From insect-plant interactions to ecological networks / Das interações inseto-planta às redes ecológicas

Abstract Since its inception, biodiversity has largely been understood as species diversity and assessed as such. Interactions among species or functional groups are gradually becoming part of an expanded concept of biodiversity. As a case study of the development of a research program in biodiversity, we summarize our multi-decade studies on interactions of Asteraceae and flowerhead-feeding insects in Brazil. Initially, host species were treated as independent replicates in order to assess the local and turnover components of their herbivore diversity. Research then expanded into sampling entire interactive communities of host plants and their associated herbivores in different localities and regions, enabling new research lines to be pursued. Interaction diversity could be assessed and factored into spatial and among-host components, suggesting a new field of interaction geography. Second, host specialization, a key component of interaction diversity, was reframed considering simultaneously relatedness and local availability of plant hosts. Third, with the influence of complex network theory, community-wide species interactions were probed for topological patterns. Having identified the modular structure of these plant-herbivore systems, later we demonstrated that they fit a compound hierarchical topology, in which interactions are nested within large-scale modules. In a brief survey of research funded by Fapesp, especially within the Biota-Fapesp program, we highlight several lines of internationally recognized research on interaction diversity, notably on plant-frugivore and plant-pollinator interactions, together with new theoretical models. The interplay of field studies with new theoretical and analytical approaches has established interaction diversity as an essential component for monitoring, conserving and restoring biodiversity in its broader sense.

Resumo Desde seu início, a biodiversidade geralmente tem sido entendida e avaliada principalmente como diversidade de espécies. Interações entre espécies ou grupos funcionais vêm sendo incorporadas em um conceito expandido de biodiversidade. Como um estudo de caso da evolução de um programa de pesquisa em biodiversidade, resumimos aqui nossos estudos das interações de Asteráceas com insetos endófagos em capítulos no Brasil, desenvolvidos por várias décadas. Inicialmente a diversidade de herbívoros foi estimada em diferentes espécies hospedeiras, tratando-as como réplicas independentes para estimar os componentes locais e de substituição da diversidade dos insetos associados. Posteriormente, passamos a amostrar comunidades interativas de plantas e insetos associados em diferentes localidades e regiões, o que abriu novas linhas de investigação. A diversidade de interações, agora fatorada em componentes espaciais e inter-hospedeiras, sugere um novo campo, a geografia de interações. Em segundo lugar, um componente essencial da diversidade de interações, a especialização trófica, foi redefinida como função da contiguidade filogenética bem como da disponibilidade local de plantas hospedeiras. Terceiro, sob influência da teoria de redes complexas, foram investigados padrões topológicos de comunidades interativas. Identificamos a estrutura modular dessas comunidades de plantas e herbívoros; posteriormente, demonstramos a topologia hierárquica dessas interações, composta por módulos internamente aninhados. Numa revisão sucinta de pesquisas sustentadas pela Fapesp, especialmente no programa Biota-Fapesp, destacamos diversas linhas de pesquisa sobre diversidade de interações que alcançaram reconhecimento internacional, tais como interações de plantas e frugívoros ou polinizadores, além de novos modelos teóricos. A conjugação de estudos de campo com novas abordagens teóricas e analíticas firmou a diversidade de interações como um componente essencial para monitorar, conservar e restaurar a biodiversidade em seu sentido mais amplo.

Impact of piezocision on orthodontic tooth movement / 대한치과교정학회지

Objective@#This study investigated the impact of a single piezocision in the maxillary alveolar process on the speed of tooth movement. The null hypothesis was that the speed of tooth movement will be equal with and without piezocision. @*Methods@#All maxillary molars on one side were moved against the combined incisors in 10 ten-week-old male Wistar rats. Under general anesthesia, a force of 25 cN was applied on either side using a Sentalloy closed coil spring. After placing the orthodontic appliance, vertical corticision was performed using a piezotome under local anesthesia, 2 mm mesial from the mesial root of the first molar on a randomly selected side; the other side served as the control. At the beginning of the treatment, and 2 and 4 weeks later, skull micro-computed tomography was performed. After image reconstruction, the distance between the mesial root of the first molar and the incisive canal, and the length of the mesial root of the first maxillary molar were measured. Moreover, the root resorption score was determined as described by Lu et al. @*Results@#Significantly higher speed of tooth movement was observed on the corticision side; thus, the null hypothesis was rejected. The loss of root length and root resorption score were significantly more pronounced after piezocision than before. A strong correlation was observed between the speed of tooth movement and root resorption on the surgical side, but the control side only showed a weak correlation. @*Conclusions@#Piezocision accelerates orthodontic tooth movement and causes increased root resorption.

Cellular and molecular abnormalities of a macronodular adrenal hyperplasia causing beta-blocker-sensitive Cushing's syndrome

Cushing's syndrome due to ACTH-independent macronodular adrenal hyperplasia (AIMAH) can be associated with abnormal responses of aberrantly expressed adrenocortical receptors. This study aimed to characterize in vitro the pathophysiology of hypercortisolism in a b-blocker-sensitive Cushing's syndrome due to AIMAH. Cortisol secretion profile under aberrant receptors stimulation revealed hyperresponsiveness to salbutamol (beta2-adrenoceptor agonist), cisapride (5-HT4 receptor agonist), and vasopressin in AIMAH cultured cells, but not in normal adrenocortical cells. By RT-PCR, AIMAH tissues revealed beta2-adrenoceptor overexpression rather than ectopical expression. MC2R expression was similar in both AIMAH and normal adrenocortical tissues. Curiously, cortisol levels of AIMAH cells under basal condition were 15-fold higher than those of control cells and were not responsive to ACTH. Analysis of culture medium from AIMAH cells could detect the presence of ACTH, which was immunohistochemically confirmed. Finally, the present study of AIMAH cells has identified: a) cortisol hyperresponsiveness to catecholamines, 5-HT4 and vasopressin in vitro, in agreement with clinical screening tests; b) abnormal expression of beta2-adrenoceptors in some areas of the hyperplastic adrenal tissue; c) autocrine loop of ACTH production. Altogether, the demonstration of aberrant responses to hormonal receptors and autocrine hormone production in the same tissue supports the assumption of multiple molecular alterations in adrenal macronodular hyperplasia.

A síndrome de Cushing secundária à hiperplasia adrenal macronodular independente de ACTH (AIMAH) pode estar associada com respostas anômalas a estímulos sobre receptores hormonais expressos de maneira aberrante no córtex adrenal. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a fisiopatologia do hipercortisolismo in vitro na síndrome de Cushing responsiva a beta-bloqueadores decorrente de AIMAH. Em cultura de células, a secreção de cortisol apresentou resposta aumentada ao salbutamol (agonista beta2-adrenérgico), à cisaprida (agonista de receptor 5-HT4) e à vasopressina, na AIMAH mas não no córtex adrenal normal. O estudo de receptores aberrantes por RT-PCR demonstrou que o gene do receptor beta2-adrenérgico estava superexpresso (e não expresso ectopicamente) nos fragmentos da AIMAH quando comparado ao tecido normal. A expressão de MC2R foi semelhante em ambos. Curiosamente, o nível basal de secreção de cortisol pelas células da AIMAH foi 15 vezes superior às células normais, não havendo resposta das células AIMAH ao estímulo com ACTH. A análise do meio de cultura das células AIMAH revelou a presença de ACTH, que foi confirmada por estudo imuno-histoquímico. Em suma, este estudo demonstrou: a) aumento dos níveis de cortisol in vitro em resposta a catecolaminas, 5-HT4 e vasopressina, correspondendo aos resultados dos testes clínicos para pesquisa de receptores aberrantes; b) expressão anormal de receptores beta2-adrenérgicos em algumas áreas de hiperplasia; c) produção autócrina de ACTH. Estes resultados envolvendo ativação de receptores aberrantes e estímulo hormonal autócrino no mesmo tecido favorecem a hipótese da existência de alterações moleculares múltiplas na hiperplasia adrenal macronodular.

Diversidade e ocorrência de Asteraceae em cerrados de São Paulo

De abril a maio de 2000 a 2002 oito localidades com remanescentes de cerrados sensu stricto no estado de São Paulo foram amostradas para o levantamento das espécies de asteráceas, uma das famílias mais representativas da flora herbáceo-arbustiva nestas formações. Foram feitas 23 amostragens e cada área de estudo foi amostrada em média uma vez por ano durante o pico de floração das plantas. Ao todo foram obtidas 399 amostras, nas quais foram reconhecidas 89 morfoespécies (74 foram identificadas como espécies conhecidas). Quarenta por cento das espécies foram registradas uma única vez (unicatas), indicando um grande número de espécies raras. Apenas 10 por cento das espécies que ocorreram em mais de uma amostra foram obtidas de uma mesma área (sobreposição espacial) ou de um mesmo ano de estudo (sobreposição temporal). A riqueza de espécies em cada área foi estimada por meio de transeções e depois comparada à riqueza total observada em cada área de estudo, sendo esta na maioria das vezes mais alta que a estimada com base nas transeções. A lista de espécies obtida para os cerrados amostrados foi comparada a outras 24 listas publicadas para cerrados no Brasil. Embora a maioria das espécies mais comuns tenha coincidido, oito espécies (11 por cento das espécies identificadas) não constam das listas publicadas. Concluímos que as áreas de cerrado sensu stricto estudadas no estado de São Paulo encontram-se isoladas, com uma grande parte da flora herbáceo-arbustiva composta por várias espécies raras e exclusivas. Diante deste quadro, sugerimos que a manutenção da biodiversidade de Asteraceae depende da conservação de todo o conjunto de remanescentes de cerrado do estado de São Paulo.