CTGF drives autophagy, glycolysis and senescence in cancer-associated fibroblasts via HIF1 activation, metabolically promoting tumor growth

Previous studies have demonstrated that loss of caveolin-1 (Cav-1) in stromal cells drives the activation of the TGF-β signaling, with increased transcription of TGF-β target genes, such as connective tissue growth factor (CTGF). In addition, loss of stromal Cav-1 results in the metabolic reprogramming of cancer-associated fibroblasts, with the induction of autophagy and glycolysis. However, it remains unknown if activation of the TGF-β / CTGF pathway regulates the metabolism of cancer-associated fibroblasts. Therefore, we investigated whether CTGF modulates metabolism in the tumor microenvironment. For this purpose, CTGF was overexpressed in normal human fibroblasts or MDA-MB-231 breast cancer cells. Overexpression of CTGF induces HIF-1α-dependent metabolic alterations, with the induction of autophagy/mitophagy, senescence, and glycolysis. Here, we show that CTGF exerts compartment-specific effects on tumorigenesis, depending on the cell-type. In a xenograft model, CTGF overexpressing fibroblasts promote the growth of co-injected MDA-MB-231 cells, without any increases in angiogenesis. Conversely, CTGF overexpression in MDA-MB-231 cells dramatically inhibits tumor growth in mice. Intriguingly, increased extracellular matrix deposition was seen in tumors with either fibroblast or MDA-MB-231 overexpression of CTGF. Thus, the effects of CTGF expression on tumor formation are independent of its extracellular matrix function, but rather depend on its ability to activate catabolic metabolism. As such, CTGF-mediated induction of autophagy in fibroblasts supports tumor growth via the generation of recycled nutrients, whereas CTGF-mediated autophagy in breast cancer cells suppresses tumor growth, via tumor cell self-digestion. Our studies shed new light on the compartment-specific role of CTGF in mammary tumorigenesis, and provide novel insights into the mechanism(s) generating a lethal tumor microenvironment in patients lacking stromal Cav-1. As loss of Cav-1 is a stromal marker of poor clinical outcome in women with primary breast cancer, dissecting the downstream signaling effects of Cav-1 are important for understanding disease pathogenesis, and identifying novel therapeutic targets

Controllo di Tribolium confusum J. du Val mediante atmosfere controllate in differenti condizioni di temperatura, umidit\ue0 relativa e percentuale di ossigeno.

Il lavoro di ricerca svolto in questi anni sulle atmosfere controllate mira a stabilire la possibilit\ue0 di utilizzare livelli di ossigeno superiori a quelli riportati in bibliografia e comunemente utilizzati nella pratica (O2 << 1%), pi\uf9 economici da produrre e facili da mantenere in situazioni di stoccaggio, lasciando l\u2019azoto (N2) come componente principale. L\u2019efficacia della tecnica delle atmosfere controllate \ue8 strettamente correlata alle condizioni di temperatura e umidit\ue0, di conseguenza \ue8 possibile avvalersi di percentuali maggiori di ossigeno grazie all\u2019influenza positiva di questi due parametri che condizionano fortemente il metabolismo degli insetti. Gli artropodi sono organismi in grado di sopportare periodi anche prolungati di ipossia; gli effetti della carenza di O2 sul metabolismo degli insetti sono diversi a seconda dei livelli di presenza di questo gas nell\u2019atmosfera controllata: al diminuire della concentrazione di O2, comunque, la loro mortalit\ue0 aumenta (Hoback e Stanley, 2001). Si possono sfruttare condizioni di bassa U.R. per limitare i tempi di trattamento (quando si operi in condizioni di alte temperature) e, allo stesso modo, si pu\uf2 agire sulle altre variabili (temperatura, percentuale di ossigeno, tempo) per migliorare l\u2019efficacia del trattamento. Tribolium confusum \ue8 una specie che attacca i cereali immagazzinati ed \ue8 quindi ovvio considerare temperature anche elevate e umidit\ue0 relative molto ridotte (10-15%). Da quanto riportato in bibliografia, l\u2019effetto positivo delle basse umidit\ue0 relative sulla mortalit\ue0 \ue8 particolarmente evidente per percentuali di ossigeno superiori all\u20191% (Mitcham et al., 2006; Zhou et al., 2000; Mbata e Phillips, 2001). Di conseguenza, nella nostra ricerca sono state considerate anche percentuali di O2 superiori all\u20191%, meno costose da mantenere per lunghi periodi. Ci\uf2 riduce l\u2019efficacia in condizioni normali, ma pu\uf2 rivelarsi efficace a temperature superiori e % inferiori U.R. (Chiappini et al. 2009). Uova, larve, pupe e adulti sono stati esposti a trattamento in atmosfera controllata con diverse combinazioni di fattori (O2, temperatura, U.R.) in modo da poter sfruttare condizioni ambientali favorevoli ai fini dell\u2019efficacia del trattamento. La stima della mortalit\ue0 \ue8 stata effettuata dopo ogni prova attraverso la conta degli individui morti e/o sopravvissuti. La mortalit\ue0 \ue8 stata poi trasformata in percentuale e analizzata utilizzando l\u2019analisi della varianza, con la quale \ue8 stato inoltre determinato il livello di interazione tra le variabili in esame. Le prove sperimentali su Tribolium confusum hanno dimostrato che il trattamento anossico pu\uf2 risultare molto efficace anche a percentuali di ossigeno pi\uf9 elevate di quelle normalmente utilizzate, ma in condizioni di umidit\ue0 relativa assai ridotta. U.R. e O2 incidono in modo significativo, condizionando il comportamento dell\u2019insetto e quindi la mortalit\ue0. A tutti gli stadi di sviluppo della specie, alla minore U.R. applicata corrisponde la percentuale di mortalit\ue0 significativamente superiore; viceversa la percentuale di mortalit\ue0 si abbassa ulteriormente all\u2019aumentare della U.R., annullandosi nel trattamento con maggiore tenore di ossigeno e maggiore umidit\ue0 relativa. Tra gli stadi di sviluppo l\u2019uovo risulta essere pi\uf9 suscettibile rispetto ad adulti, larve e pupe, raggiungendo in quasi tutte le condizioni il 100% di mortalit\ue0. Ci\uf2 \ue8 facilmente spiegabile considerando che \ue8 uno stadio fisiologicamente molto attivo. Infatti, nonostante appaia quiescente e, probabilmente per questo, sia considerato molto resistente dai \u201cnon-entomologi\u201d, al suo interno, le cellule si stanno dividendo per formare ex novo i tessuti e gli apparati embrionali. Questa intensa attivit\ue0 cellulare si traduce in un elevato metabolismo e, di conseguenza, in un\u2019elevata richiesta di ossigeno. Quando il fabbisogno di ossigeno necessario alla produzione dell\u2019energia che sostiene lo sviluppo dell\u2019embrione non viene soddisfatto, questo muore. La combinazione delle variabili ha dato risultati positivi e ha dimostrato come si possano effettuare trattamenti a percentuali di ossigeno superiori di quelli comunemente utilizzati. Considerando la fisiologia degli insetti, la penuria di ossigeno obbliga ad adottare una serie di cambiamenti comportamentali che permettono di risparmiarne il consumo o aumentarne la concentrazione. Nel secondo caso si tratta di un aumento della frequenza di apertura degli spiracoli, che comporta una perdita d\u2019acqua anche dieci volte superiore rispetto a quella che avverrebbe in condizioni normali e, quindi, la disidratazione dell\u2019insetto. Ovviamente tale effetto \ue8 tanto maggiore quanto minore \ue8 l\u2019umidit\ue0 dell\u2019ambiente, la quale inizia a incidere sulla sopravvivenza dell\u2019insetto nel momento in cui quest\u2019ultimo, per poter respirare, \ue8 indotto ad aprire gli spiracoli per tempi pi\uf9 lunghi rispetto a quelli fisiologici, magari anche a causa di una maggiore attivit\ue0 determinata dal parallelo innalzamento della temperatura. Poter disporre di dati di mortalit\ue0 in condizioni climatiche differenti, consente di utilizzare la tecnica dell\u2019atmosfera controllata nel modo pi\uf9 semplice e meno dispendioso (a livello economico, energetico e di impegno) per la situazione in cui si deve operare

The development of a bdelloid egg: a contribution after 100 years

Rotifer development has received very little attention: studies date back to the 19th century and to the first half of 20th century, and very limited contributions have been added in recent times. All information we have on rotifer embryology is mostly based on in vivo observation of developing embryos by light microscopy, and only in a minor way by classical histology. The study of rotifer embryogenesis is approached here using in vivo observation and laser confocal microscopy. We revealed cytoskeletal components (filamentous actin and tubulin) and nuclear DNA of the embryos to draw the pattern of the early development of Macrotrachela quadricornifera. Our results were then compared to the literature data, to determine a development pattern that can be generalized to the whole rotifer group. On the whole, our results agree with the general description provided by previous authors, i.e. the holoblastic unequal segmentation, the transverse furrow of the first division, the typical 16-cell stage, and the early gastrulation by epiboly. A peculiar pattern could also be seen that was interpreted as the formation of the mastax; it seemed to start from a mould of actin, visible by confocal only. The present study provides a preliminary contribution to a too-long-neglected aspect of rotifer biology

Tradizione e innovazione nell’analisi delle impurità e degli infestanti degli alimenti: dal filth test al dna barcoding alla metagenomica

La sicurezza alimentare assume sempre più importanza sia per l’industria agro-alimentare sia per il consumatore. Igiene e qualità devono essere garantiti lungo tutta la filiera, dalla produzione al consumo. Nonostante le tecnologie di controllo attualmente disponibili, l’inquinamento da parte di infestanti, vertebrati o invertebrati, è tutt’altro che risolto. Oltre a violare i sopracitati requisiti igienici, rappresenta un limite merceologico, un danno commerciale per il produttore e un fastidio, a volte non limitato alla semplice vista ma legato alla salute, per il consumatore. L’esame degli alimenti può essere condotto con svariate tecniche, dalle più classiche diagnosi macroscopiche, ai metodi di microanalisi quali il filth-test, fino ad arrivare alle più moderne analisi del materiale genetico. Il filth-test è a tutt’oggi un prezioso strumento per la determinazione delle impurità solide di una matrice alimentare, indicatore diretto della sanità di un prodotto e indiretto dello standard igienico adottato nelle fasi di lavorazione e conservazione. Grazie a questa tecnica analitica è possibile osservare al microscopio frammenti di varia natura derivanti dall’agente contaminante. Sono di estrema importanza l’abilità dell’analista e, nel caso specifico degli artropodi infestanti, le sue conoscenze entomologiche. Una errata identificazione del contaminante può condurre ad una errata valutazione del problema e di conseguenza alla sua mancata risoluzione. Quando si incorre in simili difficoltà identificative può essere di grande aiuto un approccio molecolare. Il “DNA barcoding” è una metodica molecolare che consente l’identificazione di specie biologiche attraverso l’analisi di specifiche sequenze di DNA. La tecnica si è finora rivelata un valido supporto per il riconoscimento di macro-contaminanti animali rinvenuti nelle derrate alimentari, non identificabili con le classiche analisi morfologiche in quanto deteriorati dalla lavorazione e dallo stato di conservazione dell’alimento. Negli ultimi tempi, la metodica ha trovato ulteriore sviluppo nel “metabarcoding”, che con approccio high-throughput mira a caratterizzare tutti gli organismi presenti in matrici complesse quali acqua o suolo. Recenti lavori effettuati sugli sfarinati hanno dimostrato l’effettiva sensibilità e specificità del metodo, che rivela quindi un grosso potenziale per l’analisi della qualità degli alimenti.The quality assessment of foodstuffs is an important tool for agri-food industries: contaminated products can not be sold in the market because of sanitary problems and potential health risks for the consumers. Today, different techniques are available for the detection and identification of food contaminants. Macro-contaminations can be directly detected, whilst micro-contaminations can be discovered with filth test analyses; also, a molecular approach is possible and it is called ‘DNA barcoding’. Filth-test is a well-known method which allows the detection of arthropod fragments, hairs or other kind of solid impurities. After their finding, the final evaluation represents the most critical part, because great expertise is required to reveal their nature. This is important not only to assess the foodstuff quality, but also to infer information about the source or place of contamination in the production chain. DNA barcoding represents an alternative and useful approach for the identification of biological samples showing particular features (size, conservation or lack of diagnostic parts missed during foodstuff processing) that do not allow the use of traditional identification methods. It is based on the analysis of short and standardized fragments of genomic DNA, thanks to the development of the sequencing technologies and the availability of free on-line databases of previously characterized DNA sequences. In the last years, further advances have been made with the “metabarcoding”, a novel approach which combines the DNA barcode-base identification system together with the high-throughput ability of the next-generation sequencing (NGS) techniques. This method can be used to reveal the whole content of complex substrates like water, soil or foodstuff like flour and its derivatives, and it will be further investigated in the future for foodstuff analysis

Pseudocereali e insetti delle derrate

PSEUDO-CEREALS AND FOODSTUFF INSECTS Among plants which can be used in human nutrition, the so-called pseudocereals are gaining in popularity due to their high nutritional value and other properties. The grains of these plants can be consumed as such or transformed into flour to obtain bread, pasta or other derivatives, in the place of traditional cereals or added to them. Quinoa (Chenopodium quinoa Willdenow), amaranth (Amaranthus spp.), and buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench), as well as chia (Salvia hispanica L.), which is an oily seed, are plants originating in continents such as Asia and Latin America and until recently unknown to most people; they represent an interesting topic of research from the agronomic point of view and find an increasing diffusion in our agribusiness sector. Their cultivation is increasing in various European countries, including Italy, and - like other crops - they are susceptible to attack by pests after harvest. As for all other foodstuffs, the hygiene and protection of these "new" foods from attack and pollution, even if only temporary, cannot be neglected or ignored. Our laboratory research has investigated the susceptibility of pseudocereals and chia to attack by some common foodstuff beetles and moths known for their more or less marked polyphagy: Rhyzopertha dominica (F.) (Col. Bostrichidae), Sitophilus granarius (L.) (Col. Dryophthoridae), Tenebrio molitor L. (Col. Tenebrionidae) and Plodia interpunctella (H\ufcbner) (Lep. Pyralidae). Results revealed significant differences in the timescale and means of infestation and larval development: S. granarius and R. dominica grew only on buckwheat, while on chia, amaranth and quinoa no signs of infestation were ever observed; P. interpunctella grew on all seeds except amaranth, with high larval trophic activity and damage, but most larvae died between 60 and 90 days after the beginning of the infestation. Similarly, T. molitor larvae in trophic activity were observed on all the grains, but they never fully developed and drastically decreased during the test. Investigations into palatability and the dynamics of infestation during the storage phase of pseudocereals in optimal conditions for insects are a first step to further knowledge on the conservation of these new foodstuffs and the risks of contamination to which they are subject

Mortality of stored-food beetle larvae exposed to a controlled atmosphere enriched with nitrogen and containing above-minimum levels of oxygen

Insect pests of stored foodstuffs can cause different types of damage. The larval stage is often the chief culprit, causing serious damage to food commodities while being the most resistant to hypoxic treatments. Knowledge of the response to treatment during each development stage is necessary for pest management programs. This research aimed to evaluate the possibility of using a nitrogen controlled atmosphere as an alternative to biocide treatments against larvae of five important species of stored-food beetles (Coleoptera), and to improve the effects of hypoxia at above-minimum oxygen levels (O2 > 1%), with changing temperatures and relative humidity levels, given that several studies have shown that lowering the relative humidity and increasing the temperature improves the effectiveness of controlled atmosphere treatments. The species tested were Sitophilus granarius (Linnaeus), Oryzaephilus surinamensis (Linnaeus), Stegobium paniceum (Linnaeus), Trogoderma inclusum LeConte and Tribolium confusum Jacquelin du Val. Larvae were exposed to atmospheres containing low percentages of oxygen (3%, 5%), at four different relative humidities (15%, 35%, 55%, 75%) and two different temperatures (23°C, 30°C) for 7 days. Total mortality was achieved in very few cases, and only under the most unfavorable conditions of the lowest levels of relative humidity and oxygen content. Results varied from species to species, so it is evident that the efficacy of treatment by controlled atmosphere is species-dependent

Uso di atmosfere controllate a medio-basso tenore di ossigeno per il controllo delle larve di coleotteri delle derrate

MORTALITY OF STORED-FOOD BEETLE LARVAE EXPOSED TO A CONTROLLED ATMOSPHERE ENRICHED WITH NITROGEN AND CONTAINING ABOVE-MINIMUM LEVELS OF OXYGEN Insect pests of stored foodstuffs can cause different types of damage. The larval stage is often the chief culprit, causing serious damage to food commodities while being the most resistant to hypoxic treatments. Knowledge of the response to treatment during each development stage is necessary for pest management programs. This research aimed to evaluate the possibility of using a nitrogen controlled atmosphere as an alternative to biocide treatments against larvae of five important species of stored-food beetles (Coleoptera), and to enhance the negative effects of hypoxia at above-minimum oxygen levels (O2 &gt; 1%), with changing temperatures and relative humidity levels, given that several studies have shown that lowering the relative humidity and increasing the temperature improves the effectiveness of controlled atmosphere treatments. The species tested were Sitophilus granarius (Linnaeus), Oryzaephilus surinamensis (Linnaeus), Stegobium paniceum (Linnaeus), Trogoderma inclusum LeConte and Tribolium confusum Jacquelin du Val. Larvae were exposed to atmospheres containing low percentages of oxygen (3%, 5%), at four different relative humidities (15%, 35%, 55%, 75%) and two different temperatures (23\ub0C, 30\ub0C) for 7 days. Total mortality was achieved in very few cases, and only under the most unfavorable conditions of the lowest levels of relative humidity and oxygen content. Results varied from species to species, so it is evident that the efficacy of treatment by means of controlled atmosphere is species-dependent