Mitochondrial Dynamics and VMP1-Related Selective Mitophagy in Experimental Acute Pancreatitis

Mitophagy and zymophagy are selective autophagy pathways early induced in acute pancreatitis that may explain the mild, auto limited, and more frequent clinical presentation of this disease. Adequate mitochondrial bioenergetics is necessary for cellular restoration mechanisms that are triggered during the mild disease. However, mitochondria and zymogen contents are direct targets of damage in acute pancreatitis. Cellular survival depends on the recovering possibility of mitochondrial function and efficient clearance of damaged mitochondria. This work aimed to analyze mitochondrial dynamics and function during selective autophagy in pancreatic acinar cells during mild experimental pancreatitis in rats. Also, using a cell model under the hyperstimulation of the G-coupled receptor for CCK (CCK-R), we aimed to investigate the mechanisms involved in these processes in the context of zymophagy. We found that during acute pancreatitis, mitochondrial O2 consumption and ATP production significantly decreased early after induction of acute pancreatitis, with a consequent decrease in the ATP/O ratio. Mitochondrial dysfunction was accompanied by changes in mitochondrial dynamics evidenced by optic atrophy 1 (OPA-1) and dynamin-related protein 1 (DRP-1) differential expression and ultrastructural features of mitochondrial fission, mitochondrial elongation, and mitophagy during the acute phase of experimental mild pancreatitis in rats. Mitophagy was also evaluated by confocal assay after transfection with the pMITO-RFP-GFP plasmid that specifically labels autophagic degradation of mitochondria and the expression and redistribution of the ubiquitin ligase Parkin1. Moreover, we report for the first time that vacuole membrane protein-1 (VMP1) is involved and required in the mitophagy process during acute pancreatitis, observable not only by repositioning around specific mitochondrial populations, but also by detection of mitochondria in autophagosomes specifically isolated with anti-VMP1 antibodies as well. Also, VMP1 downregulation avoided mitochondrial degradation confirming that VMP1 expression is required for mitophagy during acute pancreatitis. In conclusion, we identified a novel DRP1-Parkin1-VMP1 selective autophagy pathway, which mediates the selective degradation of damaged mitochondria by mitophagy in acute pancreatitis. The understanding of the molecular mechanisms involved to restore mitochondrial function, such as mitochondrial dynamics and mitophagy, could be relevant in the development of novel therapeutic strategies in acute pancreatitis.Fil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Ropolo, Alejandro Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Grasso, Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Ojeda, Diego Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y Sida. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y Sida; ArgentinaFil: Garcia, Maria Noe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Orquera, Tamara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Quarleri, Jorge Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y Sida. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y Sida; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vaccaro, Maria Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

CaMKII activation in early diabetic hearts induces altered sarcoplasmic reticulum-mitochondria signaling

Prediabetic myocardium, induced by fructose-rich diet (FRD), is prone to increased sarcoplasmic reticulum (SR)-Ca2+ leak and arrhythmias due to increased activity of the Ca2+/calmodulin protein kinase II (CaMKII). However, little is known about the role of SR-mitochondria microdomains, mitochondrial structure, and mitochondrial metabolisms. To address this knowledge gap we measured SR-mitochondrial proximity, intracellular Ca2+, and mitochondrial metabolism in wild type (WT) and AC3-I transgenic mice, with myocardial-targeted CaMKII inhibition, fed with control diet (CD) or with FRD. Confocal images showed significantly increased spontaneous Ca2+ release events in FRD vs. CD WT cardiomyocytes. [3H]-Ryanodine binding assay revealed higher [3H]Ry binding in FRD than CD WT hearts. O2 consumption at State 4 and hydrogen peroxide (H2O2) production rate were increased, while respiratory control rate (RCR) and Ca2+ retention capacity (CRC) were decreased in FRD vs. CD WT isolated mitochondria. Transmission Electron Microscopy (TEM) images showed increased proximity at the SR-mitochondria microdomains, associated with increased tethering proteins, Mfn2, Grp75, and VDAC in FRD vs. CD WT. Mitochondria diameter was decrease and roundness and density were increased in FRD vs. CD WT specimens. The fission protein, Drp1 was significantly increased while the fusion protein, Opa1 was unchanged in FRD vs. CD WT hearts. These differences were prevented in AC3-I mice. We conclude that SR-mitochondria microdomains are subject to CaMKII-dependent remodeling, involving SR-Ca2+ leak and mitochondria fission, in prediabetic mice induced by FRD. We speculate that CaMKII hyperactivity induces SR-Ca2+ leak by RyR2 activation which in turn increases mitochondria Ca2+ content due to the enhanced SR-mitochondria tethering, decreasing CRC.Fil: Federico, Marilén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani"; ArgentinaFil: Zavala, Maite Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani"; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: López, Sofía. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas; ArgentinaFil: Portiansky, Enrique Leo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Villa-Abrille, María Celeste. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani"; ArgentinaFil: Palomeque, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Investigaciones Cardiovasculares "Dr. Horacio Eugenio Cingolani"; Argentin

The role of mitochondria in inflammatory syndromes

Several authors have addressed the importance of mitochondrial function in inflammatory syndromes,as it may play a role in the genesis of tissue injury. Sepsis and exposition to environmental particles are examples of inflammatory conditions. Sepsis occurs with an exacerbated inflammatory response that damagestissue mitochondria and impairs bioenergetic processes. One of the current hypotheses for the molecular mechanisms underlying the complex condition of sepsis is that enhanced NO production and oxidative stress lead to mitochondrial dysfunction, bioenergetic derangement and organ failure. The mechanism of particulate matter-health effects are believed to involve inflammation and oxidative stress. Components in particles that elicit inflammation have been poorly investigated, although recent research points out to the contribution of compositional elements and particle size. Oxygen metabolism and mitochondrial function appear to be important areas of study in inflammatory conditions for clarifying molecular mechanisms involved.Fil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Cáseres, Lourdes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Guaglianone, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Redox imbalance is associated to lung damage triggered by silver nanoparticles exposure

Along with the AgNP applications development, the concern about their possible toxicity has increasingly gained attention. As the respiratory system is one of the main exposure routes, the aim of this study was to evaluate the harmful effects developed in the lung after an acute AgNP exposure. In vivo studies using Balb/c mice intranasally instilled with 0.1 mg AgNP/kg b.w, were performed. 99mTc-AgNP showed the lung as the main organ of deposition, where, in turn, AgNP may exert barrier injury observed by increased protein content and total cell count in BAL samples. In vivo acute exposure showed altered lung tissue O2 consumption due to increased mitochondrial active respiration and NOX activity. Both O2 consumption processes release ROS triggering the antioxidant system as observed by the increased SOD, catalase and GPx activities and a decreased GSH/GSSG ratio. In addition, increased protein oxidation was observed after AgNP exposure. In A549 cells, exposure to 2.5 μg/mL AgNP during 1 h resulted in augment NOX activity, decreased mitochondrial ATP associated respiration and higher H2O2 production rate. Lung 3D tissue model showed AgNP-initiated barrier alterations as TEER values decreased and morphological alterations. Taken together, these results show that AgNP exposure alters O2 metabolism leading to alterations in oxygen metabolism lung toxicity. AgNP-triggered oxidative damage may be responsible for the impaired lung function observed due to alveolar epithelial injury.Fil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Pecorelli, Alessandra. Università di Ferrara; ItaliaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Pambianchi, Erika. Università di Ferrara; ItaliaFil: Galdopórpora, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Salgueiro, María Jimena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Zubillaga, Marcela Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Moretton, Marcela Analía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Desimone, Martín Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Valacchi, Giuseppe. Università di Ferrara; ItaliaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Cardiac dysfunction, mitochondrial architecture, energy production, and inflammatory pathways: Interrelated aspects in endotoxemia and sepsis

Septic patients with myocardial dysfunction have a 3-fold increase in mortality compared with patients without cardiovascular impairment, and usually show myocarditis, disruption of the contractile apparatus, increased amounts of interstitial collagen, and damaged mitochondria. The presence of nitric oxide and cytokines in cardiac tissue constitute the molecular markers and the intracellular messengers of inflammatory conditions in the heart due to the onset of sepsis and endotoxemia, derived from the nuclear factor-κB pathway activation and proinflammatory gene transcription. Sepsis occurs with an exacerbated inflammatory response that damages tissue mitochondria and impaired bioenergetic processes. The heart consumes 20–30 times its own weight in adenosine triphosphate every day, and 90% of this molecule is derived from mitochondrial oxidative phosphorylation. Cardiac energy management is comprised in sepsis and endotoxemia; both a deficit in energy production and alterations in the source of energy substrates are believed to be involved in impaired cardiac function. Although several hypotheses try to explain the molecular mechanisms underlying the complex condition of sepsis and endotoxemia, the current view is that these syndromes are the result of an intricate balance between prevailing levels of mitochondrial stress, biogenesis/autophagy signaling and mitochondria quality control processes, rather on a single factor. The aim of this review is to discuss current hypothesis of cardiac dysfunction related to energy metabolism and mitochondrial function in experimental models of sepsis and endotoxemia, and to introduce the importance of lipids (mainly cardiolipin) in the mechanism of cardiac energy mismanagement in these inflammatory conditions.Fil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Gender Dimorphism in Hepatic Oxidative Stress Induced by Protein Malnutrition During Pregnancy and Childhood

Clinically, malnourished infants have increased markers of the metabolic syndrome by adolescence. Similarly, experimental rodent models with low birth weight are associated with hypertension, obesity, high cholesterol, insulin resistance and reduced longevity. Females show lower incidences of several metabolic diseases related to oxidative stress and mitochondrial dysfunction than males. Oxidative stress has been implicated in a large number of human diseases; altered homeostasis for ROS is one essential process that fundamentally contributes to mammalian vulnerability to sexrelated diseases. Gender is a profound determinant factor of disease susceptibility and lifespan. Little is known about gender differences in oxidative homeostasis. This review examines the evidence of the metabolic disease process involving the liver and oxidative stress induced by protein malnutrition in pregnant and lactating mothers, manifested in the adult lives of their offspring. Protein malnutrition in pregnant mothers induced changes in the oxidative status of livers of their offspring with marked sexual dimorphism. The content of reactive oxygen species, protein carbonylation and lipid peroxidation in liver cytosol were higher in males compared to females, although the total antioxidant capacity in males is higher than females. The study also highlights the complex nature of the injury of malnutrition in which the oxidation state correlates with the hepatic injury in a cause-and-effect manner, being higher in males than infemales. An understanding of the reasons for this difference may help us to decrease the susceptibility to metabolic diseases of males and to understand the basic phenomenon of ageing, and to search for safe ways to increase the life span of males. Further elucidation of precise mechanisms responsible for the gender-related differences in the hepatic pathophysiology is essential for the potential clinical application of sex hormone modulation therapyFil: Podaza, Enrique Arturo. Fundación Cancer; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Echarte, Stella Maris. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Chisari, Andrea Nancy. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Energy management and mitochondrial dynamics in cerebral cortex during endotoxemia

Mitochondria play an essential role in inflammatory processes such as sepsis or endotoxemia, contributing to organ-cellular redox metabolism, emerging as the energy hub of the cell, and as an important center of action of second messengers. In this work, we aimed to elucidate the energy state, redox balance, and mitochondrial remodeling status in cerebral cortex in an experimental model of endotoxemia. Female Sprague-Dawley rats were subjected to a single dose of LPS (ip 8 mg kg−1 body weight) for 6 h. State 3 O2 consumption was observed increased, ATP production and P/O ratio were observed decreased, probably indicating an inefficient oxidative phosphorylation process. O2− production and both systemic and tissue NO markers were observed increased in treated animals. The existence of nitrated proteins suggests an alteration in the local redox balance and possible harmful effects over energetic processes. Increases in PGC-1α and mtTFA expression, and in OPA-1 expression, suggest an increase in de novo formation of mitochondria and fusion of pre-existing mitochondria. The observed elongation of mitochondria correlates with the occurrence of mild mitochondrial dysfunction and increased levels of systemic NO. Our work presents novel results that contribute to unravel the mechanism by which the triad endotoxemia-redox homeostasis-energy management interact in the cerebral cortex, leading to propose a relevant mechanism for future developing therapeutics with the aim of preserving this organ from inflammatory and oxidative damage.Fil: Adán Areán, Juan Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

In vitro and in vivo characterization of anodised zirconium as a potential material for biomedical applications

In vitro studies offer the insights for the understanding of the mechanisms at the tissue–implant interface that will provide an effective functioning in vivo. The good biocompatibility of zirconium makes a good candidate for biomedical applications and the attractive in vivo performance is mainly due to the presence of a protective oxide layer. The aim of this study is to evaluate by in vitro and in vivo approach, the influence of surface modification achieved by anodisation at 30 and 60 V on zirconium implants on the first steps of the osseointegration process. In this study cell attachment, proliferation and morphology of mouse myoblast C2C12-GFP and in mouse osteoprogenitor MC3T3-E1 cells was evaluated. Also, together with the immune system response, osteoclast differentiation and morphology with RAW 264.7 murine cell line were analysed. It was found that anodisation treatment at 60 V enhanced cell spreading and the osteoblastic and osteoclastic cells morphology, showing a strong dependence on the surface characteristics. In vivo tests were performed in a rat femur osteotomy model. Dynamical and static histological and histomorphometric analyses were developed 15 and 30 days after surgery. Newly formed bone around Zr60V implants showed a continuous newly compact and homogeneous bone just 15 after surgery, as judged by the enhanced thickness and mineralization rate. The results indicate that anodising treatment at 60 V could be an effective improvement in the osseointegration of zirconium by stimulating adhesion, proliferation, morphology, new bone thickness and bone mineral apposition, making zirconium an emerging candidate material for biomedical applications.Fil: Katunar, Maria Rosa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Gomez Sanchez, Andrea Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Santos Coquillat, Ana. Universidad Complutense de Madrid; EspañaFil: Civantos, Ana. Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Martinez Campos, Enrique. Universidad Complutense de Madrid; EspañaFil: Ballarre, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Baca, Matías. Hospital Interzonal General de Agudos “Oscar Alende”; ArgentinaFil: Ramos, Viviana. Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Cere, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Mitochondrial bioenergetics links inflammation and cardiac contractility in endotoxemia

There is current awareness about the central role of mitochondrial dysfunction in the development of cardiac dysfunction in systemic inflammatory syndromes, especially in sepsis and endotoxemia. The aim of this work was to elucidate the mechanism that governs the link between the severity of the systemic inflammatory insult and mitochondrial function, analysing the consequences on heart function, particularly in cardiac contractile state. Female Sprague–Dawley rats were subjected to low-grade endotoxemia (i.p. injection LPS 0.5 mg kg−1 body weight) and severe endotoxemia (i.p. injection LPS 8 mg kg−1 body weight) for 6 h. Blood NO, as well as cardiac TNF-α and IL-1β mRNA, were found increased as the severity of the endotoxemia increases. Cardiac relaxation was altered only in severe endotoxemia, although contractile and lusitropic reserves were found impaired in both treatments in response to work-overload. Cardiac ultrastructure showed disorientation of myofibrillar structure in both endotoxemia degrees, but mitochondrial swelling and cristae disruption were only observed in severe endotoxemia. Mitochondrial ATP production, O2 consumption and mitochondrial inner membrane potential decreases were related to blood NO levels and mitochondrial protein nitration, leading to diminished ATP availability and impairment of contractile state. Co-treatment with the NOS inhibitor l-NAME or the administration of the NO scavenger c-PTIO leads to the observation that mitochondrial bioenergetics status depends on the degree of the inflammatory insult mainly determined by blood NO levels. Unravelling the mechanisms involved in the onset of sepsis and endotoxemia improves the interpretation of the pathology, and provides new horizons for novel therapeutic targets.Fil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Ginart, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Servicio de Huellas Digitales Genéticas; ArgentinaFil: Lorenzetti, Mario Alejandro. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones en Patologías Pediátricas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones en Patologías Pediátricas; Argentina. Gobierno de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Hospital General de Niños "Ricardo Gutiérrez"; ArgentinaFil: Adán Areán, Juan Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Garcés, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Ferrero, Mariana Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Mazo, Tamara Magali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; ArgentinaFil: D'Anunzio, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; ArgentinaFil: Corach, Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Servicio de Huellas Digitales Genéticas; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentin

Urban air pollution induces alterations in redox metabolism and mitochondrial dysfunction in mice brain cortex

Previous reports indicate that the central nervous system (CNS) is a target of airpollution, causing tissue damage and functional alterations. Oxidative stress andneuroinflammation have been pointed out as possible mechanisms mediating these effects.The aim of this work was to study the chronic effects of urban air pollution on mice braincortex, focusing on oxidative stress markers, and mitochondrial function. Male 8-week-oldBALB/c mice were exposed to filtered air (FA, control) or urban air (UA) inside whole-bodyexposure chambers, located in a highly polluted area of Buenos Aires city, for up to 4 weeks.Glutathione levels, assessed as GSH/GSSG ratio, were decreased after 1 and 2 weeks ofexposure to UA (45% and 25% respectively vs. FA; p<0.05). A 38% increase in lipidperoxidation was found after 1 week of UA exposure (p<0.05). Regarding protein oxidation,carbonyl content was significantly increased at week 2 in UA-exposed mice, compared toFA-group, and an even higher increment was found after 4 weeks of exposure (week 2: 40%p<0.05, week 4: 54% p<0.001). NADPH oxidase (NOX) and glutathione peroxidase (GPx)activities were augmented at all the studied time points, while superoxide dismutase (Cu,Zn-SOD cytosolic isoform) and glutathione reductase (GR) activities were increased only after 4weeks of UA exposure (p<0.05).The increased NOX activity was accompanied with higherexpression levels of NOX2 regulatory subunit p47phox, and NOX4 (p<0.05). Also, UA miceshowed impaired mitochondrial function due to a 50% reduction in O2 consumption in activestate respiration (p<0.05), a 29% decrease in mitochondrial inner membrane potential(p<0.05), a 65% decrease in ATP production rate (p<0.01) and a 30% increase in H2O2production (p<0.01). Moreover, respiratory complexes I-III and II-III activities were decreasedin UA group (30% and 36% respectively vs. FA; p<0.05). UA exposed mice showedalterations in mitochondrial function, increased oxidant production evidenced by NOXactivation, macromolecules damage and the onset of the enzymatic antioxidant system.These data indicate that oxidative stress and impaired mitochondrial function may play a keyrole in CNS damage mechanisms triggered by air pollution.Fil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Cáceres, Lourdes. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Freire, Agustina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Martinefski, Manuela Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Tripodi, Valeria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Berra, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin