Spatio-temporal simulation of intracellular Ca2+ dynamics during Shigella invasion

85 páginas. Maestría en Ingeniería de Procesos.Shigellosis is an important problem of public health worldwide. It is mainly caused by the ingestion of food or water contaminated with Shigella. After its ingestion, this bacterium invades the colon and causes an intense inflammatory reaction, leading to destruction of the epithelial tissue. During invasion of the epithelial cells, Shigella induces atypical Ca2+ signals; however, it is not clear how these signals are generated or how to control them (Tran Van Nhieu et al., 2013). It is well known that cells use Ca2+ as a second messenger to control a wide array of cellular functions, including reorganisation of the cytoskeleton, inflammatory responses and cellular death (Sun et al., 2017). In this line, it has been reported that the perturbation of cellular Ca2+ homeostasis caused by Shigella facilitates the entrance of the bacterium and its dispersion to adjacent cells, leading to apoptosis and destruction of the intestinal epithelium. In particular, the bacterium induces local responses, localised in the invasion area (Tran Van Nhieu et al., 2013), as well as global responses, that spread in the whole invaded cell. The local versus global character of the responses plays a crucial role in the cytotoxicity of the bacteria, since a high and sustained Ca2+ elevation can lead to cellular death and could limit the dissemination of the bacteria. Preliminary work regarding the atypical calcium responses caused by Shigella was carried out by Tran Van Nhieu et al. (2013) and Sun, et al (2017), using experimental methods and mathematical modelling. Nevertheless, the models that have been proposed do not take into account the Ca2+ coming from the extracellular space, which has been demonstrated to have a crucial contribution to the Ca2+ responses. In this work we present a reactive-diffusive mathematical model that takes into account extracellular Ca2+ entry through ion channels located in the cell membrane (ROCC, SOCC), Ca2+ exchanges with the endoplasmic reticulum, as well as Ca2+ and IP3 diffusion through the cytosol. The proposed model is capable to reproduce the calcium oscillations in the cytosol and in the endoplasmic reticulum observed in healthy cells, as well as the atypical calcium responses caused by Shigella. The model also allow us to analyse the global or local character of the cytosolic calcium responses during bacterial invasion. Simulations using the proposed model showed that the rate of IP3 synthesis is a bifurcation parameter that changes the stability of the system and that the entrance to the oscillatory regime has a dependence on the operation of ROCC and SOCC. Furthermore, spatio-temporal simulations showed that plasma membrane channels are clearly related to the global/local character of the calcium responses, which suggest that extracellular calcium entry through plasma membrane channels, particularly SOCC, could be a point of control of the bacterial invasion. Cytosolic calcium responses during bacterial invasion. Simulations using the proposed model showed that the rate of IP3 synthesis is a bifurcation parameter that changes the stability of the system and that the entrance to the oscillatory regime has a dependence on the operation of ROCC and SOCC. Furthermore, spatio-temporal simulations showed that plasma membrane channels are clearly related to the global/local character of the calcium responses, which suggest that extracellular calcium entry through plasma membrane channels, particularly SOCC, could be a point of control of the bacterial invasion.La shigelosis es un problema preocupante de salud pública a nivel mundial. Ésta es adquirida principalmente mediante la ingestión de comida o agua contaminadas con la bacteria Shigella. Después de ser ingerida, la bacteria invade el colon y causa una intensa reacción inflamatoria que concluye en la destrucción del tejido epitelial. Durante la etapa de invasión de las células epiteliales del intestino, la Shigella induce señales de Ca2+ atípicas; sin embargo, no es claro cómo se generan estas señales ni se sabe cómo controlarlas (Tran Van Nhieu et al., 2013). Es bien sabido que las células utilizan Ca2+ intracelular como segundo mensajero en una gran cantidad de funciones celulares, incluyendo, por ejemplo, la reorganización del citoesqueleto, las respuestas inflamatorias y la muerte celular programada (apoptosis). Se ha informado en la literatura que la pertubación de las señales de Ca2+ intracelular causada por la Shigella facilita su entrada a las células y su dispersión a células adyacentes, lo que lleva a la apoptosis y destrucción del epitelio intestinal. En particular, la bacteria induce respuestas de Ca2+ locales en la célula invadida, localizadas en el sitio de invasión, así como respuestas globales, las cuales se difunden en toda la célula invadida. El carácter local y global de las respuestas celulares juega un papel crucial en la citotoxicidad y velocidad de invasión de la bacteria, debido a que una elevación alta y sostenida de Ca2+ intracelular ocasiona muerte celular temprana. Tran Van Nhieu et al. (2013) y Sun et al. (2017) llevaron a cabo trabajos preliminares de las respuestas de Ca2+ atípicas inducidas por la Shigella, utilizando métodos experimentales y modelado matemático. Sin embargo, los modelos reportados no toman en cuenta el Ca2+proveniente del medio extracelular, el cual se ha demostrado que tiene una contribución clave en las respuestas locales y globales de Ca2+ de la célula invadida. En este trabajo presentamos un modelo matemático reactivo-difusivo que toma en cuenta la entrada de Ca2+ extracelular al citosol a través de canales iónicos localizados en la membrana celular (ROCC y SOCC), intercambio de Ca2+ con el retículo endoplásmico y difusión de Ca2+ e IP3 en el citosol. El modelo propuesto no solo reproduce las oscilaciones de Ca2+ citosólico y del retículo endoplásmico observadas en células sanas, sino que también es capaz de simular las condiciones causadas por la bacteria Shigella. El modelo propuesto también permite analizar el índice global o local de las respuestas de Ca2+ producidas por la invasión bacteriana. Las simulaciones obtenidas mediante nuestro modelo muestran que la velocidad de síntesis de IP3 es un parámetro de bifurcación que cambia la estabilidad del sistema y que la entrada y salida del régimen oscilatorio depende del funcionamiento de los canales ROCC y SOCC. Más aún, las simulaciones espacio-temporales permitieron verificar que estos canales se relacionan claramente con el índice global/local de las respuestas de Ca2+, lo que sugiere que la entrada de Ca2+ extracelular a través de estos canales puede ser un punto de control de la invasión bacteriana.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México)

Quantum convolutional neural networks for high energy physics

"Artificial Intelligence is a tool that is increasingly becoming an integral element of scientific research. High Energy Physics, whose experiments produce some of the largest amounts of data in science, is no exception. For this reason, the objective of this thesis is to develop a pipeline for classifying backgrounds and signals particle jets using Machine Learning (ML) techniques, specifically convolutional neural networks (CNN). Particle jets have proven to be a very powerful tool for studying particle collisions at accelerators such as CMS and ATLAS, at the LHC, where the constituents of these events hadronize or decay so quickly that they are very difficult to detect. Jets are objects that seek to retrieve information about these particles by encapsulating the energy depositions that were indeed sensed by the detector. So having an algorithm that can reliably tell us which particle generated a given jet is not a straightforward assignment, even more so taking into account that many approaches can be taken to this problem depending on the way in which we believe it is most convenient to arrange our data"

On Journeys and Crossroads

In Part 1 of this lecture, Bobby Guev discusses the Exodus narratives and draws parallels between the plight of the enslaved Israelites in the story and the realities of our present day. In Part 2, he delves deeper into the concept of \u27fear\u27 in the context of the story and the state of our country today. Speaker: Dr. Guevara is an associate professor in the Department of Theology and was the recipient of the 2012 Henry Lee Irwn Memorial Teacher Award. He earned a doctoral degree in Theology, with a concentration in Sacred Scriptures. He has taught courses on the Theology of Liberation, the Catholic social vision, and the Old Testament, and served as the Associate Dean for Student Formation. In these various capacities, he has facilitated the engagement of students with various marginalized groups and communities, especially among the Dumagats of Nueva Ecija.https://archium.ateneo.edu/magisterial-lectures/1006/thumbnail.jp

Uso sustentable de los pastizales de la llanura de Mendoza (Argentina)

This review includes the location, the biogeographic characteristics and the production systems of the Mendoza plain. The procedure for estimating the carrying capacity for cattle was described. For its evaluation, annual forage production was estimated from the dependable annual rain (f0.8) and the rain-use efficiency factor (kg DM ha-1 year-1 mm-1). The yearlong proper use factor of available forage was 30%, while the herbaceous and woody accessible layers to cattle were 80% and 50%, respectively. The estimated carrying capacity was, on average, 24.3 ha AU-1. This evaluation, denoted the need to have forage reserves from 2 years, in 10 not included in the model. The use of spineless cactus was considered as buffer feed reserve. Its benefits and restrictions are mentioned. The major limitation to plantations of Opuntia ficus-indica (L.) Mill. for fodder in Mendoza plain is cold winter temperatures. To overcome this constraint, ten progenies of the interspecific cross between Opuntia lindheimerii Engelm. (cold hardy) and O. ficus-indica were examined for freezing hardiness. Due to the great importance of cactus as suitable crop for livestock production in arid areas, the economic feasibility of its plantation for both cattle and goat production systems was included in the review.Esta revisión incluye la ubicación, las características biogeográficas y los sistemas de producción de la llanura de Mendoza. El procedimiento para estimar la receptividad de la misma para ganado bovino fue descripto. Para su evaluación, la producción anual de forraje fue estimada sobre la base de la lluvia anual confiable (f 0,8) y el factor de eficiencia de uso de la lluvia (kg MS ha-1 año-1 mm-1). El factor de uso apropiado durante el año del forraje disponible fue 30%, mientras que los estratos de herbáceas y leñosas accesibles para el ganado fueron 80% y 50%, respectivamente. La receptividad estimada fue, en promedio, 24,3 ha UA. Esta evaluación denota la necesidad de contar con reservas de forraje para los 2 años en 10 no incluidos en el modelo. El uso de cactus sin espinas fue considerado como reserva de forraje de amortiguación. Se mencionan sus beneficios y limitaciones. La restricción principal para las plantaciones de O. ficus-indica para forraje en la llanura de Mendoza es la temperatura fría del invierno. Para superar este inconveniente, diez progenies de la cruza interespecífica entre Opuntia lindheimerii Engelm. (resistente al frío) y O. ficus-indica fueron examinadas por su resistencia al congelamiento. Debido a la gran importancia del cactus como cultivo apropiado para la producción de ganado en zonas áridas, la factibilidad económica de su plantación para los sistemas de producción de bovinos y caprinos fue incluida en la revisión.Fil: Guevara, Juan Carlos. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas Fil: Estevez, Oscar Roberto. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas <IADIZA

Popular and informal environmental education: the need for more research in an "emerging" field of practice

Environmental education that fosters meaningful community participation and learning has been considered a requisite to sustaining our human and natural environments in many of the global conferences, agreements, declarations and charters since the 1972 UN Conference on the Environment in Stockholm. Despite this growing consensus there is a small amount of published research in Australia in this field of practice we have decided to call popular and informal environmental education - education that often involves adults in social action. The authors argue, however, that there is no shortage of educational practice that can be described as popular and informal environmental education. The autors propose a typology that will assist in defining this field of practice and establish theoretical links with the emerging field of environmental adult education

Trama social y locus de acción grupal : localización de grupos a escala de la ciudad para la intervención ambiental

La investigación fue realizada en una ciudad rural media y es subsidiaria de una investigación mayor que busca solucionar el problema de los residuos urbanos mediante la participación ciudadana. El objetivo consistió en localizar grupos e implementar un programa de educación ambiental que lograra un impacto en cascada. Se desarrolló en cinco fases: (1) determinación de las unidades de análisis; (2) observación extensiva; (3) observación intensiva; (4) extrapolación al universo; (5) interacción efectiva con estructuras metagrupales. El universo de investigación se compuso de 50,000 habitantes y la población de estudio fueron 214 grupos significativos: religiosos, deportivos y territoriales. En cuatro vecindarios (unidades de análisis) se localizaron tendencias en el tejido social; se extrapoló en dos zonas más, y después se penetró en la estructura metagrupal o institucional para convenir un programa de educación ambiental no formal, bajo un eje psicosocial de influencia social, de mayorías y de minoríasThis research it's done in a mid size rural city, it's based on a larger scale research that seeks the solid waste problem to be resolved though citizen participation. The goal is to locate groups of people to implement an environmental education program that achieve a cascade impact. It's developed in five phases: (1) unit of analysis determination; (2) extensive observation; (3) intensive observation; (4) universe extrapolation; (5) effective interaction with institutional structure. The universe of study is composed by 50 000 inhabitants and the population of the significant groups is 214, in which there are three kinds of groups: religious, sports and neighborhood. In four neighborhoods (unit of analysis) were located tendencies in the social thread, it's extrapolated in two more areas and, then it's penetrated in the institutional structure to agree a non formal environmental education program, base on a psychosocial axis of social influence, of majorities and minoritie

Presupuestos : Presupuesto como herramienta de gestión y planificación al restaurante TGI FRIDAY, para el año 2014

El presente trabajo a desarrollar tiene como tema general PRESUPUESTO, en el cual se pretende demostrar que este sirve como una herramienta de gestión y planificación de gran importancia para cualquier empresa que haga uso de este en el desarrollo de los propósitos a los que desea llegar. Esta investigación tiene por objetivo general, el analizar de qué manera el presupuesto siendo una herramienta de gestión, permite darle el seguimiento adecuado a la planificación, ejecución, control y evaluación del cumplimiento de los objetivos o metas del restaurante TGI FRIDAYS. Para ello es de suma importancia primeramente conocer más acerca del presupuesto, haciendo enfoque en sus generalidades, en los procedimientos a tomar en cuenta para su correcta elaboración y la aportación que este brinda a las empresas para tomar las decisiones más acertadas a través de los resultados que se obtienen posteriores a su elaboración. La presupuestacion a realizar al restaurante TGI FRIDAYS, estará basada en los resultados del periodo 2014 posteriormente proyectado a dos años, los principales cambios que se presenten en el mercado, mismos que servirán de apoyo para hacer las debidas comparaciones al momento de obtener nuestros propios resultados. Se espera que nuestro trabajo proporcione a la dirección del restaurante herramientas que faciliten obtener un mejor desempeño en todas las áreas q funcionan en él, así como un mejor control de ingresos y gastos que se generen en cada periodo presupuestado, lo cual generara que los recursos con los que se cuentan sean mejor aprovechados. El uso del presupuesto es un método indispensable para las empresas, por lo cual este trabajo será de mucha utilidad para quienes opten al uso de la presupuestacion; presupuestos una base fundamental para cualquier decisión o meta propuesta dentro de cualquier empresa; las grandes instituciones públicas o privadas tienen muy presente la utilización de este sistemas presupuestario que al buen uso de él se deben el éxito o fracaso obtenido