Unusual morphologies and the occurrence of pseudomorphs after ikaite (CaCO3•6H2O) in fast growing, hyperalkaline speleothem

Unusual speleothem, associated with hyperalkaline (pH>12) groundwaters have formed within a shallow, abandoned railway tunnel at Peak Dale, Derbyshire, UK. The hyperalkaline groundwaters are produced by the leaching of a thin layer (<2 m) of old lime kiln waste above the soil-bedrock surface above the tunnel by rainwater. This results in a different reaction and chemical process to that more commonly associated with the formation of calcium carbonate speleothems from Ca-HCO3-type groundwaters and degassing of CO2. Stalagmites within the Peak Dale tunnel have grown rapidly (averaging 33 mm y-1), following the closure of the tunnel 70 years ago. They have an unusual morphology comprising a central sub-horizontally-laminated column of micro- to nano-crystalline calcium carbonate encompassed by an outer sub-vertical assymetric ripple laminated layer. The stalagmites are largely composed of secondary calcite forming pseudomorphs (<1 mm) which we believe to be predominantly after the ‘cold climate’ calcium carbonate polymorph, ikaite (calcium carbonate hexahydrate: CaCO3•6H2O), with minor volumes of small (<5 μm) pseudomorphs after vaterite. The tunnel has a near constant temperature of 8-9°C which is slightly above the previously published crystallisation temperatures for ikaite (<6°C). Analysis of a stalagmite actively growing at the time of sampling, and preserved immediately within a dry nitrogen cryogenic vessel, indicates that following crystallisation of ikaite, decomposition to calcite occurs rapidly, if not instantaneously. We believe this is the first occurrence of this calcium carbonate polymorph observed within speleothem

Kinetic analysis of the early signaling steps of the human chemokine receptor CXCR4

G protein-coupled receptors (GPCRs) are biological switches that transduce extracellular stimuli into intracellular responses in the cell. Temporally resolving GPCR transduction pathways is key to understanding how cell signaling occurs. Here, we investigate the kinetics and dynamics of the activation and early signaling steps of the chemokine receptor CXCR4 in response to its natural ligands CXCL12 and macrophage migration inhibitory factor (MIF), using Förster resonance energy transfer-based approaches. We show that CXCR4 presents a multifaceted response to CXCL12, with receptor activation (≈0.6s) followed by a rearrangement in the receptor/G protein complex (≈1s), a slower dimer rearrangement (≈1.7s) and prolonged G protein activation (≈4s). In comparison, MIF distinctly modulates every step of the transduction pathway, indicating distinct activation mechanisms and reflecting the different pharmacological properties of these two ligands. Our study also indicates that CXCR4 exhibits some degree of ligand-independent activity, a relevant feature for drug development. SIGNIFICANCE STATEMENT: The CXCL12/CXCR4 axis represents a well-established therapeutic target for cancer treatment. We demonstrate that CXCR4 exhibits a multifaceted response that involves dynamic receptor dimer rearrangements, which is kinetically embedded between receptor-G protein complex rearrangements and G protein activation. The alternative endogenous ligand MIF behaves opposite to CXCL12 in each assay studied and does not lead to G protein activation. This detailed understanding of the receptor activation may aid in the development of more specific drugs against this target

Effekte von Morphin, Fentanyl und Ketamin auf leukozytäre Funktion, Transkriptionsfaktoren und Interleukin-8-Synthese

In der hier vorliegenden Arbeit wird der Einfluß der in der Anästhesie gebräuchlichen Analgetika Morphin, Fentanyl und Ketamin auf die Funktion neutrophiler Granulozyten dargelegt. Dazu wurden immunologische, durchflußzytometrische und molekularbiologische Untersuchungsverfahren eingesetzt. Die untersuchten Substanzen modulieren die Funktion, transkriptionelle Regulation und Proteinexpression von Granulozyten in unterschiedlicher Weise. Morphin hemmt die Funktion neutrophiler Granulozyten konzentrations- und zeitabhängig. Erstmals wird dargestellt, daß der inhibitorische Effekt von Morphin auf die Phagozytose und den Oxidativen Burst durch die Freisetzung von NO als second messenger hervorgerufen wird. Die verminderte Expression von Komplement-, Fcg- und CD14-Rezeptoren korreliert mit diesen Funktionseinschränkungen. Zudem reguliert Morphin die intrazelluläre Signaltransduktion und führt dadurch zu einer Minderung der LPS-induzierten DNA-Bindungsaktivität der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1. Die hemmende Wirkung von Morphin auf transkriptionsregulierende Proteine wird in dieser Arbeit erstmals an humanen Leukozyten nachgewiesen. Dabei stellt die Morphin-abhängige Freisetzung von NO das Schlüsselereignis für die hemmenden Effekte von Morphin dar: Durch NOS-Antagonisten kann die Morphin-induzierte Hemmung von Rezeptorenexpression, Granulozytenfunktion und Transkriptionsfaktoren verhindert werden, während NO-Donoren die Morphin-Wirkung imitieren. Die Blockade von Opiatrezeptoren mit Naloxon hebt die inhibierende Wirkung von Morphin ebenfalls auf, so daß eine Bindung an NO-freisetzende µ-Rezeptoren auf Granulozyten als kausaler Mechanismus angesehen werden kann. Die Inhibierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1 korreliert im Vollblut nicht mit einer verminderten Produktion von IL-8 als NF-kB- bzw. AP-1-abhängigem Mediator. Die exakten intrazellulären Mechanismen und die funktionelle Bedeutung dieser Granulozyten-inhibierenden Effekte von Morphin auf das Entzündungsgeschehen müssen in zukünftigen Untersuchungen geklärt werden. Fentanyl zeigt weder aktivierende noch inhibierende Wirkungen auf Granulozytenfunktion und Expression von Oberflächenrezeptoren. Grundlage hierfür kann die mangelnde Affinität von Fentanyl für die auf Leukozyten exprimierten Opiatrezeptoren sein. Basierend auf der Annahme, daß diese Substanz immunologisch inert ist, wurden Effekte auf transkriptionelle Regulation und Proteinsynthese nicht untersucht. Ketamin hemmt die Granulozytenfunktion und die Expression von Komplement-, Fcg- und CD14-Rezeptoren konzentrationsabhängig, wobei die Dauer der Ketamin-Inkubation nicht von Bedeutung ist. Erstmals wird in dieser Arbeit ein inhibitorischer Effekt von Ketamin auf die LPS-induzierte DNA-Bindungsaktivität der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1 beschrieben, wobei konsekutiv die leukozytäre Produktion von IL-8 auf transkriptioneller Ebene gehemmt wird. Das Ausmaß der Hemmung durch Ketamin hängt dabei von der zur Stimulation eingesetzten LPS-Dosierung ab. Im Gegensatz zu Morphin-induzierten Veränderungen sind diese Effekte unabhängig von NO als second messenger und werden nicht durch Opiat- oder NMDA-Rezeptoren vermittelt. Damit unterscheiden sich die Signaltransduktionswege Ketamin-vermittelter Effekte auf Immunzellen grundlegend von denjenigen, die für die anästhetische und psychomimetische Wirkung dieser Substanz im ZNS verantwortlich sind. Enantiomer-spezifische Effekte spielen für die immunsupprimierende Wirkung von Ketamin nur eine untergeordnete Rolle. Folgestudien sind erforderlich, um die an der Ketamin-abhängigen Inhibierung beteiligten intrazellulären Mediatoren und Stoffwechselwege in Leukozyten zu definieren. Der in dieser Studie erstmals zur Untersuchung von Analgetika-induzierten Veränderungen von Transkriptionsfaktoren angewandte durchflußzytometrische Vollblut-Assay weist eine hohe Reproduzierbarkeit auf, ermöglicht eine verläßliche und schnelle Quantifizierung des nukleären NF-kB- bzw. AP-1-Gehalts und liefert mit klassischen Verfahren vergleichbare Ergebnisse. Bei dieser Technik kann auf eine Zellseparation verzichtet werden, so daß die physiologischen Zustände im Vollblut berücksichtigt werden. Eine eventuelle Anwendung dieses Verfahrens zum Screening von Risikopatienten in Anästhesie und Intensivmedizin sollte in zukünftigen Untersuchungen evaluiert werden. Der differente Einfluß dieser Analgetika auf das Immunsystem sollte bei den verschiedenen Indikationen in Anästhesie, Intensivmedizin und Schmerztherapie Beachtung finden und in klinischen Studien weiter abgeklärt werden, um nicht nur eine effiziente Analgesie zu erzielen, sondern auch um etwaige Vor- bzw. Nachteile einer Immunmodulation durch diese Substanzen berücksichtigen zu können

Measurement of the azimuthal anisotropy of Y(1S) and Y(2S) mesons in PbPb collisions at √S^{S}NN = 5.02 TeV

The second-order Fourier coefficients (υ$_{2}$) characterizing the azimuthal distributions of Υ(1S) and Υ(2S) mesons produced in PbPb collisions at $\sqrt{s_{NN}}$ = 5.02 TeV are studied. The Υmesons are reconstructed in their dimuon decay channel, as measured by the CMS detector. The collected data set corresponds to an integrated luminosity of 1.7 nb$^{-1}$. The scalar product method is used to extract the υ$_{2}$ coefficients of the azimuthal distributions. Results are reported for the rapidity range |y| < 2.4, in the transverse momentum interval 0 < p$_{T}$ < 50 GeV/c, and in three centrality ranges of 10–30%, 30–50% and 50–90%. In contrast to the J/ψ mesons, the measured υ$_{2}$ values for the Υ mesons are found to be consistent with zero

Measurement of prompt D0^{0} and D‾\overline{D}0^{0} meson azimuthal anisotropy and search for strong electric fields in PbPb collisions at root SNN\sqrt{S_{NN}} = 5.02 TeV

The strong Coulomb field created in ultrarelativistic heavy ion collisions is expected to produce a rapiditydependent difference (Av2) in the second Fourier coefficient of the azimuthal distribution (elliptic flow, v2) between D0 (uc) and D0 (uc) mesons. Motivated by the search for evidence of this field, the CMS detector at the LHC is used to perform the first measurement of Av2. The rapidity-averaged value is found to be (Av2) = 0.001 ? 0.001 (stat)? 0.003 (syst) in PbPb collisions at ?sNN = 5.02 TeV. In addition, the influence of the collision geometry is explored by measuring the D0 and D0mesons v2 and triangular flow coefficient (v3) as functions of rapidity, transverse momentum (pT), and event centrality (a measure of the overlap of the two Pb nuclei). A clear centrality dependence of prompt D0 meson v2 values is observed, while the v3 is largely independent of centrality. These trends are consistent with expectations of flow driven by the initial-state geometry. ? 2021 The Author. Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY licens

Measurement of the Y(1S) pair production cross section and search for resonances decaying to Y(1S)μ⁺μ⁻ in proton-proton collisions at √s = 13 TeV

The fiducial cross section for Y(1S)pair production in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13TeVin the region where both Y(1S)mesons have an absolute rapidity below 2.0 is measured to be 79 ± 11 (stat) ±6 (syst) ±3 (B)pbassuming the mesons are produced unpolarized. The last uncertainty corresponds to the uncertainty in the Y(1S)meson dimuon branching fraction. The measurement is performed in the final state with four muons using proton-proton collision data collected in 2016 by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 35.9fb$^{-1}$. This process serves as a standard model reference in a search for narrow resonances decaying to Y(1S)μ$^{+}$μ$^{-}$ in the same final state. Such a resonance could indicate the existence of a tetraquark that is a bound state of two bquarks and two b̅ antiquarks. The tetraquark search is performed for masses in the vicinity of four times the bottom quark mass, between 17.5 and 19.5GeV, while a generic search for other resonances is performed for masses between 16.5 and 27GeV. No significant excess of events compatible with a narrow resonance is observed in the data. Limits on the production cross section times branching fraction to four muons via an intermediate Y(1S)resonance are set as a function of the resonance mass

Measurement of angular parameters from the decay B⁰ → K⁎0^{⁎0} μ⁺ μ⁻ in proton–proton collisions at √s 8 TeV

Angular distributions of the decay B⁰  → K$^{⁎0}$ μ⁺ μ⁻ are studied using a sample of proton–proton collisions at √s=8TeV collected with the CMS detector at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 20.5fb⁻¹ . An angular analysis is performed to determine the P₁ and P$^{\u27}$₅ parameters, where the P$^{\u27}$₅ parameter is of particular interest because of recent measurements that indicate a potential discrepancy with the standard model predictions. Based on a sample of 1397 signal events, the P₁ and P$^{\u27}$₅ parameters are determined as a function of the dimuon invariant mass squared. The measurements are in agreement with predictions based on the standard model

Production of Λ⁺_c baryons in proton-proton and lead-lead collisions at √s_(NN) = 5.02 TeV

The transverse momentum (p_T) spectra of inclusively produced Λ⁺_c baryons are measured via the exclusive decay channel Λ⁺_c →p K⁻π⁺ using the CMS detector at the LHC. Spectra are measured as a function of transverse momentum in proton-proton (pp) and lead-lead (PbPb) collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The measurement is performed within the Λ⁺_c rapidity interval |y|<1 in the p_T range of 5–20GeV/c in pp and 10–20GeV/c in PbPb collisions. The observed yields of Λ⁺_c for p_T of 10–20GeV/c suggest a suppression in central PbPb collisions compared to pp collisions scaled by the number of nucleon-nucleon (NN) interactions. The Λ⁺_c D0 production ratio in pp collisions is compared to theoretical models. In PbPb collisions, this ratio is consistent with the result from pp collisions in their common p_T range