מֵידָע

מהן ההשפעות של כלורוקין לטווח קצר/ארוך על תהליכי תאים בסיסיים?


האם לכלורוקין, המשפיע על מסלול התעבורה של הממברנה האנדוסומלית (על ידי השפעה על סביבת החומצה המשמשת לתגובות אנדוסומליות בסיסיות), יש לו השפעות קצרות/ארוכות טווח על גדילת התאים/התפשטות/איתות?


מאמר זה מספק ניסויים רבים בנושא שינויים במערכת האנדוסומלית ואוטופגיה ואמור להיות נקודת מוצא טובה.
רוב הטיפולים נעשים בטווח של 5 עד 24 שעות האופייניות ללימודי תרבית תאים. במסגרת הזמן הקצרה יחסית Chloroquine נסבל היטב על ידי תאים. עם זאת, סביר להניח כי טיפול ארוך טווח יהיה שונה.


דינמיקה לטווח קצר וארוך של התגובה הפיזיולוגית וההתנהגותית ללחץ חום ותוספת תימול בשלי יפני

לחץ חום ותימול משנים את הדינמיקה הפיזיולוגית וההתנהגותית הבסיסית של שליו.

תימול נוגד את מתח החום בהתאם למשך הטיפול ולשעה ביום.

תימול יכול להוביל לירידה מיידית במשקל הגוף ובצריכת הזנה.

תימול מונע את השפעת החום על קצב הנשימה ומסת הגלילים בבוקר.

תימול מקדם הליכה וערכים בסיסיים של טמפרטורת הגוף בבוקר.


מטרות

יחידה זו מיועדת להתאים לתכנית הביגאלים הבינלאומית (IB) לביולוגיה, שהיא קורס דו-שנתי הנלמד לבני נוער וקשישים. הקורס עוקב אחר תכנית לימודים מדעית קפדנית ומוגדרת היטב אך יש לו גם את הגמישות לספק קשרים רלוונטיים ומשמעותיים לסטודנטים. לתלמידים הייתה צריכה להיות כבר שנה של ביולוגיה "טרום IB" ​​ולכן יש להם הבנה שטחית של רוב הנושאים ביחידה. הם צריכים להכיר את אבני הבניין ואת תפקוד הפחמימות, החלבונים והשומנים, שצמחים מייצרים אנרגיה לכל האורגניזמים החיים בתהליך הפוטוסינתזה, שאנרגיה משתחררת מסוכרים בתהליך הנשימה התאית והבנה כללית של תזונה ( כלומר, בדרך כלל עליך להקפיד על תזונה דלה בשומנים רוויים וטרנסיים, עתירת דגנים מלאים, פירות וירקות וכו ') הם צריכים גם להיזכר ביוכימיה בסיסית, כגון יסודות ומולקולות, ומבנים תאים.

הבוגר הבינלאומי היא תוכנית קפדנית ותובענית והיעדים שאני מנסה להשיג הם מורכבים למדי. למרות שיש לי ציפיות גבוהות ליחידה הזו ולתלמידים שלי, אני מרגיש שחשוב להזכיר שילדים אלה לֹא בתיכון מגנט ועובדים עם גירעון אקדמי.

הקורס יספק פירוט רב יותר וקשרים רחבים יותר בתחומי מדע אחרים וכן בנושאים בחברה. בסוף היחידה, התלמידים צריכים להבין את כל אחד ממרכיבי התזונה (מבנה מולקולרי, סינתזה וקטבוליזם, פונקציות ספציפיות), את תהליך העיכול האנושי (איברים שונים ותפקודיהם, כיצד כל חומר מזין מתפרק ומשוחרר אל זרם הדם), חילוף חומרים ושחרור אנרגיה ממולקולות מזון (נשימה אירובית ותסיסה אנאירובית), חשיבות מאזן האנרגיה והתזונה וההשלכות של בחירת המזון על בריאותנו.

התלמידים צריכים לצאת מהקורס עם ידע רלוונטי לגבי אילו מאכלים יזינו את גופם בצורה הטובה ביותר, מהם יש להימנע וכיצד בחירות אלו (כמו גורמים אחרים) יעצבו את בריאותם. המטרה הסופית של יחידה זו היא ליצור רושם מתמשך של רעיונות אלה ולתת לתלמידים לשתף אותם עם חבריהם ובני משפחתם כדי לשפר את הקהילה באופן כללי.


השפעות חוץ גופיות של חלקיקי CaO על Triticale שיחות חשופות ללחץ מלח לטווח קצר וארוך

Ca 2+ NPs סובלנות משופרת של Triticale שיחות תחת לחץ מלח על ידי שיפור הפעילות הביוכימית וניתוח סריקת לייזר קונפוקלית, המעניק סובלנות מלח לתאי הקאלוס.

תַקצִיר

CaO NPs (Ca 2+) הם מרכיבים משמעותיים הפועלים כמתמרים בתהליכי הסתגלות והתפתחות רבים בצמחים. במחקר זה, השפעת Ca 2+ NPs על התגובה והוויסות של מערכת ההגנה ב Triticale נלקח שיחות תחת טיפולים קצרים וארוכים במלח. ההפעלה של Ca 2+ NPs נגרמה כתוצאה מלחץ מלח במתח של Triticale זנים. מד"א, ח2או2, POD ופעילויות חלבון נקבעו ברקמות יבלות. לגבי מד"א, ח2או2, פעילויות חלבון, נמצא כי הטיפול ב- Ca 2+ NPs היה משמעותי, והוא הוכיח מתאם גבוה לרמות הסובלנות של הזנים. Tatlıcak זן זוהה לפעילויות מד"א טובות יותר בזמן הקצר עם ריכוז של 1.5 עמודים לדקה Ca 2+ של 50 גרם ו -100 גרם NaCl. באופן דומה, אותו זן הגיב ב- H טוב יותר2או2 פעילות ב- 1.5 עמודים לדקה Ca 2+ NPs 100 גרם NaCl בזמן הקצר. פעילות ה- POD הציגה מגמת ירידה בתגובה לריכוזים הגוברים של Ca 2+ NPs. התוצאה הטובה ביותר נצפתה ב -1.5 עמודים לדקה Ca 2+ NPs 100 גרם NaCl בטווח הקצר. בהתבסס על תכולת החלבון, טיפול בתאי יבלות בתרבית לטווח קצר עם 1.5 עמודים לדקה Ca 2+ NPs עיכב את תגובת הלחץ וזה קידם באופן משמעותי אותות Ca 2+ NPs בהשוואה ליעל השליטה. ניתוח סריקת לייזר קונפוקאלי הוכיח כי היישום של Ca 2+ NPs יכול להקל על ההשפעות השליליות של לחץ מלח על ידי עיכוב חומרת המתח בתאי הקאלוס. מחקר זה הוכיח, בתנאים במבחנה, כי יישום של Ca 2+ NPs יכול לדכא באופן משמעותי את ההשפעות השליליות של לחץ מלח על Triticale callus הוא גם אומת כי הריכוז של Ca 2+ NPs יכול להיות פרמטר חשוב שיש להתייחס אליו בהתאמת תוכן המיקרו -חומרים בתקשורת עבור צמח זה.

זוהי תצוגה מקדימה של תוכן המנוי, גישה באמצעות המוסד שלך.


חומרים ושיטות

ביולוגיה של מינים ועיצוב ניסיוני

הקרפדה האנדים, ב. Spinulosus, היא קרפדה בינונית, אוכלת כל, שניזונה בעיקר מפרוקי רגליים קטנים (Naya et al., 2009a). Bufo spinulosus היא טמפרטורת הגוף המינית התיגמוטית של אנשים בשטח במהלך עונת הפעילות נעה בין 12 ° C ל 32 ° C (Pearson and Bradford, 1976 Sinsch, 1989). באתר המחקר שלנו (ליד היישוב פארלונס, צ'ילה, 33 מעלות. 21′34 ″ S, 70 מעלות. 17′57 ″ W, 2340 מ 'מעל פני הים), בעלי חיים פעילים במהלך חודשי האביב והקיץ (כלומר אוקטובר - מרץ) עם ירידה בפעילות בתחילת הסתיו (אפריל). במהלך חודשי החורף (יוני -ספטמבר), בית הגידול מכוסה בכמויות שלג גדולות ויחידים מתרדמים בבתי גידול תת -ימיים. קרפדות מגיחות משינה בתחילת האביב (סוף ספטמבר - תחילת אוקטובר). למרות שאין מידע עבור ב. Spinulosus, נתונים עבור בופונידים אחרים מצביעים על כך שמינים אלה אינם עמידים בפני הקפאה ולכן עליהם להימנע ממיקרו אקלים מתחת לנקודות הקירור שלהם (Storey and Storey, 1986).

שישה דגימות בוגרות של ב. Spinulosus נאספו ביד מתחת לאבנים שהונחו מתחת לכריכת השלג בספטמבר 2007 (כלומר בסוף חורף אוסטרל), ו -16 דגימות בוגרות נאספו מאזורים שוליים של גופי מים חולפים במהלך ינואר 2008 (בתחילת הקיץ האוסטרלי) ). בעלי חיים שנלכדו במהלך הקיץ חולקו באופן אקראי לאחת משתי קבוצות: קרפדות בקבוצה הראשונה נהרגו יום לאחר איסוףן (כפי שקרה גם לחיות חורף) ואילו קרפדות בקבוצה השנייה נהרגו לאחר שבועיים של צום. לפיכך, העיצוב הניסיוני שלנו השתמש בשלוש קבוצות: תרדמה (נ= 6), צום (נ= 8) והאכלה (נ= 8) בעלי חיים.

במעבדה, בעלי חיים שוכנו בכלובים בודדים (150 × 300 × 200 מ"מ) מכוסים באדמה, ושמורים בחדר בטמפרטורת סביבה של 4 ± 1 ° C (בחורף) או 20 ± 1 ° C (בקיץ ) בתקופת צילום טבעית. מים נוספו לצמר גפן שהונח בתחתית הכלובים, כך שהקרפדות יכלו להימנע מהתייבשות. מסת הגוף (עבור כל אדם)Mב) ואורך החריץ (SVL) נמדדו עם איזון אלקטרוני (± 0.1 גרם Sartorious, גטינגן, גרמניה) וקליפר דיגיטלי (± 0.01 מ"מ Mitutoyo, Aurora, IL, USA), בהתאמה.

כל המחקר שנערך במסגרת מחקר זה תאם את ההנחיות הלאומיות והמוסדיות לחקר בעלי חיים חיים (אישור SAG 4751).

קצב חילוף החומרים הסטנדרטי

קצב חילוף החומרים של כל אדם נמדד יום לאחר האיסוף (בקבוצות השינה והאכלה) או לאחר שבועיים של צום (בקבוצת הצום). שיתוף2 הייצור נמדד במערכת respirometry פתוחה של Datacan V (Sable Systems, Henderson, NV, USA) בתא מטבולי של 0.5 ליטר בטמפרטורות הסביבה של 5 ° C ו- 15 ° C. כדי להימנע מהטייה אפשרית עקב אפקט התאקלמות ההתקנה, מחצית מבעלי החיים בכל קבוצה נמדדו לראשונה ב -5 מעלות צלזיוס והחצי השני של בעלי החיים נמדד לראשונה ב -15 מעלות צלזיוס. החדר המטבולי קיבל אוויר מיובש בקצב של 200 מ"ל דקה -1 מבקרי זרימת המונים (Sable Systems), והאוויר הועבר דרך CO2 גרגירים סופגים (Baralyme®, St Louis, MO, USA) לפני הכניסה לתא. שיתוף2 הייצור נבדק פעמיים בשנייה במשך שעה אחת. כל רשומה שונתה והוקלטה אוטומטית בתוכנת ExpeData® (מערכות סייבל). קצב חילוף החומרים הסטנדרטי (SMR) הוערך כטווח רציף של הדגימות הנמוכות ביותר של 3 דקות שנרשמו במהלך תקופת איסוף הנתונים. בעלי חיים שהו בחדר במשך חמש דקות לפני תחילת המדידות ופעילותם במהלך תקופת ההקלטה נקבעה ישירות על ידי תצפית חזותית. לפני ואחרי כל מדידה, Mב נרשם במאזן אלקטרוני (± 0.1 גרם) (Sartorious, גטינגן, גרמניה).

קביעות מורפולוגיות

הקרפדות הצטננו על ידי הפחתת טמפרטורת הסביבה (0 ° C), ולאחר מכן הן נהרגו על ידי עריפת ראש. לאחר מכן נותחו בעלי חיים והוסרה הקיבה שלהם, המעי הדק והגדול, הכבד, הלב, הכליות, גופי השומן בבטן והגונדות. הבטן והמעיים היו מיושרים לאורך סרגל ונמדדו למ"מ הקרוב ביותר. המעי הדק נשטף בתמיסת NaCl של 0.9%, מיובש בקפידה במגבות נייר ונשקל (± 0.0001 גרם צ'יו, קיוטו, יפן). שני חלקים של 2 ס"מ מהחלק הקדמי של המעי הדק התקבלו מכל הפרטים: מנה אחת הוקפאה מיד בחנקן נוזלי לצורך קביעת פעילות האנזים והשנייה נקבעה בפורמלין 10% לניתוח היסטולוגי (ראה להלן). כל האיברים הנותרים נשטפו בתמיסת NaCl 0.9%, מיובשים בתנור בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס למשך שבועיים (יחד עם פגר החיה) ונשקלו בנפרד (± 0.0001 גרם) (צ'יו, קיוטו, יפן).

מדידות פעילות האנזים

ניתחנו דיסכרידאזות (מלטאז וטרהאלאז) ואמינופפטידאז- N כאינדיקטורים ליכולת העיכול של פחמימות וחלבונים, בהתאמה (Vonk and Western, 1984). Trehalase ו- maltase hydrolyse את הדיככרידים trehalose ו- maltose, שניהם מניבים שתי מולקולות גלוקוז שיכולות להיספג במעי הדק (Vonk and Western, 1984). Aminopeptidase-N מבקע שאריות חומצות אמינו מסוף NH2 מאוליגופפטידים לומינליים כדי לייצר דיפפטידים וחומצות אמינו הנספגות על ידי המעי הדק (Ahnen et al., 1982). רקמות המעי הדק הופשרו והומוגנו במשך 30 שניות במעבד הומוגניזר Ultra Turrax T25 (Janke and Kunkel, Breisgau, גרמניה) בהגדרה מקסימלית, ב -20 כרכים של פתרון NaCl 0.9%. פעילות דיסכרידאז נקבעה על פי השיטה שתוארה על ידי מרטינז דל ריו ואח '(Martinez del Rio et al., 1995). בקצרה, 35 μl של הומוגניטים של רקמות הודגרו בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס עם 35 μl של 56 ממול l - 1 תמיסות סוכר (maltase או trehalase) במאגר 0.1 mol l - 1 maleat/NaOH, pH 6.5. לאחר 5 דקות של דגירה, הופסקו התגובות על ידי הוספת 3 מ"ל של מגיב להפסיק/לפתח גלוקוז-טרינדר [בקבוק אחד של מגיב GOD-PAD (Valtek, צ'ילה) ב -250 מ"ל של 0.1 מולטר -1 TRIS/HCl, pH 7 ו -250 מ"ל של 0.5 mol l –1 NaH2פו4, pH 7]. הספיגה נמדדה ב -505 ננומטר בעזרת ספקטרופוטומטר ספקטרוני 21D (באוש ולומב, רוצ'סטר, ניו יורק) לאחר 18 דקות ב -20 מעלות צלזיוס. תקני גלוקוז (0–0.5 ug ul –1 ב -70 μl של 0.1 mol l –1 מאגר נתרן מלת, pH 6.5) הופעלו גם הם עם מגיב הגלוקוז-טרינדר. בהתבסס על עקומה סטנדרטית לגלוקוז, חישבנו את הפעילות של מלטוז וסוכרוז במיקרול הידרוליזה לדקה לגרם של רקמה רטובה. מבחני Aminopeptidase-N בוצעו באמצעות L-alanine-p-nitroanilide כמצע. בקצרה, 50 μl של הומוגנט היה מדולל עם 50 μl של תמיסת NaCl 0.9% וערבב עם 1 מ"ל של תערובת assay (2.04 mmol l -1 L-alanine-p-nitroanilide ב 0.2 mol l -1 NaH2פו4/Na2HPO4, pH 7). התגובה הודגרה בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס והופסקה לאחר 10 דקות עם 3 מיליליטר חומצה אצטית 2 mol l –1 קרה כקרח. חישבנו את הכמות המשוחררת של p-nitroanilide מהספיגה ב -384 ננומטר, ולאחר מכן הערכנו את פעילות aminopeptidase-N באמצעות עקומה סטנדרטית שנבנתה ל- p-nitroanilide. פעילות האנזים נמדדה כמיקרומטר של מצע המשוחרר לדקת דגירה לגרם של רקמות רטובות במעי (מיקרול דקה -1 גרם -1).

קביעות היסטולוגיות

בארבעה אנשים מכל קבוצה, רקמת המעי הדק שקבעה בעבר ב -10% פורמלין נשטפה במים זורמים, התייבשה באמצעות סדרת אתנול הולכת וגוברת והוטמעה בשעווה פרפין, על פי טכניקות מיקרוסקופיה אופטיות נפוצות (Bancroft and Stevens, 1996). שמונה עד 12 דגימות רקמה בעובי של 4 מיקרומטר נחתכו מכל חיה, הונחו על שקופיות ומוכתמות באמצעות המטוקסילין ואוזין. התמונות צולמו בעזרת מיקרוסקופ אור Nikon TE 300 (ניקון, טוקיו, יפן) עם מצלמה רכוב CoolSnap-Prof (Meyer Instruments, יוסטון, טקסס, ארה"ב). תמונות צולמו דיגיטלית ולאחר מכן הורדו לתוכנת Image Pro® (Media Cybernetics, Silver Spring, MD, USA), ששימשה לביצוע מדידות באמצעות מורפומטרי קו. עבור כל דגימה מדדנו: (1) קוטר המעי (2) רוחב השריר החיצוני, הכולל את שכבות השרירים העגולות והאורך (3) גובהן של חמישה וילים שנבחרו באקראי, לקוחים מהקצה הפנימי ביותר של החלקה העגולה שכבת השריר עד לקצה החיצוני ביותר של שכבת הרירית ו (4) הגובה והקוטר של חמישה אנטרוציטים שנבחרו באופן אקראי בקצה הווילי. שני המשתנים ההיסטולוגיים הראשונים נמדדו משתי שקופיות שונות עבור כל חיה ואילו שני המשתנים האחרונים נמדדו משקופית אחת עבור כל בעל חיים.

ניתוח סטטיסטי

הבדלים בין קבוצות בגודל הגוף (Mב ו- SVL) ופעילויות סטנדרטיות של אנזים נותחו על ידי ניתוח חד-כיווני של שונות (ANOVA). שינויים באורך איברי העיכול, מסת האיברים הפנימיים ו- SMR הוערכו על ידי ניתוח חד כיווני של שונות שונות (ANCOVAs), תוך שימוש ב- SVL (באורך האיבר), במסה היבשה של הפגר (במסת איברים) או Mב (עבור SMR) כמגוונים. בנוסף, כדי להגיע להבנה טובה יותר של דפוס השונות בהמוני איברים שאינם רבייה, נערך ניתוח גורמים. ההשפעה של המסה היבשה של האיברים על ה- SMR הוערכה באמצעות מקדמי המתאם בין רגע למוצר. כדי להסיר את ההשפעה של גודל הגוף על שני המשתנים, השתמשנו בשרידי היחסים בין SMR ל- Mב ושאריות היחסים בין המסה של כל איבר לבין המסה היבשה של הפגר. הבדלים במדידות היסטולוגיות נותחו באמצעות ANOVA חד כיווני חד פעמי. לפני כל ניתוח סטטיסטי נבדקו הנתונים על הנחות הנורמליות והומוגניות השונות, באמצעות בדיקות Kolmogorov – Smirnov ו- Levene, בהתאמה. במקרים מסוימים, הנתונים הועברו ללוגריתם (למשל אורך המעי הדק, פעילות האנזים) או ההפוך (מסת יבשה בכבד) כדי לעמוד בהנחות הניתוחים. אינטראקציות בין משתנים וגורמים נבדקו על ידי בדיקת מקביליות, ושימוש במודל שיפוע נפרד בעת הצורך (מסת יבשה בכבד). ההבדלים בין הקבוצות הוערכו על ידי Tukey (לא שווים נ) בדיקות HSD. מובהקות סטטיסטית נקבעה ברמה 0.05. כל הניתוחים בוצעו באמצעות החבילה הסטטיסטית Statistica® (Statsoft, Tulsa, OK, USA) גירסה 6.0 עבור מערכת ההפעלה Windows® (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA).


דִיוּן

באמצעות גישת רצף תפוקה גבוהה, חקרנו לראשונה הן את ההשפעה הקצרה והארוכה של ונקומיצין על המיקרוביוטה של ​​המעי האנושי. התוצאות שלנו חשפו כי ונקומיצין מדלל את מרבית ה- OTU החיידקים שנמצאו במערכת העיכול, כולל כל ה- OTU הבסיסי שהתגלה מהחיידק ה Bacteroidetes. יתר על כן, כמה סוגים חיידקיים מפילת ה- Proteobacteria שנקשרו לזיהומים בבני אדם (כלומר קלבסיאלה ו Escherichia/שיג'לה) גדל לאחר הטיפול. התוצאות שלנו מראות הידלדלות Bacteroidetes והרחבה נלווית של פרוטובקטריה תואמות את המחקרים הקודמים שעושים שימוש בטכניקות ברזולוציה נמוכה יותר לחקר ההשפעות של ונקומיצין בחולי CDI. 14, 15 וחשוב מכך, גישת רצף התפוקה הגבוהה שלנו אפשרה לנו להגדיר שבעצם כל ה- OTU הנפוצים ביותר השייכים למחוז Bacteroidetes הושפעו מוונקומיצין. עולה בקנה אחד עם התוצאות שלנו אך באמצעות גישת תפוקה נמוכה יותר של מיקרו מערך, Vrieze ואח '. 20 צפו גם בירידה ברמות Faecalibacterium ו Ruminococcus.

אנו מכירים במספר מגבלות של המחקר שלנו. ראשית, ניתחנו את ההשפעות של ונקומיצין על חולי RA, אוכלוסייה המדגימה תכונות מיקרוביוטה שנעדרות בדרך כלל בנבדקים בריאים רגילים (כלומר רמות גבוהות יותר של Prevotella copri). 17 לכן, ייתכן שניתן לראות שינויים שונים באוכלוסייה אנושית בריאה. עם זאת, העובדה ששינויים דומים נצפו בעכברים בריאים אחרת ושינויים דומים ברמת הפילוגניה זוהו באמצעות טכניקות ברזולוציה נמוכה יותר, מצביעות על כך שההשפעות של ונקומיצין צפויות להיות דומות אצל אנשים בריאים. חשוב לציין שהמחקר שלנו בוצע באוכלוסייה אנושית שלא קיבלה טיפולים אנטיביוטיים אחרים לאחרונה. זאת בניגוד למחקרים אחרים שבוצעו בחולי CDI, בהם רוב החולים קיבלו אנטיביוטיקה אחרת לפני מתן ונקומיצין. זה איפשר לנו להגדיר את ההשפעות ארוכות הטווח של מתן ונקומיצין בהעדר גורמים מבלבלים כגון חשיפה לאנטיביוטיקה אחרת.הרציונל מאחורי השימוש בוונקומיצין בחולי RA התבסס על תצפיות פרה-קליניות שלנו במודלים של בעלי חיים. 21 המחקרים שלנו גילו כי אנטיביוטיקה זו הובילה להפחתה דרמטית של חיידקי נימה מפולחים (SFB), ירידה בהפעלה והתפשטות תאי Th17 וביטול דלקת פרקים דלקתית. שים לב, מחקר זה נפתח מספר חודשים לפני ההבנה כי SFB אינו תושב רגיל של מיקרוביוטה המעי האנושי. מלבד טיפול ב- vancomycin, חולי RA קיבלו גם מתוטרקסט. מסיבה זו, כקבוצת ביקורת, רשמנו חולים עם RA שלא קיבלו ונקומיצין אך טופלו במתוטרקסט כבר מתחילת המחקר. לא נצפה שינויים משמעותיים במיקרוביוטה במעיים באף אחד מנקודות הזמן הנותחות בקבוצת ביקורת זו, דבר המצביע על כך שהפרעות במיקרוביוטה שנצפו בקבוצה שטופלה בוונקומיצין נגרמו אך ורק על ידי ונקומיצין. בדומה לתוצאות שלנו, מחקר שנערך לאחרונה הראה שלמתוטרקסט יש השפעה מינורית על הרכב המיקרוביום הצואה. 22

מגבלה שנייה של המחקר שלנו עשויה להיות מספר המשתתפים הנמוך. עם זאת, בשל השינויים הדרסטיים שנגרמו על ידי ונקומיצין בהרכב המיקרוביוטה, אפילו עם מספר משתתפים קטן זה, הצלחנו לזהות שינויים גדולים ומובהקים סטטיסטית במתן ונקומיצין. לפיכך צירוף משתתפים נוספים לא היה משנה באופן מהותי את מסקנות המחקר.


תַקצִיר

האקולוגיה האבולוציונית של מחלות זיהומיות רבות המתעוררות, במיוחד זונות שנושאות על ידי וקטורים, אינה מובנת היטב. כאן אנו שואפים לפתח מסגרת ביולוגית המבוססת על תהליכים לזואנוזות הנגרמות על ידי וקטורים Borrelia burgdorferi סנסו לאטו (s.l.), הסוכן הסיבתי של לורי בוריוזיס בבני אדם, כדוגמה. אנו בוחנים את התהליכים הביולוגיים הבסיסיים הפועלים בזואונוזה זו ומעלים השערות על האופן שבו רמזים חיצוניים ודינמיקה פנימית מעצבים. ב.בורגדורפרי s.l. אוכלוסיות. בנוסף, אנו מדגישים הקבלות אפידמיולוגיות אפשריות בין ב.בורגדורפרי s.l. ופתוגנים זואנוטיים אחרים הנגרמים על ידי וקטור, כולל וירוס הנילוס המערבי.

אקולוגיה אבולוציונית היא מיזוג של הביולוגיה האבולוציונית והאקולוגיה, המתחשבת ביחסים אבולוציוניים ושינויים גנטיים במינים או באוכלוסיות, כמו גם ביחסי הגומלין בינם לבין עצמם ועם הסביבה. שתי שאלות מרכזיות בדיון המדעי באקולוגיה האבולוציונית: כיצד מתעוררות תנודות האוכלוסייה וכיצד נוצר ומתחזק המגוון 1,2? למרות המינוחים השונים, אותן שאלות מהותיות נמצאות במרכז האפידמיולוגיה של מחלות זיהומיות עכשוויות 3.

המגמה הרווחת לפיתוח מסגרות מאחדות להבנת הדינמיקה של מחלות זיהומיות הגיעה לשיאה לאחרונה בפיתוח מושג המכונה 'פילודינמיקה', מסגרת לתיאור האופן שבו השונות הגנטית של הפתוגן מושפעת מהאפידמיולוגיה, הדינמיקה של חסינות המארח, הישרדות האוכלוסייה המארחת והפתוגנית, והפילוגניה של הפתוגן 4. עבור כמה פתוגנים (למשל, HIV, נגיף שפעת, נגיף דנגה ונגיף חצבת), העבודה שהובילה לפיתוח מסגרת זו פתרה מספר נושאים מכריעים, כולל המנגנונים הכרוכים בהתפתחות המגוון 4,5.

גוג וגרנפל טבעו את המונח 'מרחב זן' עבור פתוגנים המועברים ישירות, והגיאומטריה של חלל זה מתוארת על ידי שני תהליכים: חסינות מארחת וקצב השינוי הגנטי של הפתוגן 6. מחלות זיהומיות רבות המתעוררות מועברות על ידי וקטורים, בעיקר קרציות וחרקים 7, ולגבי מחלות אלה, תהליכים הקשורים לווקטור יכולים להגדיר עוד יותר את שטח הזן 8,9. לכן, חיוני להבין תהליכים הקשורים לווקטור כדי להחליט עד כמה ניתן להוציא את העקרונות המשותפים לפתוגנים המועברים ישירות לפתוגנים הנגרמים על ידי וקטור 10.

המודלים הנוכחיים של זואנוזה הנגרמת על ידי וקטורים הינם תיאורטיים, למעט מודלים שמטרתם ללכוד את ההתפלגות המרחבית? הזמנית של זונוזה באמצעות גישות סטטיסטיות בהתאמת תבניות 9,10,11. למרות שמודלים סטטיסטיים יכולים לשפוך אור על תהליכים ביולוגיים אם משתמשים בהם בצורה נכונה, מודלים המבוססים על תהליכים ביולוגיים נחשבים לחזקים יותר בהארת המנגנונים הביולוגיים העיקריים היוצרים את דפוסי ההפצה המרחבית? מודלים כאלה צריכים להיות מסוגלים לזהות משתנים גיאוגרפיים ואקלימיים אפריורי שניתן להשתמש בהם כדי לחזות התרחשות פתוגן ומחלות הן בזמן והן במרחב. הקהילה המדעית הבינה כעת כי פיתוח ופרמטריזציה של מודלים ביולוגיים, מבוססי-תהליך של מחלות הנגרמות על ידי וקטורים, הינה משימה בזמן, ריאלית וחשובה הדרושה לחיזוי, מניעה ובקרה של מחלות 4,10,12.

דוגמנות מתמטית של פתוגנים מרובי זנים ורב-מארחים נשארת אתגר מרכזי 12,13. כפי שמוצג לאחרונה עבור פתוגנים המועברים ישירות, לעומת זאת, השוואת דינמיקת ההעברה של מערכות שונות יכולה להיות אמצעי רב עוצמה לחקור את תפקידי התהליכים הביולוגיים השונים בעיצוב אוכלוסיות פתוגנים. כאן, אנו שואפים להגדיר את המסגרת הדרושה לפיתוח מודלים ביולוגיים המבוססים על תהליך של זואנוזה הנגרמת על ידי וקטורים, באמצעות Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.), סוכן הספירוכאטה של ​​לורי בוריוזיס, כדוגמה. על ידי השוואת מחזורי שידור טבעיים שונים (כלומר כיצד החיידק מתוחזק במערכות וקטוריות ומארחות שונות) ובחינת ההתקדמות בהבנת ההעברה בממשק הווקטור? המארח, אנו שואפים לזהות את תהליכי המפתח המניעים את האקולוגיה האבולוציונית. שֶׁל ב.בורגדורפרי s.l., שאחריו יש להסביר במודלים מתמטיים. הצגנו השערות כיצד אוכלוסיות הספרוכאטים מגיבות לתהליכים אלה, הכוללים רמזים חיצוניים ודינמיקה פנימית, ודנים בהשפעת הקהילה המארחת על זונוזיס באמצעות אפקט הדילול 14,15 ופולימורפיזם נישה מרובה 16,17. לבסוף, אנו מדגישים הקבלות והבדלים אקולוגיים אפשריים בין החברים השונים ב.בורגדורפרי s.l. סוגים מורכבים ופתוגנים חשובים אחרים הנגרמים על ידי וקטור, דבר המצביע על כך שיכולים להיות עקרונות משותפים באבולוציה שלהם.

הביולוגיה הבסיסית של לורי בורליוזיס

לורי בורליוזיס זוהתה לראשונה לפני כמעט שלושה עשורים באולד ליים, קונטיקט, ארה"ב 18, והוכח כי הגורם הסיבתי הוא ספירוצ'ט 19, שנקרא מאוחר יותר Borrelia burgdorferi. ניתוחים גנטיים של זנים ספירוכאטים ממקומות אחרים בעולם גילו כי הספירוכות הקשורות ליים בורליוזיס יוצרות מכלול מינים המכונה ב.בורגדורפרי s.l., הכולל 12 מינים בשם, כולל ב.בורגדורפרי sensu stricto (s.s.), Borrelia garinii ו Borrelia afzelii , שהם פתוגניים בבני אדם 20,21,22 (איור 1). באזורים ממוזגים, ליים בורליוזיס היא המחלה השכיחה ביותר של בני אדם.

הרקע בצל בז 'מציין את ההתפלגות הגיאוגרפית של מקרים קליניים מוקלטים של ליים בורליוזיס 38. עושר המינים הגבוה ביותר נרשם עבור אירואסיה. בצפון מזרח ארצות הברית, Borrelia burgdorferi sensu stricto (s.s.) מתרחב בגודל האוכלוסייה ובטווח הגיאוגרפי, וגורם למגיפות של מחלת ליים בבני אדם. Borrelia afzelii נראה הרבה פחות שופע באי הבריטי בהשוואה לאיראסיה היבשתית. השכיחות של ב.בורגדורפרי s.s. בשלבים החוצה לכיוון מזרח אירופה. Borrelia garinii ו Borrelia valaisiana נמצאות בחלק ניכר מאיראסיה היבשתית. ב. Garinii מתוחזק גם על ידי מינים של עופות ים ו Ixodes uriae קרציות במחזורי שידור פלגיים בשתי ההמיספרות. Borrelia bissettii ו Borrelia lusitaniae נמצאו מדי פעם במיקומים מעבר לטווח הליבה שלהם. בורליה אנדרסוני בארצות הברית, בורליה סיניקה באסיה ו Borrelia spielmanii sp. נובמבר באירופה מושמטים מהנתון, מכיוון שיש מעט מידע על תפוצתם.

רשתות השידור הזואוטיות המורכבות של ב.בורגדורפרי s.l. נשמרים בטבע על ידי מיני קרציות ixodid וקשת רחבה של מארחי חוליות בעלי יכולת העברה (מה שמכונה מארחי מאגר המדביקים קרציות), כגון מכרסמים, אוכלי חרקים ומספר מיני ציפורים 23,24. סימן ההיכר של האקולוגיה של הספירוחטים הללו הוא השונות הרחבה ברוחב ובדפוס ההתמחות של המארח 24,25,26,27,28. ב.בורגדורפרי s.l. לכן ניתן לראות בה קבוצה של אוכלוסיות אקולוגיות שונות, או אקוסיפים 10,29. חשוב לציין ש Ixodes scapularis, Ixodes ricinus ו Ixodes persulcatus, וקטורי הקרציות העיקריים בצפון מזרח ארצות הברית, אירופה ואסיה, בהתאמה, הם כולם אקטופראסטים גנרליסטיים כלומר, הם ניזונים ממיני חוליות שונים. האופי הכללי של וקטורים אלה מספק הזדמנויות להעברה בין מינים מארחים, דבר שיכול לקשר בין הנישות האקולוגיות השונות של הספירוכטים 10,30,31,32.

קרציות Ixodid שונות מחרקים 33. בניגוד לחרקים, כל אחד משלבי ההתפתחות של קרצית ixodid (זחל, נימפה ונקבה בוגרת) ניזון פעם אחת ממארח ​​חוליות במשך מספר ימים רצופים, ואחריו התפתחות ממושכת בין -ביתית. גורמים אביוטיים חיצוניים, כגון טמפרטורה, משפיעים על ההתנהגות מחפשת המארח והפנולוגיה של קרציות (תיבה 1). למחזורי זיהום יעילים של ב.בורגדורפרי s.l. כדי לשגשג עם הזמן, זחלי הקרציות חייבים לרכוש את החיידקים ממארחים זיהומיים ולאחר מכן להעבירם לאוכלוסיות מארחים רגישים כנימפות התפקיד של קרציות בוגרות מכיוון שקטורים מוגבל ברוב המקרים, מכיוון שזכרים בוגרים אינם ניזונים וברוב בתי הגידול קרציות נקבות בוגרות ניזונים בעיקר מבעלי חיים גדולים, כגון צבאים, שאינם מארחי מאגר כשירים 23,30,31,32,33,34. תקופת הדגירה החיצונית של ספירוצ'טים בקרציות ixodid שווה למשך ההתפתחות משלב הזחל ועד נימפה, שהוא 9,33 רגיש לאקלים. תקופה זו יכולה להימשך עד שנה עבור קרציות קשות באזורים ממוזגים 34 (תיבה 1). אוכלוסיות הספירוכאטה מעוצבות אפוא באופן מהותי ברמזים סביבתיים הפועלים על אוכלוסיות הקרציות. שכבות מורכבות נוספות מוצגות למערכת על ידי הדינמיקה של אוכלוסיית המארחים והתגובה החיסונית של המארח הן לחיידקים והן לקרציות (ראה להלן) 23,35,36,37. מחקרים תיאורטיים מצביעים על כך שמורכבות זו תניב ככל הנראה תנודות מרחביות? זמניות בשפע היחסי של גנוטיפים ספירוחטים שונים 1,2,3,6,12.

דפוסי תחזוקה אקולוגיים

מערכות התחזוקה האקולוגית ודינמיקת ההולכה המהותית של ב.בורגדורפרי s.l. הם מגוונים. כאן, אנו מתארים דוגמאות אזוריות נבחרות המייצגות את הטווח הגלובלי של השונות האקולוגית והאפידמיולוגית (טבלה 1).

צפון מזרח ארצות הברית. לורי בורליוזיס באזור זה נגרם על ידי מין אחד, ב.בורגדורפרי s.s. (איור 1). מאז זיהוי לורי בוריוזיס שכיחות המקרים הקליניים עלתה, עם שיא לכאורה בשנת 2002 (Ref 38). בנוסף לפלישה האנושית לבתי גידול של קרציות, לעלייה זו יש מרכיב ביולוגי מהותי כלומר, חלה התפשטות אפיזוטית של אוכלוסיות החיידקים 8,30,34,39,40. שני גורמים הקלו על התפשטות החיידקים באזור זה תחילה, גודל האוכלוסייה הגדל והטווח הגיאוגרפי של I. scapularis קרציות, שלפי האמונה מונעות על ידי חורשות משוחזרות ואוכלוסיות הולכות וגדלות של צבאים, מערך רבייה חשוב של קרציות 34,39,40,41 ושנית, היכולת של ב.בורגדורפרי s.s. כגנרליסט להדביק מגוון רחב של מארחי חוליות רחוקים פילוגנטית, כולל מיני יונקים ועופות 25,28. סביר להניח שכל הרחבה נוספת של הטווח של I. scapularis קרציות, ולכן של ליים בורליוזיס, בסופו של דבר יוגבלו על ידי האקלים ואולי גם על ידי תקופת צילום 30. זה נתמך על ידי העובדה כי הטווח הנוכחי של צבאים עם זנב לבן גדול בהרבה מזה של I. scapularis, המכסה חלק ניכר מצפון אמריקה וחלקים ממרכז אמריקה.

יבשת אירופה. לפחות שלושה מתוך שבעת המינים המתועדים של ב.בורגדורפרי s.l. שנמצא ביבשת אירופה גורם למחלות בבני אדם, מתוכן B. afzelii ו ב. Garinii הם המינים השופעים ביותר 23,24,32 (איור 1). נראה שהדפוס הזמני הרחב של שכיחות לורי בוריו באירופה יציב יותר מאשר בצפון מזרח ארצות הברית, אולי בשל הסיבות שנדונו בפרק הבא, אם כי תנודות זמניות מקומיות בשכיחות הזיהום של החיידקים בקרציות היו נרשם 42. מחקר אחר שנערך לאחרונה זיהה שכיחות מוקד גבוהה של ב. Garinii חלבון A (OspA) סרוטיפ 4, גנוטיפ 43 שהתפתח לאחרונה, היפרא -פולשני ותוקפני. לכן ייתכן כי אנו עדים כעת להתפשטות אפיזוטית של גנוטיפ חדש זה ברחבי אירוסיה.

שלא כמו בצפון מזרח ארצות הברית, באירופה, רוב המינים או אפילו תת סוגים של ב.בורגדורפרי s.l. מתמחים להדביק קבוצות שונות של חוליות 23,24. לדוגמה, סרוטיפ 2 של OspA B. afzelii וסרוטיפ 4 של OspA ב. Garinii קשורות למכרסמים ולכמה מיני אוכלי חרקים 26,32,44, ואילו Borrelia valaisiana וסרוטיפים OspA 3 ו- 5? 8 מתוך ב. Garinii מתוחזקים על ידי ציפורים יבשתיות ומיני עופות ים 24,27,32. המומחיות של האירופאי ב.בורגדורפרי s.l. זנים מגבילים את השידור בין מינים מארחים שונים, מה שכנראה מייצב את דפוסי השפע של השונים ב.בורגדורפרי s.l. זנים.

איים בריטיים. המינים הדומיננטיים כאן הם ב. Garinii ו ב. ואלזיאנה, ואין רשומות שפורסמו על שפע B. afzelii, מין הקשור למכרסמים שהוא אחד השכיחים ביותר ביבשת אירופה 45,46 (איור 1). אולם במחקר שדה שנעשה לאחרונה מדרום מערב אנגליה, B. afzelii נמצא בחיפושים של קרציות, אך בשכיחות נמוכה (K.K. ו- R. Mitchell, תצפיות שלא פורסמו). פסיונים וכמה עופות ים הם בין המינים החשובים ביותר של מאגר העופות המתחזקים ב. Garinii ו ב. ואלזיאנה 45. למרות שמכרסמים קטנים מהווים מרכיבים חשובים בקהילת המארחים במאגר ברוב מערכות האחזקה של ליים בורליוזיס ברחבי העולם, נראה כי ליונקים אלה יש תפקידים חשובים בהרבה כמאגרים ברוב האי הבריטי 45,46. הסיבה הסבירה ביותר ל'אובדן 'כמעט מוחלט של קבוצת המארחים הפונקציונלית הזו היא שנימפות (השלב ​​הווקטורי העיקרי) של I. ricinus לעתים רחוקות ניזונים ממכרסמים קטנים באזור זה (תופעה זו בולטת ביותר באירלנד) 47. הוצע כי תכונה התנהגותית זו של הקרציה מונעת על ידי אקלים 47, מה שעשוי להסביר את השכיחות הנמוכה של B. afzelii (תיבה 1). עם זאת, יש צורך במחקרים מפורטים יותר והרחבה גיאוגרפית כדי לחקור התפשטות נימפות של מכרסמים קטנים ושכיחות B. afzelii זיהום באי הבריטי לפני שניתן להסיק מסקנות חד משמעיות.

בתת מערכת נוספת באי הבריטי, ב.בורגדורפרי s.s. מתוחזק על ידי כבשים באמצעות האכלה משותפת של נימפות ומבוגרים 48.

תהליכים ביולוגיים בסיסיים

בחלק זה אנו בוחנים תהליכים ביולוגיים המעורבים בשמירה על מחזורי העברה טבעיים וזרימת גנים פנימה ב.בורגדורפרי s.l. אוכלוסיות, ולזהות את אלה שעשויים להיות המפתח לאקולוגיה האבולוציונית של הספירוכות האלה.

בחירה במארח. התאחדות מארחת (התמחות מארחת) של פתוגנים מרמזת כי קיימים חסמים להעברת מינים. ההתמחות המארחת של ב.בורגדורפרי s.l. הוא תוצאה של סלקציה שלילית המתווכת על ידי המסלול האלטרנטיבי של מערכת המשלים 23,24,49. ספירוכאטים עמידים להשלמה מסיטים זרוע זו של חסינות מולדת מולדת על ידי קישור למעכבי משלים הנגזרים על ידי המארח באמצעות חלבוני ה- Erp השטח החיצוניים שלהם ועוד כמה חלבונים המקודדים פלסמיד 50,51,52. לעומת זאת, ספירוצ'טים הרגישים להרס על ידי מערכת המשלים של מין מארח מסוים מסוממים מוקדם באמצע מעי הקרצית האכלה, ובכך מסולקים על ידי המארח 53. ממצאים אלה הובילו להשערה כי טווח המארחים של זן ספירוחט מוגבל על ידי רפרטואר הגנים שלו המקודדים ליגנדים בעלי זיקה מחייבת גבוהה למעכבי משלים 24,51. לָכֵן, ב.בורגדורפרי s.l. הוא אחד הפתוגנים הזואנוטיים הבודדים שלגביהם הוצעו מנגנונים מולקולריים להתמחות מארח או כלליות 54.

חסינות מסתגלת היא שחקן חשוב נוסף בביולוגיה של ב.בורגדורפרי s.l. 23,35,36,55, מכיוון שהוא מציג תהליכים תלויי תדרים (כלומר לא ליניאריים). הוצע כי איזון הבחירה הפועלת על ospC גן או לוקוסים מקושרים הוא כוח דומיננטי השומר על גיוון הספירוכאטה בתוך אוכלוסיות קרציות מקומיות 8,17. מחקרים תיאורטיים מנבאים כי כושר תלוי תדר מוביל לתנודות בשפע הגנוטיפים הספירוכאטים, מה שיגרום לשינויים זמניים במבני האוכלוסייה 1,2,3. אכן הוכחו שינויים זמניים בהתפלגות התדרים של גנוטיפים ב.בורגדורפרי s.s. אוכלוסיות בחיפוש אחר קרציות מצפון מזרח ארצות הברית 8. הפרעות זן בתיווך חסינות צולבת יכולות לסבך עוד יותר את הביולוגיה של האוכלוסייה ב.בורגדורפרי s.l. 6,56 (איור 2). ניתוחי סדרות זמן נדרשים כדי להעריך את קנה המידה של השונות המרחבית? זמנית בשפע הגנוטיפים הספירוכאטים 2.

השכיחות היחסית הראשונית של שונים ב.בורגדורפרי s.l. מינים (1, 2 ו -3) וגנוטיפים בתוך מינים (a, b ו- c) בחיפושים אחר נימפות מסומנת על ידי הגודל היחסי של התיבות הצבעוניות השונות בצד שמאל. הקהילה התיאורטית כוללת שלושה מינים מארחים עבור ב.בורגדורפרי s.l. וקרציות (A, B ו- C), שיש להן אותו שפע בכל עת ושיעורי תמותה שאינם מושפעים מזיהום. השכיחות היחסית של מינים וגנוטיפים שונים בזחלים הנגועים במיני מארח מסומנת על ידי גודל התיבות מתחת לכל מיני מארח לכל אחד מהתרחישים. בתרחיש א, כל הגנוטיפים של כל המינים מסוגלים באותה מידה להתחמק מתגובות החיסון המולדות והנרכשות של כל המינים המארחים.הבדלים בין גנוטיפים בשכיחות הזיהום בזחלים הניזונים מהמארחים הם מאפיינים מולדים של החיידקים ואינם מתווכים על ידי מערכת החיסון. בתרחיש ב, כל הגנוטיפים של מין מסוגלים להתחמק באותה מידה מהתגובה החיסונית הנרכשת של מין מארח, אך יכולים להתחמק רק מהתגובה החיסונית המולדת של מין מארח אחד, התואמת את ההבנה הנוכחית שלנו לגבי המגוון הגנטי והאקולוגיה של ב.בורגדורפרי s.l. באירופה 24,49. בתרחיש ג, דפוס הרגישות של ב.בורגדורפרי s.l. הגנוטיפים והמינים לארח חסינות מולדת זהה לתרחיש ב, אך החיידקים מצליחים להתחמק מחסינות שנרכשה על ידי המארח לתקופה קצרה בלבד. כאשר מתפתחת חסינות צולבת לגנוטיפים הדומים ביותר, המארחים לרוב נדבקים תחילה בגנוטיפים החזקים והנפוצים ביותר, וגנוטיפים פחות שופעים מתים (מסומנים בגולגולת ובעצמות צולבות).

התיאוריה האבולוציונית מנבאת כי בחירה מעדיפה התמחות של פתוגנים אם המארחים נמצאים בשפע, ואילו אסטרטגיות גנרליות צריכות להתפתח בתנאים שבהם המפגשים עם מינים מארחים ניתנים לחיזוי פחות 54,57,58,59,60. לכן, מפתה לשער כי האסטרטגיה הכללית של ב.בורגדורפרי s.s. בצפון מזרח ארצות הברית מהדהד הסתגלות להרס בתי גידול בהיקפים גדולים וכמעט הכחדה של צבאים בתקופת ההתיישבות שלאחר קולומבוס 28,39. מידת ההתמחות הגבוהה יחסית של רוב הזנים של ב.בורגדורפרי s.l. באיראסיה משקפת היסטוריה טבעית ודמוגרפיה שונה של חיידקים אלה, אולי בגלל שמקומות סילבטיים עצומים נותרו ללא הפרעה מאז עידן הקרח האחרון.

אחד הפרמטרים החשובים ביותר בביולוגיה של חומרים זיהומיים הוא טווח הזמן של ההדבקה ביחס לתוחלת החיים של המארח 6. פרדיגמה ארוכת שנים במחקר לורי בורליוזיס הייתה שזיהומים במארחים רגישים נמשכים כל חייו של המארח בנוכחות חסינות ספציפית לזן 36,61. עם זאת, הוכח עבור זנים מסוימים של ספירוצ'טים כי זיהומיותם של מכרסמים לקרציות יורדת תוך מספר שבועות לאחר ההדבקה ולכן זנים משתנים במשך משך ההדבקה במכרסמים, ואולי במיני מארחים אחרים במאגר 56,62.

להבדלים כאלה יש השלכות בולטות על הדינמיקה של מחזורי השידור הטבעיים ועל בחירת מבנה המודלים המתמטיים המשמשים לחקירתם (איור 3). מודלים חשופים לזיהום (SI) מתאימים לפתוגנים הגורמים לזיהומים ארוכי חיים במארחים ונותרים זיהומים לקרציות ברמה קבועה, כפי שאופיין הקלאסיקה. ב.בורגדורפרי s.s. זיהומים בעכברים עם רגליים לבנות 61,63. מודלים חשופים לנגיף נגועים (SIR) מתארים את האקולוגיה של פתוגנים קצרי מועד במארח בשל תגובה חיסונית יעילה ומתמשכת, כלומר אסטרטגיה של 'בום וחזה' 56,64, ואילו רגישים- מודלים רגישים לנגוע (SIS) מתארים את האקולוגיה של פתוגנים קצרי מועד במארח אך המארחים נותרים רגישים לזיהום מחדש 65,66. אפילו עבור פתוגנים שנדבקים מאוד לקרציות לזמן קצר בלבד, המארחים לרוב אינם מתאוששים לגמרי ונשארים נשאים מתמידים 67. למעשה, לרוב הפתוגנים הנישאים על ידי קרציות יש שלב אקוטי 'בום' ראשוני שאינו ממש 'מתפרץ' עקב התחמקות חלקית מהתגובה החיסונית של המארח, כלומר המארחים הופכים לנשאים המשדרים בעקביות זיהום ביעילות נמוכה. דוגמאות מכילות Theileria parva , בבסיה spp., Anaplasma marginale ו Anaplasma phagocytophilum , כמו גם כמה זנים של ב.בורגדורפרי s.s. 56,67,68,69,70,71. מודלים המתארים סוגים אלה של דינמיקת הפתוגנים המארחים? מכונים מודלים המתאימים יותר למודלים רגישים לנגוע נגוע (SIC) 68. באירופה, שידור יעיל של כמה פתוגנים הנישאים על ידי קרציות, כולל ב.בורגדורפרי s.s. ו B. afzelii, בין קרציות בהזנה משותפת 48,72 מונחות על שידור ממארחים נגועים באופן סיסטמי ואולי ניתן להתייחס אליה כמרכיב מסוג SIS לדגמי SIR או SIC. מאפייני העברה אלה, הנובעים מהיעילות של התחמקות חיסונית והקינטיקה של הפצת הפתוגנים, מעצבים באופן מהותי את האקולוגיה של רוב הפתוגנים 64.

מודלים רגישים-נגועים (SI), רגישים-נגועים-עמידים (SIR) ורגישים-נגועים-רגישים (SIS) מושווים באמצעות שלושה מודלים תיאורטיים פשוטים. דגם 1, דגם ה- SI, ממחיש את החיים הקלאסיים לכל החיים Borrelia burgdorferi s.s. זיהום ב Peromyscus leucopus עכברים 61. כמעט כל המארחים נדבקים בשנה השנייה, ומארחים שזה עתה נולדו רוכשים במהירות זיהום המוביל לשכיחות גבוהה של זיהומים במארחים וקרציות. במודל 2, מודל ה- SIR, עם מחזורי זיהום שנתיים של "בום וחזה", יש התאוששות מוחלטת מזיהום ולידה של מארחים רגישים, וכתוצאה מכך שכיחות נמוכה של זיהומים במארחים וקרציות. מודל 3, מודל SIS, ממחיש את ההשפעה הפוטנציאלית של שידור יעיל של הזנה משותפת, שבה מארחים נגועים הופכים להיות רגישים שוב, ושומרים על שכיחות גבוהה כוללת של מארחים זיהומיים בכל פעם שמתקיים קרציות נגועים. כתוצאה מכך שכיחות זיהומים כוללת גבוהה בחיפושים של קרציות. מודלים אלה ממחישים כיצד וריאציות בזיהום המארח ובדינמיקת ההעברה יכולות לגרום להתנהגות אפידמיולוגית ושפע פתוגני שאליו מתווספת מורכבות הפנולוגיות העונתיות של תהליכי וקטור ואוכלוסיית המארחים בטבע. המודלים נוצרו ב- STELLA 7.0.3 עבור תוכנת Windows High Performance Systems Inc. ניו המפשייר. ניתן למצוא פרטים מלאים על פרמטרי המודל ב מידע משלים S1 (תיבה).

הֲגִירָה. מכיוון שבחירה והגירה של פתוגנים יכולה לייצר מבני אוכלוסייה דומים, מסקנות הגירה ממבני אוכלוסייה עלולות להיות שגויות. עם זאת, מידע על התמחות המארח מאפשר פיתוח השערות המבוססות על תהליך לגבי הדינמיקה המרחבית של פתוגנים. וירוס הנילוס המערבי (WNV) הוא דוגמה הממחישה כיצד השימוש במארחי עופות ניידים מאוד מאפשר לפתוגן להתפזר על פני יבשת שלמה בתוך תקופה קצרה 73. רוב ב. Garinii זנים באירופה קשורים לציפורים, ולכן אינטואיטיבי לצפות ששיעורי הנדידה של זנים כאלה הם גבוהים, כפי שנצפו 23,74 (K.K. ו- S.M. Schaefer, תצפיות שלא פורסמו). אנו מציעים שהאחידות היחסית של חלוקת התדרים של הגנרליסט ב.בורגדורפרי s.s. הגנוטיפים בצפון מזרח ארצות הברית נוצרים בחלקם מהגירה של ציפורים נגועים ויונקים בינוניים, כגון דביבונים 28, ולא על ידי איזון הבחירה בלבד 8.

מוטציה ושילוב מחדש. מספר לוקוסים של ב.בורגדורפרי s.l. נראה שהם חלק מקבוצת הצמדות אקולוגית או אימונולוגית, שהולידה את המודל הפופולרי של האבולוציה המשובטת של אורגניזמים אלה 75,76. הדוגמה הזו עוררה לאחרונה אתגר 77. ה ERP גנים, למשל, מייצגים גנום נבואי שהוכח כי התמרה היא מנגנון לשינוי חומר גנטי בקרב זני ספירוחט 78. מכיוון שנראה כי גנים אלה קובעים את אקוטיפ הספירוכאטה 23,24,29,51, העברה אופקית של דנ"א נבואה בין זני ספירוצ'ט עשויה להכיל את המפתח לקרינה ההסתגלותית של ב.בורגדורפרי s.l. תהליכים אקולוגיים, במיוחד דינמיקת ההדבקה באוכלוסיות המארחים והווקטורים, יקבעו את ההזדמנות לערבב גנוטיפים שונים בדרכים המאפשרות העברה אופקית של חומר גנטי. תהליכים אלה יהיו אז המפתח לשיעורים ולמסלולים של שינוי גנטי ב ב.בורגדורפרי s.l. אוכלוסיות.

יחסי וקטור? פתוגן. מעורבותו של וקטור יכולה להכניס ממדים נוספים לחלל המתח כהגדרתם של פתוגנים המועברים ישירות 6. ראשית, העברת פתוגן על ידי וקטור, כגון קרציה, עשויה להעניק יתרונות על פני שידור ישיר מכיוון שבין היתר, רוק פרוקי רגליים הוא לעתים קרובות חיסוני. כמה מארחים טבעיים, לעומת זאת, רוכשים עמידות בפני קרציות, תהליך שיכול לתרום לוויסות וקטור ולהפריע להעברת הפתוגנים 37. שנית, כדי להעביר בין מארחים הפתוגן חייב לשרוד בסביבה הפיזיולוגית השונה של הקרציה, שיש לה מערכת חיסונית משלה שצריך להתחמק ממנה 80. ל ב.בורגדורפרי s.l., נראה שתהליך הטמעת הקרציות הוא מסוכן במיוחד 81, ויוצר צווארי בקבוק של אוכלוסייה שכנראה מעדיפים סחף גנטי. שלישית, נדרשות מספר אינטראקציות מולקולריות ספציפיות בין ספירוחטים וקרציות להעברה 82,83. עם זאת, הביטוי של חלבונים חיידקיים החיוניים להעברה על ידי הקרציה יכול להיות יקר במקומות אחרים במחזור החיים, כפי שמראה חלבון OspC של ב.בורגדורפרי sl: מצד אחד, OspC נחוץ בכדי לקבוע זיהום מוקדם במארח, ואולי גם כדי לפלוש לבלוטות הרוק של הקרציות 84,85, אך מצד שני, OspC גורם לתגובה חיסונית שעלולה לפגוע במארח החוליות 36, 55. התוצאה של 'מרוץ החימוש' האבולוציוני לכאורה הזה בין חיידקים למארח היא אסטרטגיה מעניינת להתחמקות חיסונית: ספירוצ'טים מווסתים את OspC במהלך זיהום כרוני במארח 86,87. אחרון, הקרציה יכולה להיות "כלי ערבוב" גנטי של ספירוצ'טים, מכיוון שבניגוד למארח, העומס הספירוכאטי בקרציות יכול להגיע לרמות גבוהות 88. מכיוון שזה יכול להגדיל את שיעורי השילוב הגנטי בקרב החיידקים, וקטור הקרציות עצמו עשוי לעצב את התפתחות החיידקים.

תיאוריות אקולוגיות וליים בורליוזיס

זיהינו תהליכים בביולוגיה של ב.בורגדורפרי s.l. חיוניים להישרדותו של הספירוחט במחזורי העברה טבעיים ולקביעת שיעורי נתיבי החילוף של חומר גנטי. עם זאת, הדינמיקה של זיהום חיידקי הנגרם בקרציות במארח יכולה לפעול בטווח זמן דומה לזה של הפנולוגיה של תהליכי וקטור עונתיים ואוכלוסיית מארחים. יש לבחון את כל התהליכים הללו יחד במודלים מתמטיים שמטרתם להבין כיצד הם משפיעים על מספר הרבייה הבסיסי, ר0, ולכן הכושר, של חיידקים הנישאים על ידי קרציות (תיבה 1). כיצד הם מתקשרים כדי להשפיע על האקולוגיה האבולוציונית של חיידקים אלה?

אילו לחצי בחירה משנים את האיזון לטובת אסטרטגיות "בום וחזה" או נשאיות מתמשכות, או הפצה מקומית מול מערכתית של הספירוכות במארח? תחזוקה של ב.בורגדורפרי s.l. תלוי ביותר משלב התפתחותי אחד של הקרציות הניזונים ממארחים בודדים, אשר בתורם מושפעים מגורמים אביוטיים, במיוחד לחות יחסית, המשפיעים על הגובה בו מחפשים שלבים שונים בעשב 47. תקופת הצילום והטמפרטורה קובעים את קצבי התפתחות הקרציות, ובכך משפיעים על העונתיות של מחיצות הקרציות השונות 30,32,34,89,90,91,92,93 (תיבה 1). רנדולף ועמיתיו כבר הראו את הסינכרון של נימפות מדביקות וזחלים לא נגועים I. ricinus עם הזמן, המרחב והאוכלוסייה המארחת חיוניים לשמירה על וירוס דלקת המוח המערבית (WTBE) המערבית, הגורמת לוויראמיה קצרת מועד בעכברים 92.

אנו מציעים כי הפנולוגיה של קרציות מעצבת את האבולוציה של מאפייני ההעברה של פתוגנים הנישאים על ידי קרציות (תיבה 1). באופן ספציפי, אנו מנבאים שאסינכרוניקה של נימפות מדביקות וזחלים לא נגועים מעדיפה אסטרטגיות התמדה של פתוגנים, ואילו סנכרון של שלבי קרציות אלה בשילוב עם תקופה שנתית קצרה של פעילות אמור להעדיף אסטרטגיות קצרות "בום וחזה" ויכולת שיתוף פעולה. שידור האכלה. בצפון מזרח ארצות הברית, שם הפנולוגיה של הקרציות היא אסינכרונית בשל גורמים אביוטיים 89,90, ועכברים עם רגליים לבנות הם המארחים, רובם ב.בורגדורפרי s.s. גנוטיפים שזוהו קשורים גנטית לזנים שהוכחו בניסויים להתמיד בעכברים עם רגליים לבנות, ואילו זנים של ב.בורגדורפרי s.s. המראים התנהגות 'בום וחזה' בעכברים עם רגליים לבנות הם נדירים 17,28,30,56,61,94. בגלל תנאי האקלים המתונים יותר במערב אירופה, משך הפעילות מחפשת המארחים של כל שלבי התפתחות הקרציות לאורך כל השנה ארוך בהרבה מאשר בצפון מזרח ארצות הברית 32. לכן, למעט אזורי קו רוחב גבוהים, בהם התקופה השנתית של פעילות הקרציות קצרה, ארוכת ימים ב.בורגדורפרי s.l. זיהומים, שיוצרים קרציות נגועים הרבה יותר מזיהומים קצרי מועד, ייבחרו, ללא קשר לשלבי הקרציות סינכרוניים או לא. ההתמדה במארחים רגישים היא אכן אוניברסלית בקרב הזנים האירופאים ב.בורגדורפרי s.l. נבדק עד כה 23,32,35,86. נגיף ה- WTBE, המועבר על ידי אותם מיני קרציות ביבשת אירופה, לא פיתח תכונות המאפשרות התמדה בעכברים, כך שאצל חלק מהפתוגנים יתכן שלא ניתן להשיג התמדה או לחסוך מסיבות שנותרו לא ברורות.

כיצד משפיעה הקהילה המארחת הרחבה על העברת הפתוגנים והישרדותם? אין הוכחה לכך ב.בורגדורפרי s.l. מסדיר את כשירות המארחים שלה, אך אוכלוסיות החוליות מוסדרות על ידי גורמים רבים אחרים. עכברים רגליים לבנות בצפון אמריקה מושפעים במיוחד מהספקת המשאבים (רגולציה 'מלמטה למעלה'), וכתוצאה מכך תנודות רחבות בין-שנתיות בצפיפותם 66,95. זמינות מוגברת של משאבים קשורה להצלחת הרבייה ולהישרדות מוגברת, ואילו השפעות ותפזורות תלויות בצפיפות יכולות להחזיר את צפיפות האוכלוסייה ליכולות נשיאה נמוכות יותר כאשר המשאבים מוגבלים 96. זמינות מוגברת של משאבים יכולה להשפיע על מינים מארחים רבים, ולגרום להשפעות מורכבות על הדינמיקה של זואוזות הנישאות על ידי קרציות 95. הטריפה משפיעה גם על צפיפות המארח והדמוגרפיה (רגולציה 'מלמעלה למטה') 1,97. בנוסף לאינטראקציות הטרופיות, מחזורי השפע והשינויים במבנה המארח מושפעים מהוריאציות העונתיות והשנתיות של הטמפרטורה 95,96,98. תנודות אלה בצפיפות מלוות בהכרח בשינויים במבנה הגיל של אוכלוסיות המארח ובשיעורים שבהם מגייסים מארחים נאיביים. זהו מרכיב חשוב בביולוגיה של האוכלוסייה של פתוגנים, כולל ב.בורגדורפרי s.s. 64,66. עם זאת, ההשפעות נטו של תנודות אוכלוסיית המארחים על שפע הפתוגנים הנגרמים על ידי וקטור רב מארח קשים לחיזוי ותלויים בתנאים, למשל, ברמות ההתמחות של המארח הן של הווקטור והן של הפתוגן 12,99.

הכלליות של וקטורים מוסיפה מורכבות מעניינת למחזור החיים של פתוגנים מרובי-מארחים כגון ב.בורגדורפרי s.l. ראשית, תכונה זו מספקת הזדמנויות להעברה בין מינים 28. שנית, הוא יכול לאפשר למיני מארח שונים להשפיע בנוסף על מחזורי ההולכה של פתוגנים הנגרמים על ידי וקטורים, ושלישית, היא יכולה להשפיע לרעה על מחזורי ההעברה 99. ל ב.בורגדורפרי s.s. בצפון מזרח ארצות הברית הוצע כי אפקט הדילול פועל בקהילות העשירות מינים 99,100. על פי תפיסה זו, מארחים שהם פחות יעילים מאשר עכברים כמאגרים עבורם ב.בורגדורפרי s.s. עקיצות קרציות 'פסולת' בכל הנוגע לפתוגנים 14. מודלים פשוטים מנבאים כי שכיחות הזיהום של ב.בורגדורפרי s.s. בחיפושים של קרציות הוא נמוך יותר בקהילות עשירות במינים בהשוואה לקהילות הנשלטות על ידי עכברים לבנים 15. שכיחות הזיהום יורדת באופן מופגן כאשר, בדוגמה קיצונית, מוחלפים עכברים בעלי רגל לבנה בעלי כשירות מאגר בעכברים מחוסנים שאינם כשירים במאגר 94. בחלק גדול מאיראסיה וקטורי הקרציות העיקריים של ב.בורגדורפרי s.l. הם גנרליסטים, אך בניגוד למצב בצפון מזרח ארצות הברית, רוב הגנוטיפים של ב.בורגדורפרי s.l. הם מומחים. לכן יהיה מעניין לחקור האם תופעות דילול ו/או הגברה מתרחשות בקהילות מארחות עשירות במינים ב.בורגדורפרי s.l. באיראסיה 101.

פולימורפיזם נישה מרובה הוא מושג תיאורטי המתאר את גיוון האוכלוסיות באמצעות הסתגלות לנישות אקולוגיות שונות 16. אנו מניחים שפולימורפיזם נישה מרובה חשוב עבורו ב.בורגדורפרי s.l. גיוון האוכלוסייה 8,17, מכיוון שהבדלים קטנים במאפיינים בין זני חיידקים יכולים להיות בעלי השפעות גדולות או פחותות בהתאם למאפיינים המורשים יחד, כגון יעילות ההתחמקות החיסונית (איור 2). ההשפעות הפוטנציאליות של חסינות מארחת נרכשת על הישרדותה של ב.בורגדורפרי s.l. צריך להניע את האבולוציה, הקיבעון והקיום החולף של מוטציות חיידקיות 6. שינויים אלה עשויים להצביע על תחילת ההסתגלות לנישות אקולוגיות שונות 29.

מקבילים עם זואנוזות אחרות הנגרמות על ידי וקטורים

פיתוח תיאוריות מאחדות של האקולוגיה האבולוציונית של הפתוגנים רצוי, אך נדרשת תמיכה חזקה מהטבע כדי לקבל תיאוריות אלה עבור פתוגנים זואנוטיים נשאים וקטוריים או לפתח מודלים מתאימים יותר. בהתחשב בזואנוזות רבות הנגרמות על ידי וקטורים ובאופן המוזרויות הביולוגיות האפשריות שלהן, החשש העיקרי הוא עד כמה ניתן להכליל את התכונות של מערכת אחת לכל המערכות הללו. כאן, שפע של מחקרים אחרונים איפשר לנו לזהות ולחקור תהליכים ביולוגיים בסיסיים במערכת לורי בוריוזיס, וצעד ראשון להתייחסות לשאלת ההכללה הוא זיהוי תהליכים ביולוגיים נפוצים הפועלים בזואונוסים הנגרמים על ידי וקטורים. באיור 4 אנו משווים ב.בורגדורפרי s.l. עם פתוגנים זואנוטיים אחרים הנגועים על ידי וקטור על פני ארבעה פרמטרים מכריעים אפידמיולוגית ואקולוגית: התמחות מארח, גיוון גנטי, קלונליות והתנהגות מגיפה 73,92,102,103. במרחב הפרמטרים המשתרע על ידי משתנים אלה, ב.בורגדורפרי s.l. תופס מקום מרכזי וחופף במישרין או בעקיפין את הדפוסים שרואים טריפנוסומה קרוזי (הסוכן הסיבתי של מחלת צ'אגס), וירוס WTBE, WNV ו ירסיניה פטיס (הסוכן הסיבתי למגפה) במצב האנזואטי שלה. גיוון גנטי גבוה, שיוך מארח ושובליות אופייניים טי קרוזי. וירוס WTBE ו Y. pestis הם פחות מגוונים ומתמחים למכרסמים. בדרכים מסוימות, האפידמיולוגיה של B. afzelii מראה לפחות כמה מקבילות לזה של וירוס WTBE, אם כי וירוס WTBE מתמחה עוד יותר.ניכרות גם הקבלות אפידמיולוגיות בין אוכלוסיות של ב. Garinii ו טי קרוזי. בצפון מזרח ארצות הברית, ב.בורגדורפרי s.s. הוא הרבה פחות מתמחה מאשר עמיתיו האיראיים. זה, ופיזורו של מין זה בצפון מזרח ארצות הברית, מעורר הקבלות אקולוגיות עם WNV, מכיוון ש- WNV משתמש גם במגוון רחב של מארחי חוליות, כולל ציפורים. מידת השיבוט של ב.בורגדורפרי s.l. יכול להשתנות בטווח רחב, אולי בהתאם לאזור הגנומי הנמדד ובקנה המידה המרחבי של הדגימה.

חמש מערכות זונוטיות שונות ממוקמות במרחב מצב פרמטר המתפרש על ידי התמחות המארח, גיוון גנטי, קלונאליות או פנמיקס, ומצב מגיפה או אנדמי של הפתוגנים. פרמטרים אלה הם חיוניים להבנת האבולוציה והתפשטות הזואנוזות. החפיפות בדפוסי דינמיקת השידור עשויה להצביע על כך שלפחות כמה תהליכים נפוצים פועלים במערכות זונוטיות שנבחרו. בתנאים אקולוגיים מיוחדים, ירסיניה פטיס, סוכן המגפה, יש פוטנציאל להפוך לאפיזואטית או אפילו למחלה מגיפה המועברת ישירות בבני אדם, דבר המצביע על כך שהתמחות מארחת של הפתוגן הזה במצבו האנזואטי מתווכת על ידי גורמים אקולוגיים, במקום להיות נכס מהותי של החיידק. B. afzelii, Borrelia afzelii ב.בורגדורפרי ש.ס, Borrelia burgdorferi sensu stricto ב. Garinii, Borrelia garinii LB, ליים בורליוזיס טי קרוזי, טריפנוסומה קרוזי WNV, וירוס הנילוס המערבי WTBE, וירוס דלקת המוח העבירה בקרציות.

למרות שמבוסס על המידע הטוב ביותר הקיים, יש להדגיש כי ההקבלות בין המערכות הזואוטיות כפי שמוצג באיור 4 הן ספקולטיביות, מכיוון שהן תלויות בקשקשי הצירים הבלתי מוגדרים ולכן הצורה של הציור. אי וודאות אלה מצביעים על הצורך הדחוף בנתונים אמפיריים יותר ובפיתוח אלגוריתמים שיספקו מדדים מדדים או מספרים מדויקים של פרמטרים אלה. לדוגמה, קשה במיוחד להשיג אמצעים כמותיים מדויקים למומחיות המארחת של פתוגן, מכיוון שזו אינה פונקציה פשוטה של ​​מספר מערכות היחסים הפילוגנטיות של מינים מארחים בין מינים מארחים קובעים את רוחב הנישה של מיקרו -פרזיטים ויש לקחת בחשבון גם 28 . האתגר העתידי הוא לסנכרן מחקרי שדה, מעבדה ודוגמנות בכדי לספק תובנות לגבי מנגנוני האקולוגיה האבולוציונית, בין אם הם כלליים ובין אם ייחודיים, בתוך הספקטרום המגוון של פתוגנים הנגרמים על ידי וקטורים.

מסקנות וסיכויים עתידיים

יש צורך במודלי סימולציה ביולוגיים המבוססים על תהליך כדי להאיר ולחזות טוב יותר את האקולוגיה האבולוציונית של זואנוזות הנגרמות על ידי וקטורים. מודלים אלה צריכים להיות בעלי הכוח לייצר השערות כיצד תכונות פתוגניות משפיעות על מספר הרבייה הבסיסי, ר0, (תיבה 1) בקהילות מארחות וקטוריות, אותן יש לבדוק לאחר מכן בשטח ובמעבדה. בסך הכל, אנו מסיקים כי ליים בורליוזיס מייצגת מערכת פרדיגמה עם אפשרויות מרגשות לייצר ולבדוק השערות ומודלים של האקולוגיה האבולוציונית של פתוגנים הנגרמים על ידי וקטורים, שרבים מהם הרבה פחות נגישים, יותר ארסיים ולכן קשה יותר ויקר יותר למחקר אמפירי. מאשר לורי בורליוזיס. יתר על כן, אנו רואים את ליים בורליוזיס כמערכת אידיאלית לבדוק האם, ובאיזו רמה, אוכלוסיות מיקרוביאליות מוגדרות גנוטיפית מתאימות לאקוטיפים, ולבדוק את המציאות הביולוגית של מושגי מינים תיאורטיים לשביעות רצונם של הטקסונומים, האקולוגים והאפידמיולוגים 29.


מאמרים מומלצים (6)

תפקיד ההתנהגות ממוקדת המטרה בייחוס הכוונה אצל ילדים

במחקר זה, התייחסנו לשאלת מהות המידע הדרוש לתינוקות בני 13 חודשים להבנת כוונותיו של סוכן אחר. בשני ניסויים, הנסיין לא היה מסוגל או לא היה רוצה לתת צעצוע לתינוק. חשוב לציין, מכשיר (מרזב שבו הצעצוע יכול להתגלגל כלפי התינוק) שימש כדי להפוך את התנהגות הנסיין לדומה ככל האפשר בשני התנאים. כאשר הנסיין נשאר דומם בשני התנאים, תינוקות לא התנהגו באופן שונה על פי כוונות הנסיין, מה שמרמז שהם לא הסיקו אותם. לעומת זאת, בניסוי שני, שבו הניסוי ביצע פעולה המכוונת כלפי המרזב בשני התנאים, התינוקות הסיטו את מבטן מהמסגרת הניסיונית לעתים קרובות יותר ויותר ב מסרב מצב מאשר ב לא מסוגל מַצָב. הם גם הסתכלו יותר כלפי הנסיין במצב הלא מסוגל מאשר במצב הלא מוכן. לכן, אנו מסיקים כי גישה מכוונת של סוכן כבר יכולה להסיק על ידי ילד בן 13 חודשים בתנאי שכוונה זו תוצג באופן קונקרטי באמצעות פעולה ממוקדת מטרה.

קביעת קשרים רלוונטיים לנוירון-נוירון לתותבות עצביות באמצעות מידע הדדי המתעכב בזמן: הדרכה ותוצאות ראשוניות

זיהוי תלות תפקודית בקרב נוירונים הוא מרכיב הכרחי הן בעיצוב הרציונאלי של תותבות עצביות והן באפיון פיזיולוגיה של הרשת. מטרת מאמר זה היא לספק הדרכה לנוירוכירורגים בנוגע לתורת המידע, במיוחד מידע הדדי המתעכב בזמן, ולהשוות מידע הדדי המתעכב בזמן, כמות תיאורטית של מידע המבוססת על תלות סטטיסטית, עם מתאם צולב, מדד נפוץ למשימה זו בניתוח מקדים של נוירונים בהיפוקמפוס חולדה.

רכבות ספייק נרשמו מחולדות שמבצעות משימת עיכוב ללא התאמה לדגימה באמצעות מערך של אלקטרודות שהושתלו בניתוח בהיפוקמפוס של כל חצי הכדור של המוח. בנוסף, נוצרו סימולציות של רכבת ספייק של נוירונים בקורלציה חיובית, נוירונים בקורלציה שלילית ונוירונים המתואמים על ידי פונקציות לא לינאריות. אלה הוערכו על ידי מידע הדדי שהתעכב בזמן (MI) והתאם צולב.

יישום של MI מושהה בזמן לנתונים ניסיוניים הצביע על גודל המיכל האופטימלי ללכידת מידע במערכת CA3-CA1 הוא 40 מילישניות, מה שעשוי לספק תובנה מסוימת לגבי טיבו של הקידוד בהיפוקמפוס החולדות. על נתונים מדומים, MI שהתעכב בזמן הראה ערכי שיא בזמן המתאים בפיגור בקורלציה חיובית, מתואמת שלילית ומתואמת באופן מורכב. המתאם הצלב הראה שיאים ושפלות עם נתונים המתואמים לחיוב ושלילי, אך לא הצליחו לתפוס כמה מתאמים מסדר גבוה יותר.

השוואה בין MI מושהה בזמן לבין מתאם צולב בזיהוי נוירונים תלויי תפקודית מצביעה על כך שהשיטות אינן מקבילות. נראה כי MI מעוכב בזמן קולט כמה אינטראקציות בין נוירונים CA3-CA1 בעיכובים בזמן פיזיולוגי סביר שפספסו מתאם צולב. יש לראות בה שיטה לזיהוי תלות תפקודית בין נוירונים ועשויה להיות שימושית בפיתוח תותבות עצביות.

הדמיה חישובית של תא גרגירי gyrus משוננים - תפקיד המטפלסטיות

לאחר כמה עשורים של מחקר, הדינמיקה של הפלסטיות הסינפטית בנוירונים עדיין נותרה בגדר תעלומה. על ידי ביצוע סדרת הדמיות על גרסה מדומה של in-vivo ניסוי בתא גרגירי gyrus המשוננת של חולדה, באמצעות מודל הנוירון הדוקרני של איז'יקביץ ', אנו משווים ומנוגדים למספר חוקי גמישות סינפטית פוטנציאליים לאותו ניסוי. הסימולציות שלנו מגלות כי פלסטיות תלויה ב- Spike Timing (STDP), תיאוריה עדכנית יותר של גמישות סינפטית, אינה מספיקה לשכפל את ה- LTD הטרוסינפטית המוצגת בניסוי מבלי לכלול היבטים של התיאוריה הישנה משמעותית של ביננשטוק - קופר - מונרו (BCM). חוק STDP ששונה על ידי הכללת ההיסטוריה של קפיצות פוסט -סינפטיות נראה ככל הנראה מועמד מדויק לשחזור הדינמיקה הפלסטית הטרוסינפטית.

השתלה טרנספמורלית של תותבת אבי העורקים CoreValve Evolut-R בחולה עם תותבת שסתום מיטראלי מכני כלוב קודם.

החלפת שסתום אבי העורקים של טרנסקטטר נותרת אתגר בחולים עם שסתום מכני מסוג כלוב בכדור במיקום המיטרלי. תת הרחבה פוטנציאלית של המסתם המוחי ואינטראקציה בין השסתום המכני של כלוב הכדור המיטרי שמוטה לעבר מערכת היציאה החדר השמאלית לבין השסתום המוחי מוסיף סיכון במהלך ההשתלה ולאחריה. אנו מדווחים על השתלה מוצלחת של הרחבה עצמית של CoreValve Evolut-R בחולה עם היצרות אבי העורקים הקשה ושסתום מכני Starr-Edwards שהושתל לפני 28 שנה.

Echocardiography מונחה אקו-קרדיואנית valvuloplasty

Valvuloplasty בלון מיטרלי עורית (PMBV) תוארה תחילה על ידי Inoue בשנת 1984 כטכניקה פקוטנית חדשה לניהול היצרות מיטרלית. תחילה נעשה שימוש באקו-לב תוך-לבבי בשנות השמונים אך לא התקבל באופן אוניברסלי בשל מתמרים בתדירות גבוהה ובעיות בהיגוי ובמניפולציה. בשנות התשעים הובילו השיפורים הטכניים לשימוש כללי יותר בהליכי התערבות מבניים שונים. אנו מציגים את המקרה של PMBV מצליח שהונחה אך ורק על ידי ICE.

A valvuloplastia mitral percutânea por balão foi inicialmente descrita por Inoue em 1984 como uma nova técnica percutânea para o tratamento da estenose mitral. A ecocardiografia intracardíaca foi inicialmente utilizada na década de 80 sem aceitação universal devido à alta frequência dos transdutores e à sua capacidade de manobra e manuseamento problemáticos. Na década de 90 melhorias técnicas conduziram à sua utilização mais generalizada em diversos procedimentos de intervenção estrutural. Os autores apresentam um caso de uma valvuloplastia mitral percutânea conduzida por ecocardiografia intracardíaca.


תַקצִיר

שטחים חקלאיים נחשפים יותר ויותר לתופעות השפלה הקשורות לשינויי אקלים ולשיטות חקלאיות, כולל השקיה. ההערכה היא שכ -20% מהשטח המושקה בעולם מושפע מלח. במאמר זה נועדנו להעריך את ההשפעה של המלחת קרקע עונתית ורב -שנתית על הצמיחה, התשואה ויעילות השימוש בקרינה של עגבניות בשדה פתוח. שני ניסויי שדה בוצעו בתחנת הניסוי של אוניברסיטת נאפולי פדריקו השני (קו רוחב 40 ° 31 ′ N אורך 14 ° 58 ′ E) (איטליה) על עגבניות במהלך 2004 ו -2005 כדי לחקור את ההשפעה של חמש רמות מליחות המים : NSC (EC = 0.5 dS m −1), SW1 (EC = 2.3 dS m −1), SW2 (EC = 4.4 dS m −1), SW3 (EC = 8.5 dS m −1) ו- SW4 (EC = 15.7 dS m −1) בקרקע שנחשפה להמלחת עונה אחת (ST = לטווח קצר) ובקרקע סמוכה חשופה להמלחה של & gt20 שנים (LT = לטווח ארוך). גידול הצמחים, התשואה ואיכות הפירות (pH, EC, סך המוצקים המסיסים וריכוז הפחתת הסוכרים וחומצות הניתנות לטיטראציה), ויחסי מים צמחיים נמדדו וחישוב יעילות השימוש בקרינה (RUE). הגדלת מליחות המים השפיעה לרעה על מדד שטח העלים (LAI), יעילות השימוש בקרינה (RUE) והצטברות המשקל היבש (DW) מעל פני השטח וכתוצאה מכך התשואה הכוללת והסחירה נמוכה יותר. התשואה המקסימלית והסחירה שהושגה בטיפול NSC היו בהתאמה 117.9 ו 111.0 Mg ha -1 בשנת 2004 ו- 113.1 ו- 107.9 Mg ha -1 בשנת 2005. למרות ששטח העלים הקטן יותר של צמחים מלוחים היה אחראי במידה רבה להפחתת RUE, מצאנו בערך 50% מהפחתה זו צריכה להיות אחראית על ידי תהליכים אחרים מלבד ארכיטקטורת הגידולים שהשתנתה. אלה עשויים לכלול עמידות מוגדלת, עקביות מוגברת למסופיל ותפקודים מטבוליים לקויים אחרים שעלולים להתרחש במליחות גבוהה. למרבה הפלא, גילינו שלצמחים מלוחים עם LT יש יעילות מעט טובה יותר של שימוש בקרינה יורטה (RUEIR) ב EC נתון של תמצית אדמה מאשר צמחים מומלחים ST המצביעים על כך שהמלחת LT, וכתוצאה מכך שינויים קבועים של המאפיינים הפיזיים של הקרקע, עשויים לעורר מנגנוני הסתגלות פיזיולוגיים נוספים בהשוואה לצמחים הממולחים ST. הבדלים אלה רלוונטיים לאור ההתפתחות של אזורים מלוחים, גם בתגובה לשינויי האקלים.


תגובות לטווח קצר וארוך והתאוששות מולים מיטילוס אדוליס חשוף לשמן דלק כבד מס. 6 וסטירן

לסמנים ביולוגיים יש פוטנציאל לשמש להערכת ההשפעה של הפרשות אנתרופוגניות במים ימיים. השתמשנו בחבילה של סמנים ביולוגיים הנעים בין שינויים אנזימטיים להיסטופתולוגיים ותגובות לחץ כלליות להערכת ההשפעה לטווח קצר וארוך על מולים. מיטילוס אדוליס של שמן דלק כבד לא. 6 וסטירן. המולים נחשפו למשך 5 חודשים, עם מילוי מחדש של מערכת החשיפה, לשבר מסיס של דלק כבד ולאחר מכן, נשמר במשך חודש במים נקיים להתאוששות. בניסוי שני, מולים נחשפו לסטירן במשך 19 ימים ונשמרו במים נקיים עד 4 חודשים. רמות רקמות הגוף הכימיות שיקפו את תהליכי הבליה של תרכובות אלה. פעילות האקסידאז של Acyl-CoA נגרמה במולים שנחשפו לשמן לאחר מילוי, ואילו הסטירן מעכב אותו לאחר 19 ימי חשיפה ולאחר שבועיים במים נקיים. פיתוח גמטות ורמות פוספט אלקליות-רגישות מצביעות על כך ששמן ולא סטירן לא התנהגו כמפריעים אנדוקריניים. זמן החזקת אדום ניטרלי היה נמוך יותר בקבוצות המטופלות מאשר בבקרות. יציבות הממברנה הליזוזומלית הופחתה באופן משמעותי בקבוצות החשופות והתאוששה לאחר נסיגת שמן אך לא לאחר הסרת הסטירן. לא חשיפה לשמן ולא סטירן השפיעה על מדד המצב למעט ההפחתה שנראתה במולים שנחשפו לשמן במשך חודש אחד. מדד התגובה לסמן ביולוגי הפלה מולים חשופים, שהראו ערכים גבוהים יותר, וחזרו לרמות הבקרה לאחר ההתאוששות. תוצאות המתקבלות מניסויי פיילוט אלה יכולות לסייע בזיהוי כלי ניטור רלוונטיים להערכת השפעת הנפט וכימיקלים בתרחישי דליפה ימיים.

זוהי תצוגה מקדימה של תוכן המנוי, גישה באמצעות המוסד שלך.


שיטות

חומר צמחי

שתילים של 8 מיני עצים שהופצו באופן נרחב מאזורי מישור ההצפות המרכזי של האמזונס נבחרו למחקר זה (ראה לוח ​ טבלה 3). 3). Vatairea guianensis אובל. (Fabaceae), Hevea spruceana (Benth.) M üll. ארג. (Euphorbiaceae) ו גרסיניה מקרופילה (מר.) פלאנץ '. Triana (Clusiaceae) הם בעלי חשיבות מסחרית ומופיעים הן באזורי מישור ההצפות v árzea והן ב- igap ó (Ferreira [1997], Parolin [2000b], Wittmann) ואח '.[2006], Worbes [1986]). Hevea spruceana ו גרסינה מקרופילה נפוצים גם ביער טרה פירמי, אך לא Vatairea guianensis (ויטמן ואח '.[2006]). לניסוי שלנו, Vatairea guianensis ו Hevea spruceana נאספו מ- v árzea ו- igap ó, בהתאמה, ו גרסיניה מקרופילה מאת igap ó. מינים כמו עץ ​​החלוצים Pseudobombax munguba (Mart. & Zucc.) דוגאנד (Bombacaceae) ושני מינים הנפוצים בתעשיית העץ כלומר חורה קרפיטנים L. (Euphorbiaceae) ו Pouteria glomerata (מיק) Radlk. (Sapotaceae) - נאספו גם לניסויים שלנו מכיוון שהם מופצים באופן נרחב בסביבת v árzea.

שולחן 3

מיני צמחים, משפחה, מערכת אקולוגית, סוג תפקודי, הופעה ומשקל עלים ספציפי (SLW) של 8 מיני הצמחים הטרופיים שנחקרו מ- v árzea (v) ו- igap ó (i)

זני צמחיםSLW [g  m -2]מִשׁפָּחָהמערכת אקולוגית 1 סוג פונקציונלי 2 מדינות המופע 3
גרסיניה מקרופילה142 (i) ”Clusiaceaea, b*, c, d, iיָרוֹק עַדבוליביה, ברזיל, אקוודור, גיאנה הצרפתית, גיאנה, פרו, סורינאם, ארצות הברית, דרום מזרח אסיה
(מר.) פלאנץ '. & טריאנה
Hevea spruceana24 (v) � (i) � (i) ”Euphorbiaceaeא*, ב*, דנשיר/ברבי -מחיליבוליביה, ברזיל, קולומביה, קוסטה ריקה, פרו
(Benth.) M üll.Arg.
חורה קרפיטניםל.45 (v) ”Euphorbiaceaea*, c, ibreviהאנטילים ההולנדים, בנין, בוליביה, ברזיל, איי בהאמה, בליז, הרפובליקה המרכז אפריקאית, חוף השנהב, קולומביה, קוסטה ריקה, קובה, הרפובליקה הדומינקית, אקוודור, גיאנה הצרפתית, גואטמלה, אינדונזיה, הרפובליקה הדמוקרטית של לאו לאו, מדגסקר, מרטיניק, מקסיקו, ניקרגואה, פנמה, סורינאם, אל סלבדור, טוגו, תאילנד, טרינידד וטובגו, טייפה הסינית, טנזניה, ארצות הברית, ונצואלה, וייטנאם
-נחישות
לאטיה קורימבולוסה58 (v) ’Flacourtiaceaeא*ברבי-נשיריםבולוביה, ברזיל, קולומביה, אקוודור, פר ú
אשוחית לשעבר בנט.
Pouteria glomerata68 (v) ”Sapotaceaea*, c, d, e, f, g, hיָרוֹק עַדארגנטינה, בוליביה, ברזיל, קולומביה, קוסטה ריקה, אקוודור, גיאנה הצרפתית, גואטמלה, גיאנה, הונדורס, מקסיקו, פנמה, פרו, פרגוואי, סורינאם, אל סלבדור, ארצות הברית, ונצואלה
(מיק) Radlk.
Pseudobombax munguba65 (v) ”Malvaceaeא*, ב, דנשיריםברזיל, קולומביה, אקוודור, פרו
(Mart. & Zucc.) דוגאנד
סאליקס מרטיאנה (לייב)23 (v) ’Salicaceaeא*יָרוֹק עַדפרו, ברזיל
Vatairea guianensis אובל.36 (i) � (v) ’Fabaceaeאבגדהנשיריםברזיל, קולומביה, צרפתית, גיאנה, גיאנה, פרו, ונצואלה

1 גן הבוטים של מיזורי, בוט חדש. גן, רויאל בוט. Gardens Kew, INPA-Herbarium ו- Wittmann pers. com.

3 מתקן המידע הגלובלי הביולוגי: http: //data.gbif.org* מציין את סביבת המפעל שנבחרה למדידה.

א) V árzea של מרכז אמזון.

ב) Igap ó ממרכז אמזון.

ה) יער גשם אטלנטי (ללא שטף).

ו) פנטנאל ברזילאי (ללא זרימה).

ז) פנטנאל ברזילאי (מוצף).

’ ניסוי הצפות לטווח קצר.

” ניסוי הצפות לטווח ארוך.

שתילים של v árzea נאספו בגדת נהלה אילהה מארצ'נטריה (03 뀕 ´S, 59 끘 ´W), אי הממוקם בנהר סולים ཞs. מינים Igap ó נאספו בבנק של Tarum ã Mirim (03 뀈 ´S, 60 뀁 ´W) אמידה של הכושי ריו. Hevea spruceana ו Vatairea guianensis המתרחשים גם ב- v árzea ו- igap ó נאספו כדי להשוות את ההשפעה של שני המקורות השונים. שתילים היו עציצים באדמה שנאספה בבית הגידול המקורי של הצמח. המדידות החלו לכל המוקדם לאחר חודש התאקלמות.הצמחים הוחזקו בתנאי אור טבעי, מוגנים מפני חרקים באמצעות רשתות יתושים והושקו מדי יום במים מבאר ארטסאית, ב- INPA, מאנאוס, ברזיל. תנאי הטמפרטורה הממוצעים של 30   ଌ וערכי לחות יחסית של 78 �% נרשמו. Ambient CO2 הריכוזים היו בטווח של 335 �  ppm.

בנוסף ביצענו ניתוח של נתונים שטרם פורסמו לגבי השפעות הצפה על פליטת איזופרנואידים של לאטיה קורימבולוסה אשוחית לשעבר. בנטה. (Flacourtiaceae) ו סאליקס מרטיאנה לייב. (נקרא רשמית S. humboldtiana var. מרטיאנה (Leyb.) Anders) (Salicaceae) כפי שהתקבל באחד המחקרים האחרונים שלנו (Rottenberger ואח '.[2008]). לאטיה קורימבולוסה הוא אחד המינים השופעים ביותר מאזורי ה- v árzea הנמוכים (פרולין [2002], ויטמן ואח '.[2006]). סאליקס מרטיאנה הוא מין חלוץ גדל במהירות ודורש המופיע בעיקר באתרי הגובה הנמוכים של יער v árzea (דה סימון) ואח '.[2003b], פרולין [2000b]). שני מיני העצים ירוקי עד ומותאמים היטב לתנאי הצפה (De Simone ואח '.[2003a], Sch öngart ואח '.[2002]).

מדידות החלפת גז עם מפעלים סגורים

מארזים

כל המדידות בוצעו עם מערכת מארז דינאמית המורכבת משני מארזי סרט טפלון, אחד המקיף את המפעל ומארז הפניה ריק, כפי שתואר בפירוט קודם לכן (בראכו-נונז ואח '.[2011], דינדורף ואח '.[2006,] קסלמאייר ואח '.[1993, 1996, 1997], קון ואח '.[2000] [2002], Sch r ואח '.[1992]). המתחמים הוקמו בסביבת תחנת מקס פלאנק במכון Instituto Nacional da Pesquisa da Amaz ônia (INPA), מאנאוס, ברזיל. כל הניסויים בוצעו מחוץ לבניין בסביבה חצי טבעית של קמפוס INPA עם יער שארית טרה פירם. בהתאם לגודל הצמח, נבחר מארז קטן (9  l) או גדול (100  l). האוויר נשאב (משאבות ממברנת טפלון, Vacuubrand, גרמניה) דרך קרצוף אוזון (מסנן של רשתות נחושת המכוסות ב- MnO2, Ansyco, גרמניה) כדי להימנע מהפרעות מחמצן במדידות ה- VOC. זרימת האוויר שנבחרה אפשרה החלפה של נפח המתחם הכולל בין 1 ל -5 דקות. ענפים, או סך הכל חלקי צמחים מעל הקרקע נסגרו ונמדדו. כל הצינורות המחברים את המתחם עם מכשירים חוממו לטמפרטורה מעל טמפרטורת הסביבה (

45   ଌ) על מנת למנוע עיבוי נדיפים (לארסן ואח '.[1997]). יחס הערבוב, הש, של כל תרכובת חושבה על פי משוואה (1) תוך התחשבות בהפרש הריכוז הנמדד בין מארז ההתייחסות (ריק) למדגם (עם הצמח) (  =  גלִטעוֹם- גהתייחסות) ב- [nmol  mol -1, קצב ההדחה של המארז ש ב- [l  h -1, והמשקל היבש של העלים (dw) ב- [g] והמסה המולקולרית M ב- [g  l -1. המשקל היבש של העלים נקבע בסוף הניסוי והוחלט למידות הקודמות.

המדידות בוצעו בתנאים מבוקרים למחצה ולחות יחסית וטמפרטורה בסביבה. הלחות והטמפרטורה היחסית מכל מארז נבדקו על ידי שימוש בשני חיישני טמפרטורה/לחות משולבים (דגם Rotronics MP-100A, Walz, גרמניה). ברוב המקרים קרינה פעילה פוטוסינתטית נוספת (PAR) מסופקת ללא הרף על ידי מערכת LED המורכבת מארבע שרשראות כפולות מתערובת של אור אדום, כחול ולבן שנבנו ותוכננו על ידי מחלקת האלקטרוניקה של MPI לכימיה במיינץ, גרמניה. מערכת LED זו הונחה בניצב למארז והפערים בין קבוצות הלד נסגרו על ידי סרט מחזיר על מנת להשיג התפלגות הומוגנית של האור במארז. PAR נמדד עם חיישן קוונטי (דגם SB 190, Licor, ארה"ב) בתוך המתחם בגבהים שונים לפני ואחרי המדידות. במהלך ניסוי ההצפה לטווח ארוך השליטה בעוצמות האור לא הייתה אפשרית במהלך מדידות לא זורמות. לכן נעשה שימוש באור שמש טבעי. ממוצעים של דקה אחת לטמפרטורות המארז והעלים נמדדו עם זוגות תרמיים (סוג E, Chrom-Constantan, OMEGA) ונרשמו באמצעות CR-logger datalogger (Campbell Scientific Ltd. Shepsherd, בריטניה). כל שאר הפרמטרים המיקרומטורולוגיים והפיזיולוגיים נרשמו במקביל על ידי יחידת בקרת V25, שנבנתה ב- MPI לכימיה, באותו סולם זמן.

מדידות הטמעה/טרנספירציה

הפרמטרים הפיזיולוגיים פוטוסינתזה ושחיקה נמדדו עם CO22מנתח גז אינפרא אדום (LI-COR Inc. 7000, לינקולן, נברסקה, ארה"ב). ציוד זה הופעל במצב דיפרנציאלי וקיבל את אות ריכוז ההתייחסות המוחלט מ CO שני22מנתח גז אינפרא אדום (LI-COR Inc. 7000, לינקולן, נברסקה, ארה"ב). חנקן (N.2 5.0, מסר גריסהיים, גרמניה) שימש כגז הייחוס ל- CO המוחלט2 ו- H.2O במארז ההפניה. מנתח היה מכויל לפני הניסויים באמצעות CO2 תקן גז כיול (512   ± 𠂒  ppm CO2 באוויר סינטטי, LI-COR, לינקולן, נברסקה, ארה"ב), ומחולל נקודות טל לכיול אדי מים (Li 610 LI-COR, לינקולן, נברסקה, ארה"ב). בסוף כל ניסוי נבדקה הכיול של מנתח ותגובת האות תוקנה לרגישות ולאפס סחיפות כפונקציה של הזמן. תגובת האות של המכשיר תוקנה גם בשל השפעות הטמפרטורה וביחס לקיזוז ריכוזי ההתייחסות שצוין ונמדד. מוליכות הסטומטיים חושבה על פי Pearcy, Schulze & Zimmermann (Pearcy ואח '.[1989]).

בנוסף מדידות של CO2 החלפה ושאיבה של עלים בודדים לכל מיני העצים נעשו באמצעות מערכת חילופי גז ניידת GFS3000 (Walz, גרמניה) על מנת לקבוע את רוויית האור של ספיגה פוטוסינתטית של CO2 לצורך אפיון ההתאמה של כל מיני העצים לסביבה המשתנה בסביבת פרויקט INPA-Max Planck במכון Nacional da Pesquisa da Amaz ônia (INPA), Manaus.

קביעת VOC

VOC נותחו בעזרת תגובת העברת הפרוטונים המקוונת - ספקטרומטר מסה (PTR -MS) אשר חוברה למארזים באמצעות צינורות בגודל 1/8 אינץ '. טכניקת PTR-MS נבדקה היטב במקומות אחרים (בלייק ואח '.[2009], לידינגר ואח '.[1998a, b]). המכשיר נשמר בחדר ממוזג במהלך כל הניסויים. מארז המדגם וההתייחסות ואות הרקע נבדקו לסירוגין. המכשיר הופעל במצב ניטור יונים נבחר בתנאי פעולה סטנדרטיים (E/N   = � Td E חוזק שדה חשמלי, צפיפות מספר גז חיץ N, 1 Td   = � -17 𠂜m &# מולקולת x000b2 V -1) במתח סחף של 600  V. אות הרקע הניכר, שנגרם כנראה כתוצאה מספיחת זיהומים בתוך מערכת הדגימה וצינור הסחף (Steinbacher ואח '.[2004]), נקבע על ידי החלת אוויר חופשי VOC שנוצר על ידי ממיר קטליטי (מחולל אפס אוויר, פארקר ושות ', ארה"ב) על המכשיר. קיזוז זה הופחת מהמדגם ומאות ההתייחסות ושיעור הפליטה חושב בהתאם לשווי 1. שיעורי הפליטה המחושבים על בסיס משקל יבש של עלים ב- μg  g -1  h -1 תוקנו באמצעות אלגוריתם מתמטי שפותח על ידי גונטר ואח '. ([1993, 1995]) וגונטר ([1997]) להלן G93. אלגוריתם זה פותח כדי לחזות פליטת איזופרן, אך מנבא היטב גם פליטות מונוטרפן (Ciccioli ואח '.[1997], קסלמאייר ואח '.[1997], קון ואח '.[2002] [2004]). G93 מתאר את פליטת אורגנים נדיפים כפונקציה של חוזק פליטה בסיסי (כלומר גורם פליטה סטנדרטי או שיעור פליטה בסיסי, Eש) הקשורים לפרמטרים הסביבתיים קרינה פעילה פוטוסינתטית (PAR, 1000   μmol  m -2  s -1) וטמפרטורה (30 ° C).

הפליטות העיקריות שזוהו על ידי PTR-MS היו מתנול (m33), אצטאלדהיד (m45), אתנול (m47), אצטון (m59), איזופרן (m69) ומונוטרפנים (m137, שבר על m81). חשוב לציין כי לא ניתן להבחין בנפרד מסוגים שונים של monoterpenes באמצעות PTR-MS. לכן גורמי פליטה סטנדרטיים המחושבים עבור מונוטרפנים עם PTR- MS במחקר זה מתייחסים תמיד לסכום כל המונוטרפנים. מכשיר ה- PTR-MS כויל באמצעות תקן גז (Apel Riemer, USA או Deuste Steininger GmbH, גרמניה) המכיל את רוב, למעט אתנול, של VOCs היעד הנתון בחנקן (± דיוק של 5% עבור Apel Riemer ו-   &# x000b1 �% דיוק לתקן Deuste) ומדולל באוויר סינטטי לריכוזים של 0.5 - 10  ppb. יחס ערבוב הנפח של אתנול חושב באמצעות קינטיקה של תגובת מולקולות יון פשוטה כפי שדווח במקומות אחרים (Hansel ואח '.[1995], ווישטלר ואח '.[2001]). מגבלת הזיהוי של PTR-MS נאמדת כפי 1.96 מסטיית התקן של ריכוזי המארזים הריקים (ברמת הביטחון של 95%) ובדרך כלל הייתה 1.153  ppb עבור מתנול, 291  ppt לאצטון, 445  ppt עבור איזופרן ו- 574  ppt למונוטרפנים.

לוח זמנים ניסיוני

כל המדידות בוצעו בתנאים מבוקרים למחצה במשך תקופה של שנתיים, במכון Nacional de Pesquisas da Amaz ônia - הגן הבוטני INPA במנאוס, ברזיל עם שתילי עצים. החקירות הושלמו עם הערכה של מערכי נתונים קודמים, אך לא פורסמו, על שחרור איזופרנואידים שבוצעו עם מיני עצים אמזונאיים בשנת 2000 באוניברסיטת אולדנבורג. בחקירה זו מחקרי הצפה לטווח קצר של פליטות VOC מ לאטיה קורימבולוסה ו סאליקס מרטיאנה בוצעו גם בטכניקת PTR-MS (Rottenberger ואח '.[2008]). הצפה הושגה על ידי שקיעת שטח השורש בעציצים. לניסויים לטווח הקצר, הסירים של Vatairea guianensis ו Hevea spruceana מ igap ó ו- v árzea, בהתאמה, הוצפו במשך שלושה עד ארבעה ימים. בהתאם למחקרים אחרים, חישבנו כי פרק זמן זה מספיק כשיפור משמעותי בפליטות VOC (Kreuzwieser ואח '.[1999a], רוטנברגר ואח '.[2008]). לאור הציוד והזמן המוגבלים הצלחנו לחקור רק שני פרטים מכל מין. אנו רואים את התוצאות כאמינות מבחינת איכות הפליטה. הכמויות עשויות כמובן להיות מושפעות מחוסר ודאות גדול יותר. ניסויים אלה התקיימו מתחילת מרץ עד תחילת מאי 2007. צמחים היו סגורים בערב (בסביבות 20:00) והנתונים הראשונים נלקחו לאחר זמן מינימלי של 10 שעות שנחשב כמספיק להתאקלמות. של המפעל לסביבת המתחם (Dindorf ואח '.[2006], הייוורד ואח '.[2004], Llusia ואח '.[2008], רוטנברגר ואח '.[2008]). ביום השני בצהריים מוצפת מערכת השורשים של הצמח#x02019 כמתואר לעיל. במהלך כל הניסוי מדידות של פליטות VOC וכן של תהליכים פיזיולוגיים צמחיים בוצעו באופן מקוון עם מנתחי הגז PTR-MS ו- IRGA, בהתאמה. בנוסף, ה- O2 ריכוז המים נמדד עבור כל ירידה פוטנציאלית בכל יום בצהריים (פרופיליין מומס חמצן מומס Oxi197, WTW, וילהיים, גרמניה) במהלך תקופת ההצפה.

לניסוי ארוך הטווח בחרנו שלושה פרטים מכל אחד ממיני igap ó Hevea spruceana ו גרסיניה מקרופילה ומיני v árzea חורה קרפיטנים, Pouteria glomerata ו Pseudobombax munguba. הניסוי נמשך מיולי/אוגוסט עד אוקטובר/נובמבר 2006. לוח המדידות היה דומה לזה שתואר לעיל. לאחר מדידות הבקרה, הצמחים הוצאו מהמכלאות והוצפו במשך חודשיים ושלושה שבועות. בסוף הדגירה ארוכת הטווח הצמחים שוב היו סגורים ונבדקים.

הניתוח הסטטיסטי בוצע עם ערכים ממוצעים של 5 דקות של נתוני פליטה פיזיולוגיים ופליטות ותנאי אור יום (ממוצעים בשעות היום). הנתונים שהתקבלו לאחר הדגירה ארוכת הטווח היו מקובצים לשיעורי עוצמת אור על מנת שניתן יהיה להשוות נתונים עם ניסוי הזמן הקצר שבוצע בעוצמות אור נמוכות יותר בשל התנאים הטבעיים השונים בעונה הרטובה והיבשה. הבדלים סטטיסטיים בין מוצפים לתנאים שאינם זורמים בוצעו על ידי ANOVA חד כיווני והוכח על ידי בדיקת Tukey. ההבדלים נחשבו משמעותיים ברמת ההסתברות של P   < 𠂐.01 (*), משמעותיים מאוד ב- P   < 𠂐.001 (**) ומשמעותיים ביותר ב- P   < 𠂐. 0001 (***). שני טיפולים של עץ (לניסויים לטווח הקצר) או שלושה (לניסויים ארוכי הטווח) שימשו לכל טיפול.


צפו בסרטון: תרופה טבעית לקורונה (יָנוּאָר 2022).