Recognizing normal reproductive biology: A comparative analysis of variability in menstrual cycle biomarkers in German and Bolivian women

The idealized “normal” menstrual cycle typically comprises a coordinated ebb and flow of hormones over a 28-day span with ovulation invariably shown at the midpoint. It's a pretty picture—but rare. Systematic studies have debunked the myth that cycles occur regularly about every 28 days. However, assumptions persist regarding the extent and normalcy of variation in other cycle biomarkers. The processes of judging which phenotypic variants are “normal” is context dependent. In everyday life, normal is that which is most commonly seen. In biomedicine normal is often defined as an arbitrarily bounded portion of the phenotype's distribution about its statistical mean. Standards thus defined in one population are problematic when applied to other populations; population specific standards may also be suspect. Rather, recognizing normal female reproductive biology in diverse human populations requires specific knowledge of proximate mechanisms and functional context. Such efforts should be grounded in an empirical assessment of phenotypic variability. We tested hypotheses regarding cycle biomarker variability in women from a wealthy industrialized population (Germany) and a resource-limited rural agropastoral population (Bolivia). Ovulatory cycles in both samples displayed marked but nonetheless comparable variability in all cycle biomarkers and similar means/medians for cycle and phase lengths. Notably, cycle and phase lengths are poor predictors of mid-luteal progesterone concentrations. These patterns suggest that global and local statistical criteria for “normal” cycles would be difficult to define. A more productive approach involves elucidating the causes of natural variation in ovarian cycling and its consequences for reproductive success and women's health

Wie beeinflusst Sorption die Metabolisierung von Alanin durch mikrobielle Gruppen?

Mikrobieller Abbau ist ein wesentlicher Transformationsprozess der organischen Bodensubstanz. Sorption von niedermolekularen organischen Substanzen wie Alanin an Mineraloberflächen kann diese vor dem mikrobiellen Abbau und Mineralisierung schützen. Somit wäre Sorption ein entscheidender Stabilisierungsprozess für die organische Bodensubstanz. Dennoch ist es für Mikroorganismen möglich, niedermolekulare organische Substanzen von Mineraloberflächen zu desorbieren. Das exakte Prozessgefüge dieser Desorption und mikrobiellen Verwertung, aber auch die involvierten mikrobiellen Gruppen sind jedoch weitestgehend unbekannt. Wir verwendeten positionsspezifisch C-13-markiertes Alanin, dessen Mineralisation zu CO2 und dessen Einbau in Phospholipid-Fettsäuren (PLFAs) quantifiziert wurde, um die mikrobielle Verwendung von sorbiertem und nicht-sorbiertem Alanin im Boden zu unterscheiden. Um die durch die Sorption bedingten Veränderungen der Verfügbarkeit und Metabolisierung des Alanins zu erfassen, wurden einheitlich- und positionsspezifisch C-13- und C-14-markiertes Alanin in einem Ap-Horizont einer lehmigen Parabraunerde über 10 Tage inkubiert. Das CO2 aus der Respiration wurde in NaOH-Fallen erfasst und dessen C-14-Aktivität bestimmt. Die Verwendung der funktionellen Gruppen des Alanins durch die verschiedenen mikrobiellen Gruppen wurde mittels C-13-PLFA Analyse ermittelt. Keine der mikrobiellen Gruppen bevorzugte das unsorbierte Alanin gegenüber dem sorbierten – der Großteil der Gruppen inkorporierte die gleiche Menge in ihre PLFAs. So zeigten beispielsweise Gram negative Bakterien eine hohe Wettbewerbsfähigkeit hinsichtlich des Alanins, allerdings keine Präferenz bezüglich des Unsorbierten. Nur die Gruppe der Pilze inkorporierten signifikant mehr sorbiertes Alanin: Sie sind prädestiniert dafür, Mineraloberfläche zu umwachsen und daran sorbierte Substanzen mit ihren Hyphen aufzunehmen. Diese Präferenz ist mit einem veränderten Abbauweg, der über Glukoneogenese und den Pentose-Phosphat-Weg führt, verbunden. Sorption kann zu einer kurzfristigen Verzögerung des Abbaus kleiner geladener Moleküle führen, jedoch ist kein langfristiger Stabilisierungseffekt erkennbar. Die meisten mikrobiellen Gruppen nehmen sowohl sorbiertes und nicht-sorbiertes Alanin im gleichen Maße auf und nur einzelne Gruppen, wie Pilze, haben sich auf die präferentielle Aufnahme sorbierter Substanzen spezialisiert

Räumliche Heterogenität der Phosphor-Konzentration und P-Speziierung in Waldböden in Abhängigkeit vom Wurzelsystem

Einzelne Bäume unterscheiden sich sowohl hinsichtlich ihres Phosphor(-P)-inputs in den Boden als auch ihrer P-Aufnahmeraten aus dem Boden. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dass diese zur Entstehung von P-Heterogenitätsmustern im Boden beitragen. Andererseits können bestehende P-Verteilungsmuster die P-Versorgungsstrategien von Bäumen und assoziierten Mikroorganismen beeinflussen. Diese Studie untersucht den Zusammenhang zwischen räumlicher Heterogenität der P-Konzentration und P-Speziierung zweier Standorte mit unterschiedlichem P-Versorgungszustand sowie dem Wurzelsystem einzelner Buchen auf unterschiedlichen Skalen (Aggregat bis Profilskala). Darüber hinaus wird der Einfluss unterschiedlicher P-Verteilungen auf die P-Aufnahme von Buchen und Mikroorganismen analysiert. Die räumliche Heterogenität der Boden-P-Vorräte und bodenbiologischer Parameter wurde mittels NanoSIMS, μ-XRF, μ-XANES, Enzymanalyse und Suberinanalyse sowie geostatistischer Auswerteverfahren erfasst. Desweiteren wurde die Aufnahme von 33P-Eisen(III) phosphat bei verschiedenen räumlichen Heterogenitätsmustern in Buchen und Mikroorganismen in Rhizotronen studiert. Die Vorräte an leicht verfügbaren P-Formen (Pi-NaHCO3) nahmen mit zunehmendem Abstand vom Wurzelsystem einzelner Buchen zu. Gleichzeitig nahm die Aktivität der alkalischen Phosphatase in Wurzelnähe ab, während die Aktivität der sauren Phosphatase anstieg. Am P-reichen Standort hing die räumliche Verteilung der Ptot- und Porg-Vorräte auf der Pedon Skala vor allem von der Verteilung der organischen Bodensubstanz (OBS) aus Wurzeleinträgen (gemessen als Suberin-Konzentration) ab. Im Gegensatz dazu, konnte am P-armen Standort keine räumliche Korrelation zwischen Wurzeln und Ptot oder Porg Vorräten nachgewiesen werden. Die Bodenaggregate beider Standorte unterschieden sich hinsichtlich ihrer P-Verteilungsmuster: Der P des P-reichen Standortes war feinverteilter in Al- und Fe-Mikroaggregaten, während der P des P-armen Standortes in Überzügen von Quarzkörnern konzentriert war. Das Rhizotronexperiment zeigte, dass eine heterogene P-Verteilung die mikrobielle Mobilisierung und Aufnahme von P signifikant begünstigt – ein Prozess, der vorwiegend auf Pilze zurückzuführen ist. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Studie, dass Baumwurzeln und assoziierte Mikroorganismengesellschaften bestehende P Heterogenitätsmuster zur Nährstoffakquise nutzen, aber ebenso zur Entstehung neuer Verteilungsmuster beitragen

The Hypolipidemic Activity of Boronated Nucleosides in Male Mice and Rats

The boronated nucleosides with varying bases and sugar moieties were shown to be potent hypolipidemic agents in rodents. The 3′– aminocynaoborane dideoxythymidine derivative caused reductions in serum cholesterol and triglyceride levels, tissue lipids, VLDL and LDL cholesterol levels while elevating HDL cholesterol levels in rodents. The agents suppressed rat hepatic acetyl CoA synthetase, HMG-CoA reductase, acyl-CoA cholesterol acyl transferase, phosphatidylate phosphohydrolase and lipoprotein lipase activities while elevating cholesterol-7α-hydroxylase activity from 25 to 100 μM

Einfluss räumlicher Heterogenität von Phosphor auf die mikrobielle P‑Aufnahme und die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft in Waldböden

Neben Stickstoff ist Phosphor (P) das wichtigste wachstumslimitierende Nährelement in Böden. Dennoch gibt es wenig Information über die räumliche Heterogenität des P-Gehaltes in Waldböden. Darüber hinaus ist der Effekt einer homogenen versus heterogenen P‑Verteilung im Boden auf die mikrobielle P‑Akquirierung und Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft weitgehend unbekannt. Ein Rhizotronexperiment mit P-armem Waldboden wurde durchgeführt um konkurrierende P‑Aufnahmestrategien von Mikroorganismen zu untersuchen. Um den Effekt räumlicher P‑Heterogenität auf pflanzliche und mikrobielle P‑Aufnahme zu eruieren wurden mit F.sylvatica bepflanzte Rhizotrone mit P‑33‑Eisen(III)phosphat, einer relativ immobilen P Quelle, in verschiedenen räumlichen Verteilungen markiert. Die P‑Mobilisierung durch Mikroorganismen wurde mittels einer verbesserten P-33-PLFA-Methode verfolgt, welche die P‑33‑Inkorporierung in Mikroorganismen mit Änderungen in der Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften in situ verbindet. Die mikrobielle P-Aufnahme war erhöht in Rhizotronen mit hoher P‑Verfügbarkeit, sowie in solchen mit heterogener P‑Verteilung. Charakteristische PLFA weisen auf eine Akkumulation von Ektomykorrhizapilzen, typischerweise assoziiert mit Buchenwurzeln, in P‑reichen Arealen hin. Diese Ektomykorrhizzapilze führen wahrscheinlich zu einer starken Zunahme der P‑Mobilisierung des ausgebrachten P‑33‑Eisen(III)phosphats in stark P-haltigen Habitaten. Im Gegensatz hierzu benötigen Habitate mit niedriger P-Verfügbarkeit eine komplexer zusammengesetzte mikrobielle Gemeinschaft um unzugängliche P-Quellen zu mobilisieren. Entsprechend fördern hohe P‑Vorkommen die Bildung von Pilzhyphen zur P-Mobilisierung – ein Effekt, der mit sinkendem P-Gehalt abnimmt. Des Weiteren zeigen grampositive und ‑negative Bakterien eine massiv erhöhte P‑Aufnahme unter zunehmend heterogenen P-Verteilungen. Sie stellen jedoch einen kleineren Anteil der mikrobiellen Gemeinschaft als in homogen P‑angereicherten Rhizotronen, was auf einen Vorteil filamentöser Organismen bei heterogener P-Verteilung hindeutet. Entsprechend fördert eine heterogene P-Verteilung in Waldböden die P-Aufnahme mikrobieller Gemeinschaften aus mineralischen P-Quellen mit geringer biologischer Verfügbarkeit in Waldböden

Methodenevaluierung der Quantifizierung verwitterungsrelevanter organischer Säuren aus Böden

Niedermolekulare Organische Säuren (NOS) spielen eine zentrale Rolle bei der pflanzlichen Nährstoffmobilisierung. Insbesondere für die Auflösung von Phosphor- (P) und Eisen (Fe)-Mineralen bzw. der Vorbeugung der P-Fällung durch Chelatisierung zweiwertiger Kationen sind diese Verbindungen von erheblicher Bedeutung. Durch eine Absenkung des pH-Wertes erschweren NOS die Bildung sekundärer Minerale. Über die Komplexierung von Fe oder Calcium (Ca) wird die Verwitterung von primären Eisenmineralen und Apatit vorangetrieben, wodurch NOS aktiv an der Gesteinsverwitterung beteiligt sind. Eine Quantifizierung der NOS im Boden ist somit unerlässlich um diesen Schlüsselprozess der Mineralverwitterung und Pflanzenernährung genauer zu erfassen. In der vorliegenden Studie werden drei verschiedene, bereits publizierte Methoden zur Extraktion und anschließenden Quantifizierung von NOS miteinander verglichen und hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile bezüglich spezifischer Fragestellungen evaluiert. Bei den auf Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) beruhenden Methoden ist eine Derivatisierung der Analyten notwendig, wobei hier eine Butylierung mit einer Methylierung verglichen wird. Die dritte auf Hochleistungsflüssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS) basierende Methode kommt ohne Derivatisierung der Analyten aus. Die angewendete sequentielle Extraktionsmethode mit 1) der Extraktion wasserlöslicher NOS und 2) einer schwach sauren Extraktion erlaubt die Unterscheidung wasserlöslicher von mineralassoziierten NOS. Die Methoden wurden hinsichtlich Nachweisstärke und Reproduzierbarkeit, sowie ihrer Anwendbarkeit für verschiedener Fragestellungen verglichen. Insbesondere zur Bestimmung von NOS an C-13 markierten Proben ist eine Methode wünschenswert bei dem die Menge an Fremdkohlenstoff im Molekül minimiert wird. Hier stellt die HPLC-MS Methode die beste Alternative dar, bringt jedoch messtechnisch einige Herausforderungen mit sich. Der präparative Aufwand ist deutlich geringer als bei den anderen Methoden, was einen höheren Probendurchsatz ermöglicht. Allerdings kann mit einer HPLC-MS Methode nicht die Nachweisstärke und Sensitivität der GC-MS Methoden erreicht werden. Darüber hinaus stellt die Lagerung der mikrobiell extrem schnell abbaubaren NOS als underivatisierte LC-MS Proben oft ein Problem dar; Derivatisierung und nachfolgende Lagerung in organischen Lösemitteln verbessern die Haltbarkeit und damit das Zeitfenster für die Messung erheblich

Structural Analysis of Potent Hybrid HIV-1 Protease Inhibitors Containing Bis-Tetrahydrofuran in a Pseudo-Symmetric Dipeptide Isostere

The design, synthesis, and X-ray structural analysis of hybrid HIV-1 protease inhibitors (PIs) containing bis-tetrahydrofuran (bis-THF) in a pseudo-C2-symmetric dipeptide isostere are described. A series of PIs were synthesized by incorporating bis-THF of darunavir on either side of the Phe-Phe isostere of lopinavir in combination with hydrophobic amino acids on the opposite P2/P2\u27 position. Structure-activity relationship studies indicated that the bis-THF moiety can be attached at either the P2 or P2\u27 position without significantly affecting potency. However, the group on the opposite P2/P2\u27 position had a dramatic effect on potency depending on the size and shape of the side chain. Cocrystal structures of inhibitors with wild-type HIV-1 protease revealed that the bis-THF moiety retained similar interactions as observed in the darunavir-protease complex regardless of position on the Phe-Phe isostere. Analyses of cocrystal structures and molecular dynamics simulations provide insights for optimizing HIV-1 PIs containing bis-THF in non-sulfonamide dipeptide isosteres

Klima und Wurzelabstand bestimmen die Enzymaktivitäten und den Umsatz der organischen Bodensubstanz

In der chilenischen Küstenkordillera wurden entlang eines klimatischen Gradienten von 1500 km, von arid bis mäßig humid, natürliche Ökosysteme ausgewählt, um den Abbau der organischen Bodensubstanz (OBS) sowie die Nährstofffreisetzung zu untersuchen. Mikroorganismen können mithilfe extrazellulärer Enzyme organische Verbindungen aufspalten und Nährstoffe für Pflanzen bereitstellen. Es stellt sich die Frage, welchen Einfluss die Bodenfeuchte und der Kohlenstoffeintrag über das Wurzelsystem auf den mikrobiellen Abbau haben. Es wurde die Hypothese geprüft, dass feuchte Bodenbedingungen und Wurzelnähe den enzymatischen OBS-Abbau und die Nährstofffreisetzung fördern. In zwei Klimaregionen, einem humid gemäßigtem und einem semiariden Waldgebiet, wurden entlang vertikaler (Bodentiefe) und horizontaler (Wurzelabstand) Gradienten folgende Parameter bestimmt: Bodenfeuchte, C- und N-Gehalte, d13C- und d15N-Werte sowie die Aktivitäten von sechs extrazellulären Enzymen, beteiligt in den C-, N- und P-Kreisläufen. Höhere C- und N-Gehalte in Böden des humiden Ökosystems spiegeln dessen höhrere Produktivität gegenüber dem semiariden System wieder. Die Regressionen von d13C und –[ln(%C)] zeigen eine starke Isotopenfraktionierung von Ober- zu Unterboden im semiariden Ökosystem und weisen auf einen schnelleren OBS-Umsatz als im humiden Ökosystem hin. Die d15N-Tiefentrends lassen auf eine N-Limitierung in beiden Böden schließen, mit einer stärkeren Ausprägung im humiden Ökosystem. Die Aktivitäten der Enzyme, die für C-, N- und P-Kreisläufe zuständig sind, stiegen mit dem C-Gehalt an und nahmen von Ober- zu Unterboden und mit zunehmender Entfernung von der Wurzel ab. Nur die Tyrosin‑aminopeptidase Aktivitäten stiegen mit dem N-Gehalt und deuten zudem auf eine schnellere Substratumsetzung unter semiariden gegenüber humiden Klimabedingungen hin. Die Aktivitäten von Chitiniase und Phosphatase weisen dagegen auf einen schnelleren Umsatz unter humiden Bedingungen hin. Wir schließen daraus, dass die N-Verfügbarkeit und der OBS-Umsatz im semiariden Ökosystem höher als im humiden System ist. Die Enzymaktivitäten zeigten nur einen indirekten Zusammenhang mit der Bodentiefe und werden vorwiegend von dem C-Gehalt bestimmt, der direkt über den C‑Eintrag der Wurzel beeinflusst wird