanza tra RE e mitocondri causato dall’espressione di PS2 sui difetti mitocondriali riportati; ii) definire il meccanismo molecolare attraverso il quale FAD-PS2 induce il distacco di HK1 dai mitocondri; iii) valutare l’eventuale impatto di queste alterazioni nella progressione del fenotipo AD.
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Повний текст джерелаThe bioenergetics and growth of white steenbras, Lithognathus lithognathus, under culture conditions were determined to assess its suitability for mariculture. Fish were captured by seine netting, from nearby estuaries and transported to the laboratory where they were successfully kept for the duration of the experimental period. The fish were initially fed on white mussels and then weaned onto a diet of commercial trout pellets. The bioenergetics of L.lithognathus was examined using a large, simple closed system respirometer in which nitrogen excretion and oxygen consumption were measured simultaneously. This system permitted the use of groups of fish for experiment which simulated aquaculture conditions. The effects of fish size, ration size and temperature on faecal and nonfaecal excretion, and on oxygen consumption of L.lithognathus were examined.
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Повний текст джерелаThe use of biomarkers of cellular bioenergetics in exercise science appears more prevalent in recent years, where these outcomes perhaps describe changes in creatine metabolism during strenuous exercise. The aim of this study was to determine the effects of individual episodes of strenuous aerobic and anaerobic exercise on several biomarkers of peripheral fatigue and cellular bioenergetics in young men and women. The study recruited physically active men and women, and active athletes. In the first experiment, physically active men (n = 12) and women (n = 11) were subjected to strenuous aerobic and anaerobic exercise. During the aerobic test, subjects ran to exhaustion while during the anaerobic test, subjects performed repetitive bench press exercise. The second experimental treatment consisted of a pre-experimental testing of cardiorespiratory fitness, and an experimental protocol of a strenuous running session to exhaustion at constant individual running speed at the anaerobic threshold; active athletes (n = 10) were included in this experimental treatment. The blood levels of various biochemical and hematological markers were monitored before, during and after the experimental sessions, including guanidinoacetic acid (GAA); creatine (Cr); creatinine (Crn); lactate (Lac); interleukin-6 (IL-6); creatine kinase (CK); cortisol (Cor), and plethora of other physiological outcomes. We found statistically significant changes in serum GAA, Cr and Crn before and after a single session of strenuous aerobic and anaerobic exercise. A significant correlation was found between exercise-induced changes in serum GAA, Cr and Crn before, during and after the second experimental intervention. A statistically significant association was observed between changes in serum GAA, Cr, Crn and traditional biomarkers of peripheral fatigue (IL6, Cor, Lac, CK). The results of the present study suggest that biomarkers of creatine metabolism might be used as innovative tools in monitoring strenuous exercise in young men and women.
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