Editorial of special issue “natural and artificial unsaturated soil slopes”

Natural and artificial slopes are frequently constituted, at least in part, by soils in unsaturated conditions [...

Monitoring the hydrological balance of a landslide-prone slope covered by pyroclastic deposits over limestone fractured bedrock

Many mountainous areas in Campania, Southern Italy, are characterized by steep slopes covered by loose unsaturated pyroclastic deposits laying upon fractured limestone bedrock. The soil covers are mainly constituted by layers of ashes and pumices. Large and intense rainfall events trigger shallow landslides, often turning into debris flows that cause huge damage and casualties. The slope of Cervinara, around 40 km Northeast of Naples, was involved in a catastrophic flowslide on 16 December 1999, triggered by a rainstorm of 325 mm in 48 h. To capture the main effects of precipitation on the slope stability, hydro-meteorological monitoring activities have been carried out at the slope to assess the water balance for three years (2017–2020). The field monitoring data allowed the identification of the complex hydrological processes involving the unsaturated pyroclastic soil and the shallow groundwater system developing in the limestone bedrock, which control the conditions that potentially predispose the slope to landslide triggering. Specifically, late autumn has been identified as the potentially most critical period, when slope drainage processes are not yet effective, and soil covers already receive large amounts of precipitation

A Stochastic Texture-based Approach for Evaluating Solute Travel Times to Groundwater at Regional Scale by Coupling GIS and Transfer Function

AbstractInterpreting and predicting the evolution of non-point source (NPS) pollution of soil and surface and subsurface water from agricultural chemicals and pathogens, as well as overexploitation of groundwater resources at regional scale are continuing challenges for natural scientists. The presence and build up of NPS pollutants may be harmful for both soil and groundwater resources. Accordingly, this study mainly aims to developing a regional-scale simulation methodology for groundwater vulnerability that use real soil profiles data. A stochastic approach will be applied to account for the effect of vertical heterogeneity on variability of solute transport in the vadose zone. The approach relies on available datasets and offers quantitative answers to soil and groundwater vulnerability to non-point source of chemicals at regional scale within a defined confidence interval. The study area is located in the Metaponto agricultural site, Basilicata Region-South Italy, covering approximately 12000 hectares. Chloride will be considered as a generic pollutant for simulation purposes. The methodology is based on three sequential steps: 1) designing and building of a spatial database containing environmental and physical information regarding the study area, 2) developing travel time distributions for specific textural sequences in the soil profile, coming from texture-based transfer functions, 3) final representation of results through digital mapping. Distributed output of soil pollutant leaching behavior, with corresponding statistical uncertainties, will be visualized in GIS maps. Of course, this regional-scale methodology may be extended to any specific pollutants for any soil, climatic and land use conditions

An ex vivo model contributing to the diagnosis and evaluation of new drugs in cystic fibrosis

La fibrosi cistica (FC) è una malattia autosomica recessiva causata da mutazioni nel gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Finora sono state descritte circa 2000 mutazioni, ma per la maggior parte di esse è difficile definirne leffetto senza complesse procedure in vitro. Abbiamo effettuato il campionamento (mediante brushing), la cultura e lanalisi di cellule epiteliali nasali umane (HNEC) utilizzando una serie di tecniche che possono aiutare a testare leffetto delle mutazioni CFTR. Abbiamo eseguito 50 brushing da pazienti FC e controlli, e in 45 casi si è ottenuta una coltura positiva. Utilizzando cellule in coltura: i) abbiamo dimostrato lespressione ampiamente eterogenea del CFTR nei pazienti e nei controlli; ii) abbiamo definito leffetto di splicing di una mutazione sul gene CFTR; iii) abbiamo valutato lattività di gating di CFTR in pazienti portatori di differenti mutazioni; iv) abbiamo dimostrato che il butirrato migliora in modo significativo lespressione di CFTR. I dati provenienti dal nostro studio sperimentale dimostrano che luso del modello ex-vivo di cellule epiteliali nasali è un importante e valido strumento di ricerca e di diagnosi nella studio della FC e può anche essere mirato alla sperimentazione ed alla verifica di nuovi farmaci. In definitiva, in base ai nostri dati è possibile esprimere le seguenti conclusioni: 1) il prelievo delle cellule epiteliali nasali mediante brushing è applicabile senza alcuna anestesia ed è ben tollerato da tutti i pazienti affetti da FC (bambini e adulti), è scarsamente invasivo e facilmente ripetibile, è anche in grado di ottenere una sufficiente quantità di HNECs rappresentative, ben conservate, idonee allo studio della funzionalità di CFTR; 2) la conservazione delle cellule prelevate è possibile fino a 48 ore prima che si provveda allallestimento della coltura e ciò permette di avviare studi multicentrici con prelievi in ogni sede e quindi di ottenere una ampia numerosità campionaria; 3) la coltura di cellule epiteliali nasali può essere considerata un modello adatto a studiare leffetto molecolare di nuove mutazioni del gene CFTR e/o mutazioni specifiche di pazienti carriers dal significato incerto; 4) il modello ex-vivo delle HNECs consente inoltre di valutare, prima dellimpiego nelluomo, leffetto di farmaci (potenziatori e/o correttori) sulle cellule di pazienti portatori di mutazioni specifiche di CFTR; tali farmaci possono modulare lespressione genica del canale CFTR aprendo così nuove frontiere terapeutiche e migliori prospettive di vita per pazienti affetti da una patologia cronica come la Fibrosi Cistica; 5) la metodologia da noi istituita risulta essere idonea alla misura quantitativa, mediante fluorescenza, dellattività di gating del canale CFTR presente nelle membrane delle cellule epiteliali nasali prelevate da pazienti portatori di differenti genotipi; in tal modo è possibile individuare: a) pazienti FC portatori di 2 mutazioni gravi con unattività < 10% (in rapporto ai controlli -100%), b) soggetti FC portatori contemporaneamente di una mutazione grave e di una lieve con unattività tra 10-30%, c) i cosiddetti portatori carriers- eterozigoti - con unattività tra 40-70%. In conclusione la possibilità di misurare lattività del canale CFTR in HNECs fornisce un importante contributo alla diagnosi di FC, mediante individuazione di un cut-off diagnostico, ed anche alla previsione della gravità fenotipica della malattia; quindi quanto rilevabile dalla misura del suddetto canale permette di prospettare per il futuro la possibilità di valutare meglio i pazienti per i quali il test del sudore ha dato risultati ambigui (borderline o negativi). La metodica da noi sperimentata consente anche di monitorare i pazienti durante il trattamento farmacologico, valutando in tal modo i reali effetti delle nuove terapie

Long-chain polyphosphates impair SARS-CoV-2 infection and replication

Inorganic polyphosphates (polyPs) are linear polymers composed of repeated phosphate (PO43−) units linked together by multiple high-energy phosphoanhydride bonds. In addition to being a source of energy, polyPs have cytoprotective and antiviral activities. Here, we investigated the antiviral activities of long-chain polyPs against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection. In molecular docking analyses, polyPs interacted with several conserved amino acid residues in angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), the host receptor that facilitates virus entry, and in viral RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). ELISA and limited proteolysis assays using nano– LC-MS/MS mapped polyP120 binding to ACE2, and site-directed mutagenesis confirmed interactions between ACE2 and SARS-CoV-2 RdRp and identified the specific amino acid residues involved. PolyP120 enhanced the proteasomal degradation of both ACE2 and RdRp, thus impairing replication of the British B.1.1.7 SARS-CoV-2 variant. We thus tested polyPs for functional interactions with the virus in SARS-CoV-2–infected Vero E6 and Caco2 cells and in primary human nasal epithelial cells. Delivery of a nebulized form of polyP120 reduced the amounts of viral positive-sense genomic and subgenomic RNAs, of RNA transcripts encoding proinflammatory cytokines, and of viral structural proteins, thereby presenting SARS-CoV-2 infection in cells in vitro

Anisotropy of a shear zone

The behaviour of landslides in clay is essentially governed by a shear zone located at the base of the soil mass. While some data regarding the shear zones of slides are available, information is rather poor about the shear zones of mudslides. The paper reports some results of investigations on the shear zone located at the base of a mudslide, showing the strong hydraulic and mechanical anisotropy of the material

Anisotropia delle zone di taglio in argilla

La nota illustra alcuni risultati sperimentali, che evidenziano il comportamento anisotropo della zona di taglio di una colata in argilliti tettonizzate, nella Valle del Basento