O evento climático conhecido como El Niño Oscilação Sul (ENOS) é formado pelos episódios de El Niño e La Niña e é classificado como um fenômeno de grande escala que ocorre no Oceano Pacífico Equatorial. Em razão do grande efeito do fenômeno ENOS na variabilidade climática e, consequentemente, na produção agrícola, se faz necessário o conhecimento adequado das consequências dos eventos de El Niño e La Niña nos regimes térmicos e hídricos de diferentes regiões brasileiras e de seus impactos na produção de alimentos, sobretudo na cultura da cana-de-açúcar. Para tanto, dados meteorológicos foram analisados a fim de se verificar algum efeito causado pelos eventos do ENOS na temperatura do ar, na radiação solar e precipitação pluvial. Em seguida, utilizou-se o modelo DSSAT CSMCANEGRO parametrizado para as condições brasileiras para simular a produtividade da cana-planta de 12 meses em quatro localidades de diferentes regiões do Brasil (Jataí, GO; João Pessoa, PB; Londrina, PR; e Piracicaba, SP), empregando-se séries históricas de dados meteorológicos, de 1979 a 2010, para três tipos de solos com diferentes características físico-hídricas (capacidade de água disponível), e para dois tipos de simulação da produtividade da cana pelo modelo DSSAT CSM-CANEGRO, o tipo Seasonal e o tipo Sequence. Foi possível notar nos resultados que para a temperatura do ar houve uma maior frequência de anos com essa variável acima da mediana nas localidades situadas na região central e nordeste no país durante os eventos de El Niño, ao passo que na região sul, representada por Londrina, tal frequência foi indefinida. Para os anos de La Niña, não houve, em geral, tendência clara de variação em nenhuma das localidades. Já nos anos neutros as maiores frequências foram de temperaturas abaixo da mediana nas localidades das regiões central e sul, enquanto em João Pessoa, PB, não houve tendência bem definida. Para a radiação solar, em geral, não se detectaram tendências expressivas, apesar de valores levemente acima da mediana em anos de La Niña, em todas as regiões. Finalmente, para as chuvas houve tendências um pouco mais expressivas, sendo que nas localidades da região central do país (Jataí e Piracicaba) as precipitações acima da mediana foram mais frequentes nos anos de El Niño e La Niña, ficando abaixo da mediana nos anos neutros. Nas demais localidades analisadas, as chuvas tenderam a ficar abaixo ou igual à mediana durante todas as fases do ENOS. Quanto à produtividade, algumas tendências também puderam ser observadas. Em Jataí, GO, não houve alterações da produtividade média maiores do que ± 1 t ha-1. Em João Pessoa, PB, a tendência de menores produtividades durante os anos de El Niño e de La Niña e de maiores produtividades em anos neutros. Situação oposta foi observa em Piracicaba, SP, e Londrina, PR, onde as produtividades tenderam a serem maiores do que a média histórica nos eventos tanto de El Niño como de La Niña, ao passo que nos anos de neutralidade do ENOS as produtividades tenderam a ser menores do que a média. / The climatic event known as El Niño Southern Oscillation (ENSO) is formed by episodes of El Niño and La Niña and is classified as a large-scale phenomenon that occurs in the Equatorial Pacific Ocean. Given the large effect of ENSO on climate variability and hence in agricultural production, proper knowledge of the consequences of El Niño and La Niña on the thermal and water regimes of different Brazilian regions and their impact on food production is needed, especially for sugarcane crop. To this end, climate variables were analyzed in order to verify any effect caused by the ENSO events on air temperature, solar radiation and rainfall. The DSSAT CSM-CANEGRO model, parameterized for the Brazilian conditions, was used to simulate sugarcane yield (plant cane of 12 months) in four sites of different Brazilian regions (Jataí, GO; João Pessoa, PB; Londrina, PR; and Piracicaba, SP), using historical series of meteorological data from 1979 to 2010, for three types of soils, with different physical-hydric properties (Soil water holding capacity), and two types of simulations in DSSAT CSM-CANEGRO model, with the Seasonal and Sequence procedures It was possible to notice in the results that the air temperature was a greater frequency of years with this variable above the median in localities situated in the central and northeastern region of the country during the El Niño events, while in the south, represented by Londrina, this frequency was undefined. For La Niña years, there was generally clear trend of variation in any of the locations. Already in neutral years, the highest frequency was below the median temperatures in the localities in central and southern regions, while in João Pessoa, PB, and no well-defined trend. Solar radiation, in general, no significant trends were detected, although values slightly above the median in La Niña years in all regions. Finally, to the rains there was a little more expressive tendency, and the locations of the central region (Jataí and Piracicaba) precipitation above the median were more frequent in years of El Niño and La Niña, below the median in neutral years. In other areas analyzed, rainfall tended to be below or equal to the median during all phases of ENSO. With regard to productivity, some trends were also observed. In Jataí, GO, no changes greater than ± 1 t ha-1 was observed. João Pessoa, PB, there was a trend of lower yields during El Niño and La Niña years and higher yields during neutral years. Opposite situation was observed in Piracicaba, SP, and Londrina, PR, where the yields tended to be higher than the historical average in both El Niño and La Niña events, while during neutral years the yield tended to be smaller than average.

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No setor oriental do PNC está localizada a região da GS, que apresenta a maior quantidade de visitantes pelo turismo e tem a maior população de moradores indígenas Pemón dentro de uma área protegida na Venezuela, os quais utilizam o fogo como parte de sua cultura. Nas últimas décadas tem se observado um aumento considerável na frequência de anomalias climáticas e dos incêndios na GS, o que tem sido apontado pelos gestores como o principal agente na diminuição do fornecimento de água na Represa Del Guri. Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar a frequência e severidade das queimadas que aconteceram na Gran sabana (GS) - Parque Nacional Canaima (PNC) entre 2003 e 2014 em relação aos eventos climáticos extremos como ENOS (El Niño- La Niña/Oscilação do Sul) e AMO (Oscilação do Atlântico Norte) e às dinâmicas próprias da vegetação. Foram usados dados dos focos de calor, dados de pluviosidade, imagens de satélites e dados das anomalias nas Temperaturas da Superfície do Mar (TSM) no Oceano Pacífico. Estimaram-se: correlações de Pearson (r) entre as frequências de queimadas VS as anomalias nas TSM; (r) anomalias na pluviosidade para cada estação VS anomalias nas TSM; Índice Normalizado de Queimadas (INQ); Índice de Vegetação por Diferencia Normalizado (NDVI); quantidade e extensão de cicatrizes de queimadas e mudanças na cobertura do solo. Constatou-se que AMO, em sua fase quente, afeta infimamente a ubiquação da ZCIT e altera a Célula de Hadley aumentando as precipitações na GS; anomalias fase positiva/negativa do ENOS alteram infimamente a Célula de Walker, inibindo/promovendo a pluviosidade e incremento/diminuição na extensão dos períodos de secas na GS; ENOS em fase negativa e AMO em fase quente, simultaneamente, fomentam um incremento nos volumes de precipitação na GS; secas prolongadas contribuem na degradação dos sistemas arbóreos, na expansão dos sistemas herbáceos e no incremento da frequência de queimadas; AMO, La Niña, ou ambas, contribuem para a expansão dos sistemas arbustivos e, em menor grau, na recuperação dos sistemas arbóreos; a distribuição das cicatrizes de queimadas encontra-se fortemente associada às mudanças nos padrões culturais de subsistência da população local. Conclui-se que a severidade e frequências das queimadas na Gran Sabana são um processo multifatorial e multiescalar que acontecem como produto da sincronia de fatores ecossistêmicos (vegetação), sociais (proximidade aos centros populacionais) e climáticos (ENOS e AMO). / The Canaima National Park (PNC) is located in the southeast of Venezuela and its foundation was promoted to the conservation of the Bacía of the Río Caroní, where are the sources of the main rivers that feed the Hydroelectric Central Simón Bolívar (Guri Dam) which provides approximately 72% of the National hydroelectric energy. In the eastern sector of the PNC if located the region of GS, which has the highest number of visitors for tourism and has the largest population of indigenous Pemón residents within a protected area in Venezuela, which use the fire as part of their culture. The last decades has reported an increase frequency of climatic anomalies and fires at Gran Sabana (GS), which has been appointed by the managers as the main agents in the reduction of the supply of water at the Guri dam. Therefore, the objective of this work is to evaluate the frequency and severity of bushfires that occurred in the GS PNC between 2003 and 2014 in relation to extreme weather events as ENSO (El Niño-La Niña/Southern Oscillation) and AMO (Multidecadal Atlantic Oscillation) and the dynamics of the vegetation. Were used data from the sources of heat, rainfall data, satellite imagery, and data from the anomalies in Sea Surface temperatures (SST) in the Pacific Ocean. Estimated: Pearson correlation (r) between fire frequencies VS. the SST anomalies; (r) anomalies in rainfall for each season VS SST: anomalies, normalized Index Burned (INQ), vegetation index (NDVI), Normalized Differentiates amount and extent of burned scars; and changes in land cover. It was found that: AMO in its warm phase, affects insignificantly the population of the ITCZ and changes the cell Hadley increasing precipitation in GS; anomalies positive phase/negative ENSO alter insignificantly the cell Walker, inhibiting/promoting rainfall and an increase/decrease in the length of dry periods in GS; ENSO negative phase and AMO warm phase simultaneously encourage an increase in rainfall volumes in GS; prolonged droughts contribute to the degradation of arboreal systems, the expansion of herbaceous systems and increases the frequency of fires; AMO, La Niña , or both, contribute to the growth of shrubs systems and to a lesser extent, to the recovery of arboreal systems; the distribution of burned scars is strongly associated with changes in cultural patterns of livelihood of the local population. It is concluded that the severity and frequency of fires in the Gran Sabana is a multifactorial process and multiscale that happen as a product of sync ecosystem factors (vegetation), social (proximity to population centers) and climate (ENSO and AMO).

Protein nitration is considered as a marker of reactive nitrogen species formation. Heme oxygenases (HOs) are important for the defence against oxidative stress. We evaluated the involvement of the neuronal (nNOS), the endothelial (eNOS), and the inducible (iNOS) in nitrotyrosine formation and localitzation, and both the expression and funcional significance (HO inhibition and contractility studies) of HOs in sepsis-induced muscle contractile dysfunction. Sepsis was elicited by injecting rats and transgenic mice deficient in either nNOS, eNOS, or iNOS isoforms with E.Coli lipolysaccharide (LPS). Nitrotyrosine formation and HO expressions were assessed by immunoblotting. Oxidative stress was assessed measuring protein oxidation, lipid peroxidation, and muscle glutathione. We conclude that protein tyrosine nitration occurs in normal muscles, and sepsis-mediated increase in nitrotyrosine formation is limited to the mitochondria and membrane muscle fractions. The iNOS isoform is mostly involved in nitrotyrosine formation. HOs protect normal and septic muscles from the deleterious effects of oxidants. / En un model de sepsi de disfunció diafragmàtica, s´ha avaluat el paper de les sintetases de l'òxid nítric (NOS) en la formació i localitzacio de 3-nitrotirosina, i l´expressió i significat biològic de les hemo oxigenases (HOs) (inhibidor de les HOs i estudis de contractilitat) davant l' estrès oxidatiu. La sepsi s'induí mitjançant injecció de 20 mg/kg del lipolisacàrid (LPS) d´Escherichia Coli a rates, i a ratolins deficients en les NOS induïble (iNOS), neuronal (nNOS) i endotelial (eNOS). Les proteïnes nitrificades i les HOs es van detectar amb anticossos específics. L' estrès oxidatiu s' avaluà mitjançant l' oxidació proteica, la peroxidació lipídica i el glutation muscular. Concloem que hi han proteïnes nitrificades en el múscul normal i aquestes s'incrementen durant la sepsi en les fraccions mitocondrial i membranar. L'isoforma iNOS és majorment responsable de la formació de nitrotirosina. Les HOs protegirien el múscul normal i sèptic dels efectes deleteris dels oxidants.

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Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems sind die häufigste Todesursache in Deutschland. Eine gestörte Funktion des Gefäßendothels spielt bei der Entstehung von Herz-Kreislauferkrankungen eine Schlüsselrolle. Das Risiko einer kardiovaskulären Erkrankung ist bei Diabetikern stark erhöht. Der Transkriptionsfaktor COUP-TFII spielt eine essentielle Rolle im Glukosemetabolismus. Gleichzeitig ist er für die Differenzierung von Endothelzellen von großer Bedeutung. Für die Differenzierung und Aufrechterhaltung des arteriellen und venösen Phänotyps von Endothelzellen sind dabei maßgeblich der NOTCH-Signalweg und insbesondere die Transkriptionsfaktoren HEY2 (arteriell) und COUP-TFII (venös) verantwortlich. Gesteigerte Glukosespiegel könnten somit Auswirkungen auf die Differenzierung von Endothelzellen haben und damit einen neuen Mechanismus für das erhöhte Risiko von Gefäßerkrankungen bei Diabetikern darstellen. Im Rahmen der Arbeit konnte die exklusive Expression von COUP-TFII im Zellkern von humanen venösen Endothelzellen nachgewiesen werden. Humane arterielle Endothelzellen zeigten keine Expression von COUP-TFII. Außerdem konnte im Rahmen der Arbeit erstmals die spezifische Expression von COUP-TFII in humanen Endothelzellen der Koronararterie nachgewiesen werden. Die Untersuchung der COUP-TFII Promotoraktivität konnte das Expressionsmuster von COUP-TFII bestätigen. Der Promotor zeigte sowohl in den venösen Endothelzellen der humanen Nabelschnur als auch in den humanen Endothelzellen der Koronararterie Aktivität. Die kurzzeitige Stimulation von venösen Endothelzellen mit Glukose führte zu einem starken Anstieg der COUP-TFII Expression. Eine Translokation von COUP-TFII aus dem Zellkern in das Zytoplasma konnte nicht nachgewiesen werden. Die Langzeitstimulation führte interessanterweise zu einer Verminderung der COUP-TFII Expression und zu einer Erhöhung der Expression von E-Selektin. In beiden Fällen zeigte sich keine Beeinträchtigung der Expression durch Insulin. Die durchgeführten Untersuchungen schließen eine Beteiligung des AKT-Signalweges an der Regulation aus. Es zeigte sich jedoch, dass humane venöse Endothelzellen als Insulin-sensitives Gewebe mit funktionsfähigem AKT-Signalweg einzustufen sind. Stimulationsversuche mit L-Glukose zeigten keine Regulation der COUP-TFII Expression. Eine osmotische Wirksamkeit der hohen Glukosekonzentration auf die Expression von COUP-TFII konnte somit ausgeschlossen werden. Die Deletionsanalyse des COUP-TFII Promotors konnte einen Glukose-sensitiven Bereich innerhalb des COUP-TFII Promotors identifizieren. Weiterhin konnte die Repression der Aktivität des COUP-TFII Promotors durch Hypoxie nachgewiesen werden. Eine der wichtigen Aufgaben von Endothelzellen ist die von der endothelialen NO-Synthase (eNOS) katalysierte Bildung von Stickstoffmonoxid (NO). NO hemmt die Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin. Eine verringerte NO-Produktion hat die Ausbildung einer endothelialen Dysfunktion zur Folge. In dieser Arbeit konnte erstmals eine Erhöhung der eNOS Expression nach Verminderung der Expression von COUP-TFII in humanen venösen Endothelzellen gezeigt werden. Diese könnte die Ursache für die Verminderung der E-Selektin Expression nach Herabregulation von COUP-TFII sein. Durch die Anwendung einer Plattenkegel-Viskometer-Apparatur konnte gezeigt werden, dass die NO-Abgabe entscheidend von den Strömungsbedingungen und Scherkräften abhängig ist. Die Stimulation arterieller Endothelzellen mit laminarer oder oszillatorischer Schubspannung führte zu einer Erhöhung der NO-Abgabe. Turbulente Schubspannung zeigte dagegen keinen Einfluss auf die NO-Abgabe. Durch Überexpression von COUP-TFII in Kombination mit laminarer Schubspannung wurde die NO-Abgabe weiter gesteigert. Die gezeigte direkte Regulation der HEY2 und COUP-TFII Promotoraktivität durch geänderte Strömungsbedingungen spielt in diesem Prozess möglicherweise eine bedeutende Rolle. Die beschriebene Regulation von COUP-TFII durch Glukose in Endothelzellen könnte eine neue Erklärung für die gesteigerte Rate an Gefäßerkrankungen von Typ2-Diabetikern darstellen. Bei der Regulation der endothelialen NO-Synthase und E-Selektin durch COUP-TFII handelt es sich möglicherweise um einen neuen, anti-adhäsiven Feedback-Mechanismus, der zur Verringerung der Leukozyten-Adhäsion an Endothelzellen und damit zur Gefäßprotektion beitragen könnte. Die differentielle Expression der arteriellen Markergene HEY2 und CD44 konnte in humanen venösen und arteriellen Endothelzellen gezeigt werden. Die Untersuchung der Expression von FOXC1 legt nahe, dass es sich bei diesem Transkriptionsfaktor ebenfalls um ein in Endothelzellen arteriovenös differentiell exprimiertes Gen handelt. Die differentielle Exprimierung von HEY2 in Endothelzellen konnte auf transkriptioneller Ebene zusätzlich durch ein HEY2 Promotor Funktionsassay gezeigt werden. Die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne führte zur Induktion der endogenen Expression der NOTCH-Zielgene HEY1 und HEY2 in HEK 293T Zellen. In dem Zelltyp durchgeführte Reportergenassays zeigten ebenfalls eine deutliche Aktivierung des HEY2 Promotors durch die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne. Durch eine Deletionsanalyse konnte der Bereich, der für die Aktivierung verantwortlichen DNA-Sequenz-Motive stark eingegrenzt werden. Weiterhin konnte die Induktion des HEY2 Promotors durch VEGF und seine Repression durch einen γ-Sekretase Inhibitor nachgewiesen werden. Die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne führte zur Verringerung der mRNA- und Protein-Expression von COUP-TFII in HEK 293T Zellen. Dieses Ergebnis konnte zusätzlich durch ein COUP-TFII Promotor Aktivitätsassay nach Überexpression des NOTCH-Zielgens HEY2 gezeigt werden. Die Deletionsanalyse des COUP-TFII Promotors lässt eine direkte Inhibition von COUP-TFII durch HEY2 vermuten. Die Überexpression von COUP-TFII führte zu einer starken Induktion der COUP-TFII mRNA- und Protein-Expression, jedoch weder in HEK 293T Zellen noch in Endothelzellen zu einer Änderung der HEY2 Promotoraktivität. Die Überexpression von FOXC1 und FOXC2 bewirkte eine Inhibition der HEY2 Promotoraktivität in HEK 293T Zellen. Die in der Arbeit gezeigte hohe Expression von FOXC1 in venösen Endothelzellen könnte somit in Kombination mit COUP-TFII für die komplette Repression der Aktivität des HEY2 Promotors in venösen Endothelzellen verantwortlich sein. Die durchgeführte Deletionsanalyse des HEY2 Promotors legt eine direkte Bindung von FOXC1 und FOXC2 an den HEY2 Promotor nahe. Die erzielten Ergebnisse dieser Arbeit sprechen im Kontext mit der Literatur für eine zelltypspezifische Regulierung/Aktivierung des NOTCH-Signalweges und lassen folgendes Modell zur Differenzierung des venösen oder arteriellen endothelialen Phänotyps vermuten: Die Determinierung des Phänotyps wird entschieden durch das Gleichgewicht der Expression der Interaktionspartner des NOTCH-Signalweges. Der VEGF Co-Rezeptor NRP1 und der VEGFR2 sind die entscheidenden Aktivatoren des NOTCH-Signalweges. Die Balance der Bindung des Repressors COUP-TFII an den NRP1 und VEGFR2 Promotor sowie des Aktivatorkomplexes NICD/RBP-JК an den NRP1 Promotor sind damit entscheidend für die Aktivität des NOTCH-Signalweges. NRP1 bindet VEGF und steigert gleichzeitig dessen Bindung an den VEGFR2. Dies führt zur Induktion von DLL4. Die Bindung von DLL4 an die NOTCH1/4 Rezeptoren führt zur Abspaltung der NOTCH intrazellulären Domäne (NICD) des Rezeptors. Die NICD wandert in den Zellkern und aktiviert dort zusammen im Komplex mit dem Transkriptionsfaktor RBP-JК die Gene HEY1, HEY2 und NRP1. Die Transkriptionsfaktoren HEY1 und HEY2 reprimieren über einen Feedback-Mechanismus direkt die Aktivität des COUP-TFII Promotors.

Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems sind die häufigste Todesursache in Deutschland. Eine gestörte Funktion des Gefäßendothels spielt bei der Entstehung von Herz-Kreislauferkrankungen eine Schlüsselrolle. Das Risiko einer kardiovaskulären Erkrankung ist bei Diabetikern stark erhöht. Der Transkriptionsfaktor COUP-TFII spielt eine essentielle Rolle im Glukosemetabolismus. Gleichzeitig ist er für die Differenzierung von Endothelzellen von großer Bedeutung. Für die Differenzierung und Aufrechterhaltung des arteriellen und venösen Phänotyps von Endothelzellen sind dabei maßgeblich der NOTCH-Signalweg und insbesondere die Transkriptionsfaktoren HEY2 (arteriell) und COUP-TFII (venös) verantwortlich. Gesteigerte Glukosespiegel könnten somit Auswirkungen auf die Differenzierung von Endothelzellen haben und damit einen neuen Mechanismus für das erhöhte Risiko von Gefäßerkrankungen bei Diabetikern darstellen. Im Rahmen der Arbeit konnte die exklusive Expression von COUP-TFII im Zellkern von humanen venösen Endothelzellen nachgewiesen werden. Humane arterielle Endothelzellen zeigten keine Expression von COUP-TFII. Außerdem konnte im Rahmen der Arbeit erstmals die spezifische Expression von COUP-TFII in humanen Endothelzellen der Koronararterie nachgewiesen werden. Die Untersuchung der COUP-TFII Promotoraktivität konnte das Expressionsmuster von COUP-TFII bestätigen. Der Promotor zeigte sowohl in den venösen Endothelzellen der humanen Nabelschnur als auch in den humanen Endothelzellen der Koronararterie Aktivität. Die kurzzeitige Stimulation von venösen Endothelzellen mit Glukose führte zu einem starken Anstieg der COUP-TFII Expression. Eine Translokation von COUP-TFII aus dem Zellkern in das Zytoplasma konnte nicht nachgewiesen werden. Die Langzeitstimulation führte interessanterweise zu einer Verminderung der COUP-TFII Expression und zu einer Erhöhung der Expression von E-Selektin. In beiden Fällen zeigte sich keine Beeinträchtigung der Expression durch Insulin. Die durchgeführten Untersuchungen schließen eine Beteiligung des AKT-Signalweges an der Regulation aus. Es zeigte sich jedoch, dass humane venöse Endothelzellen als Insulin-sensitives Gewebe mit funktionsfähigem AKT-Signalweg einzustufen sind. Stimulationsversuche mit L-Glukose zeigten keine Regulation der COUP-TFII Expression. Eine osmotische Wirksamkeit der hohen Glukosekonzentration auf die Expression von COUP-TFII konnte somit ausgeschlossen werden. Die Deletionsanalyse des COUP-TFII Promotors konnte einen Glukose-sensitiven Bereich innerhalb des COUP-TFII Promotors identifizieren. Weiterhin konnte die Repression der Aktivität des COUP-TFII Promotors durch Hypoxie nachgewiesen werden. Eine der wichtigen Aufgaben von Endothelzellen ist die von der endothelialen NO-Synthase (eNOS) katalysierte Bildung von Stickstoffmonoxid (NO). NO hemmt die Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin. Eine verringerte NO-Produktion hat die Ausbildung einer endothelialen Dysfunktion zur Folge. In dieser Arbeit konnte erstmals eine Erhöhung der eNOS Expression nach Verminderung der Expression von COUP-TFII in humanen venösen Endothelzellen gezeigt werden. Diese könnte die Ursache für die Verminderung der E-Selektin Expression nach Herabregulation von COUP-TFII sein. Durch die Anwendung einer Plattenkegel-Viskometer-Apparatur konnte gezeigt werden, dass die NO-Abgabe entscheidend von den Strömungsbedingungen und Scherkräften abhängig ist. Die Stimulation arterieller Endothelzellen mit laminarer oder oszillatorischer Schubspannung führte zu einer Erhöhung der NO-Abgabe. Turbulente Schubspannung zeigte dagegen keinen Einfluss auf die NO-Abgabe. Durch Überexpression von COUP-TFII in Kombination mit laminarer Schubspannung wurde die NO-Abgabe weiter gesteigert. Die gezeigte direkte Regulation der HEY2 und COUP-TFII Promotoraktivität durch geänderte Strömungsbedingungen spielt in diesem Prozess möglicherweise eine bedeutende Rolle. Die beschriebene Regulation von COUP-TFII durch Glukose in Endothelzellen könnte eine neue Erklärung für die gesteigerte Rate an Gefäßerkrankungen von Typ2-Diabetikern darstellen. Bei der Regulation der endothelialen NO-Synthase und E-Selektin durch COUP-TFII handelt es sich möglicherweise um einen neuen, anti-adhäsiven Feedback-Mechanismus, der zur Verringerung der Leukozyten-Adhäsion an Endothelzellen und damit zur Gefäßprotektion beitragen könnte. Die differentielle Expression der arteriellen Markergene HEY2 und CD44 konnte in humanen venösen und arteriellen Endothelzellen gezeigt werden. Die Untersuchung der Expression von FOXC1 legt nahe, dass es sich bei diesem Transkriptionsfaktor ebenfalls um ein in Endothelzellen arteriovenös differentiell exprimiertes Gen handelt. Die differentielle Exprimierung von HEY2 in Endothelzellen konnte auf transkriptioneller Ebene zusätzlich durch ein HEY2 Promotor Funktionsassay gezeigt werden. Die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne führte zur Induktion der endogenen Expression der NOTCH-Zielgene HEY1 und HEY2 in HEK 293T Zellen. In dem Zelltyp durchgeführte Reportergenassays zeigten ebenfalls eine deutliche Aktivierung des HEY2 Promotors durch die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne. Durch eine Deletionsanalyse konnte der Bereich, der für die Aktivierung verantwortlichen DNA-Sequenz-Motive stark eingegrenzt werden. Weiterhin konnte die Induktion des HEY2 Promotors durch VEGF und seine Repression durch einen γ-Sekretase Inhibitor nachgewiesen werden. Die Überexpression der NOTCH1 intrazellulären Domäne führte zur Verringerung der mRNA- und Protein-Expression von COUP-TFII in HEK 293T Zellen. Dieses Ergebnis konnte zusätzlich durch ein COUP-TFII Promotor Aktivitätsassay nach Überexpression des NOTCH-Zielgens HEY2 gezeigt werden. Die Deletionsanalyse des COUP-TFII Promotors lässt eine direkte Inhibition von COUP-TFII durch HEY2 vermuten. Die Überexpression von COUP-TFII führte zu einer starken Induktion der COUP-TFII mRNA- und Protein-Expression, jedoch weder in HEK 293T Zellen noch in Endothelzellen zu einer Änderung der HEY2 Promotoraktivität. Die Überexpression von FOXC1 und FOXC2 bewirkte eine Inhibition der HEY2 Promotoraktivität in HEK 293T Zellen. Die in der Arbeit gezeigte hohe Expression von FOXC1 in venösen Endothelzellen könnte somit in Kombination mit COUP-TFII für die komplette Repression der Aktivität des HEY2 Promotors in venösen Endothelzellen verantwortlich sein. Die durchgeführte Deletionsanalyse des HEY2 Promotors legt eine direkte Bindung von FOXC1 und FOXC2 an den HEY2 Promotor nahe. Die erzielten Ergebnisse dieser Arbeit sprechen im Kontext mit der Literatur für eine zelltypspezifische Regulierung/Aktivierung des NOTCH-Signalweges und lassen folgendes Modell zur Differenzierung des venösen oder arteriellen endothelialen Phänotyps vermuten: Die Determinierung des Phänotyps wird entschieden durch das Gleichgewicht der Expression der Interaktionspartner des NOTCH-Signalweges. Der VEGF Co-Rezeptor NRP1 und der VEGFR2 sind die entscheidenden Aktivatoren des NOTCH-Signalweges. Die Balance der Bindung des Repressors COUP-TFII an den NRP1 und VEGFR2 Promotor sowie des Aktivatorkomplexes NICD/RBP-JК an den NRP1 Promotor sind damit entscheidend für die Aktivität des NOTCH-Signalweges. NRP1 bindet VEGF und steigert gleichzeitig dessen Bindung an den VEGFR2. Dies führt zur Induktion von DLL4. Die Bindung von DLL4 an die NOTCH1/4 Rezeptoren führt zur Abspaltung der NOTCH intrazellulären Domäne (NICD) des Rezeptors. Die NICD wandert in den Zellkern und aktiviert dort zusammen im Komplex mit dem Transkriptionsfaktor RBP-JК die Gene HEY1, HEY2 und NRP1. Die Transkriptionsfaktoren HEY1 und HEY2 reprimieren über einen Feedback-Mechanismus direkt die Aktivität des COUP-TFII Promotors.

Coronary artery disease (CAD), Hypertension (Ht) and Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) are all global health problems. This is particularly evident amongst South Asian population groups. The conventional risk factors do not fully explain the higher prevalence of these diseases among South Asians. The endothelial Nitric Oxide Synthase (eNOS) gene is responsible for the production of Nitric Oxide (NO), which may contribute to the physiology of all three disease states. Endothelial dysfunction (which is characterised by a reduction in basal NO) has been shown to be present in, or prior to all three diseases. Numerous variations exist within the eNOS gene, of these variations three have been shown to have a possible functional effect. The first is the Glu298Asp polymorphism within the exon region of the gene, resulting in an amino acid substitution of Glutamate (Glu) to Aspartate (Asp). The second, known as the T-786C polymorphism, is a thymine to cytosine mutation at position -786 in the promoter region. Finally a VNTR polymorphism in Intron 4 causes either a 4 27bp repeat or a 5 27bp repeat. It is hypothesised that these variations could have an effect on the ability of eNOS to produce NO and thus may increase the risk or contribute to the development of the diseases. Previous studies on these variants have shown conflicting results and further studies are warranted to understand and confirm the role of eNOS gene polymorphisms in cardio-metabolic diseases. There is very limited research into the distributions of these genetic variants and their interaction in diseases processes in North Indian populations. Objectives: 1. To analyse through a case control study three different polymorphisms of the eNOS gene for possible association with Coronary Artery Disease (CAD), Hypertension (Ht) and Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) in North Indian population groups. 2. To statistically evaluate descriptive statistics including; age, gender, smoking, dietary behaviours and lipid parameters for possible influence on disease and potential interaction with genetic polymorphisms. 3. To evaluate linkage disequilibrium between the three eNOS variants and carryout haplotype analysis to work out haplotype risk in different diseases. 4. To analyse through a case control study the deletion variant of the Angiotensin-converting enzyme (ACE) gene for possible association with Coronary Artery Disease (CAD), Hypertension (Ht) and Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) in North Indian population groups. 5. To determine a possible interactive effect of the eNOS polymorphisms with the ACE polymorphism. Subjects and Methods: The Glu298Asp and Intron 4 variants were genotyped using a PCR-RFLP technique, the T-786C variant was genotyped using a real time-PCR technique. The ACE deletion variant was also genotyped using a standard PCR technique. The genotyping was undertaken in a total of 457 CAD patients and 220 matched controls from Lucknow, Uttar Pradesh in North India, 319 T2DM patients and 307 matched controls from Punjab, North India and 210 Ht and 162 matched controls, also from Punjab, North India. Results: CAD: The Glu298Asp was significantly associated with CAD among smokers (TT+GT vs. GG OR=2.84 (CI: 1.61-5.0), p<0.001). The Intron 4 variant was also significantly associated with CAD in a smoking dependent manner (4aa+4ab vs. 4bb OR=0.56 (CI: 0.33-0.96). The T-786C variant showed no overall influence on CAD risk. There was also evidence for both synergistic and haplotypic effects of the eNOS gene on CAD status (haplotype G-C-4b OR=4.76 (CI: 1.43-15.78), p<0.001). The ACE genetic variant was confirmed to be a strong independent risk factor for CAD under a dominant model (OR=2.18 (CI: 1.46-3.25), p<0.001). There was no evidence for an interactive effect between the ACE deletion and any of the three eNOS variants incorporated in the current study. Ht: The Glu298Asp variant was not shown to increase Ht risk, with a reduced risk association found under a recessive model (OR=0.316 (CI:0.089-1.116)), p=0.061). The T-786C variant s role in disease remained unclear with the findings showing a non significant increased risk. The Intron 4 variant was also shown to increase Ht risk, in a non significant manner. Sufficiently powered studies would be required to clarify these possible associations. The combined analysis, using logistic regression and haplotype analysis revealed no significant associations, but there was a possible protective effect of the T-C-4b haplotype (OR=0.46 (CI: 0.21-1.01), p=0.054). The ACE gene variant was confirmed to be a strong independent risk factor for Ht under a recessive model (OR=1.81 (CI: 1.20-2.74), p=0.01). Again there was no evidence for an interactive effect between the ACE deletion and any of the three eNOS variants in hypertension. T2DM: The Glu298Asp variant was found to be associated with T2DM under a dominant model, the protective effect remained significant following adjustment for conventional risk factors and other gene variants (OR=0.407 (CI: 0.231-0.717), p=0.002). The T-786C variant showed no overall influence on T2DM risk. The Intron 4 variant also found no overall influence. Haplotype analysis found the T-T-4b was found to be significantly protective for T2DM (OR=0.41 (CI: 0.26-0.65), p=0.0002). Finally the ACE gene variant was confirmed to be a risk factor for T2DM under a dominant model (OR=2.62 (CI: 1.51-4.54), p=0.001). Overall Conclusions: To conclude, this study successfully identified the frequency of three eNOS gene variants and the ACE deletion variant in three complex diseases within north Indian populations. There is a clear role of the eNOS gene in all three diseases and consequently the genetic variants have susceptible/protective associations. The association with disease was found to be present at an individual level, in association with risk factors and at a haplotypic level. These findings warrant further studies to confirm and untangle the genetics of complex diseases and genetic risk profiles calculations which will contribute to the field of medical genomics/personalised medicare and interventions among North Indian populations.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La malaltia hepàtica per dipòsit de greix (MHDG) constitueix la manifestació hepàtica de la síndrome metabòlica. La seva incidència augmenta en les societats occidentals paral•lelament a la de l'obesitat. El dipòsit de greix intrahepàtic pot conduir al desenvolupament de dany hepatocitari, inflamació, fibrosi i cirrosi, però no es coneixen els mecanismes que promouen la progressió de la malaltia. No existeix un tractament farmacològic eficaç per a aquesta malaltia. La resistència a la insulina, el fet fisiopatològic subjacent a la síndrome metabòlica, condueix al desenvolupament de disfunció endotelial perifèrica. No obstant això, l'endoteli sinusoidal hepàtic és fenotípicament diferent al perifèric, i es desconeix si la resistència a la insulina genera disfunció endotelial en la circulació hepàtica. L'adequada funció de l'endoteli sinusoïdal és necessària per al manteniment d'un ambient antiinflamatori, antifibrogènic i antitrombòtic en el fetge. En aquest estudi hipotetitzem que a la MHDG, associada a resistència a la insulina, existeix disfunció endotelial sinusoïdal que contribueix a la progressió del dany hepàtic. Els objectius d'estudi van ser determinar en un model animal de EHDG si aquesta s'associa amb disfunció endotelial del sinusoïdal, els possibles mecanismes implicats, incloent la seva relació amb la resistència a la insulina, i si aquesta contribueix al desenvolupament de lesió hepàtica. Per respondre a aquestes preguntes es van caracteritzar les respostes vasculars de la circulació hepàtica mitjançant perfusió aïllada de fetge, i es van estudiar els mecanismes que determinen la biodisponibilitat de NO mitjançant tècniques moleculars en fetge complet. Es van estudiar, a més els efectes de la correcció de la insulino resistència sobre aquestes alteracions. En el primer estudi, després d'administrar a rates durant 3 dies una dieta rica en greix, aquestes van presentar esteatosi en absència d'inflamació. Això es va acompanyar d'un increment del contingut intrahepàtic de triglicèrids i àcids grassos lliures. Les rates amb fetges esteatòsics van presentar resistència vascular a la insulina i, més concretament, resistència a la insulina a nivell del endoteli sinusoidal hepàtic. Això es va acompanyar d'una menor capacitat de la insulina per fosforilar eNOS. Aquestes alteracions es van deure, si més no en part, per la regulació a l'alça de iNOS. El pre-tractament amb un fàrmac sensibilitzador de la insulina va atenuar la l'acumulació intrahepàtic de triglicèrids i àcids grassos lliures, va prevenir el desenvolupament de resistència a la insulina a nivell i va restaurar la capacitat de la insulina per fosforilar eNOS en rates alimentades durant 3 dies amb una dieta rica en greix. En el segon estudi, vam demostrar que l'administració durant un mes d'una dieta rica en greix provoca esteatosi en absència d'inflamació i fibrosi. Això es va acompanyar d'alteracions inclosa en la síndrome metabòlica, com l'obesitat, hipertrigliceridèmia, hiperglucèmia, hiperinsulinèmia i hipertensió arterial. Aquestes rates van presentar un augment de la pressió portal de perfusió, a causa de canvis funcionals, així com disfunció endotelial sinusoïdal. A nivell molecular això es va traduir en un una menor fosforilació de Akt i eNOS en els fetges de rates alimentades amb una dieta rica en greix. Aquests canvis funcionals es van produir en absència de canvis fenotípics en les cèl•lules endotelials sinusoïdals. Concloem d'aquest segon estudi que els resultats obtinguts en aquest estudi reforçarien la idea de considerar la disfunció endotelial hepàtica com un esdeveniment precoç que podria constituir una diana terapèutica per tractar aquesta malaltia. / Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the hepatic manifestation of the metabolic syndrome. NAFLD incidence is increasing in western societies, paralleling the increase of obesity. The deposit of fat in the hepatocytes leads in some patients to the development of hepatocyte injury, inflammation, fibrosis and cirrhosis, but the mechanisms that govern the progression of liver injury are not well understood. There is not an effective pharmacological treatment for NAFLD. Insulin-resistance, the underlying pathophysiological feature of the metabolic syndrome, is associated with peripheral endothelial dysfunction. However, the sinusoidal endothelium is phenotypically different from the peripheral endothelium, and it is not known whether insulin resistance induces sinusoidal endothelial dysfunction. An adequate sinusoidal endothelial function is required to maintain an anti-inflammatory, antifibrogenic and antithrombotic environment in the liver. We hypothesize in this project that in NAFLD, which is associated with insulin-resistance, there is sinusoidal endothelial dysfunction, and that this is relevant to the development of liver injury. In the first study, we have demonstrated that after 3-days high fat feeding, rats developed steatosis without the presence of inflammation. Insulin resistance was present at the liver vasculature, and specifically, at the liver sinusoidal endothelium. This was accompanied by a reduction of the ability of insulin to phosphorylate eNOS. The conclusions of this first study were that vascular insulin resistance precedes inflammation, and can contribute to the progression of the disease. In the second study we demonstrate that rats fed for one month with a high fat diet presented steatosis without fibrosis or inflammation. This was accompanied by alterations resembling metabolic syndrome, endothelial dysfunction and a decreased liver eNOS and Akt phosphorylation. This was due to functional alterations (and no structural) at the sinusoidal endothelial cells, without phenotypical changes occurring at this level. We concluded that endothelial dysfunction is a primary event that precedes inflammation in a model of NAFLD, and might constitute a useful target for devising new therapies for this disease.

Gladiola (Gladiolus x grandiflorus Hort.) is an important cut flower cultivated under field conditions. The air temperature is the main abiotic factor that drives their phenology, therefore the scheduling flowering of gladiola for target markets by defining the optimum planting date. The objective this study was determine the optimum planting date of gladiola aiming harvest spikes for selling on All Souls’ Day and Mother’s Day under current climate and in CMIP5 scenarios in the Rio Grande do Sul State. The PhenoGlad model was used for simulates the developmental stages of gladiola and plant injuries by heat and frost. For simulates the optimum planting date under current climate, input data in the model was minimum and maximum daily temperature of 55 years (1961-2015) from eighteen weather stations across the State. Once optimum planting date was simulated for each maturation group and weather station, with all years, the planting date was averaged for each El Niño Southern Oscillation (ENSO) phases to access the ENSO effect on the optimum planting date of gladiola. For simulates the optimum planting date under climate scenarios, input data in the model was minimum and maximum daily temperature of the 32 grid points in the State, for RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The optimum planting date in the future period (2070-2098) was presented as anomalies (difference between the optimum planting date and average optimum planting date in the baseline period (1976-2005) for each grid point and maturation group. The percentage of years with damage was also presented as anomalies. The phenomenon ENSO affects the optimum planting date of gladiola for harvesting on All Souls’ Day. For this growing season, planting date was anticipated for La Niña years (low temperatures) and delayed for Very Strong El Niño (high temperatures). For Mother’s Day, only Very Strong El Niño events affect the development of the gladiola, but different of the growing season for All Souls’ Day, planting date was anticipated for Very Strong El Niño years, and delayed for others ENSO phases. As well as for Very Strong El Niño years, for harvesting on All Souls’ Day, the optimum planting date was delayed in the climate scenarios, due to shortening of the cycle on rising temperatures conditions. For Mother’s Day, the average air temperature exceeded the optimum temperature of the crop in the warmest regions of the State. In these regions, the anomalies of the optimum planting date were negatives because the development rate decreased, delaying flowering. The risk of injuries by heat is more severe in the growing season for harvesting on All Souls’ Day, mainly in the scenario RCP8.5 and warmest regions, where the anomalies reached +70% of years. This results will provide subsidies for the production expansion for others regions of the State in order to harvesting spikes for selling on All Souls’ Day and Mother’s Day. / O gladíolo (Gladiolus x grandiflorus Hort.) é uma importante flor de corte cultivada a céu aberto. A temperatura do ar é o principal fator abiótico que dirige sua fenologia, portanto os agricultores agendam o florescimento de gladíolo para os picos de demanda, definindo a data ótima de plantio. O objetivo desse estudo foi determinar a data ótima de plantio de gladíolo visando colheita das espigas para comercialização no Dia de Finados e Dia das Mães no clima atual e em cenários climáticos do CMIP5 no Rio Grande do Sul. O modelo PhenoGlad foi usado para simular os estágios de desenvolvimento do gladíolo e danos nas plantas por calor e geada. Para simular a data ótima de plantio no clima atual, os dados de entrada no modelo foram temperatura mínima e máxima diária do ar de 55 anos (1961-2015) de dezoito estações meteorológicas distribuídas no estado. Uma vez que a data ótima de plantio foi simulada para cada grupo de maturação e estação meteorológica, com todos os anos, foi realizada a média da data ótima de plantio para cada fase do El Niño Oscilação Sul (ENOS) para acessar o efeito do fenômeno na data ótima de plantio de gladíolo. Para simular a data ótima de plantio nos cenários climáticos, os dados de entrada no modelo foram temperatura mínima e máxima diária do ar de 32 pontos distribuídos no estado, para os cenários RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5.A data ótima de plantio no período futuro (2070-2098) foi apresentada como anomalias (diferença entre a data ótima de plantio do período futuro e a média da data ótima de plantio do período baseline (1976-2005) para cada ponto e grupo de maturação. A porcentagem de anos que ocorreu danos também foi apresentada como anomalias. O fenômeno ENOS afeta a data ótima de plantio de gladíolo para colheita no Dia de Finados. Neste período de cultivo, a data de plantio foi antecipada em anos de La Niña (temperaturas baixas) e atrasada em anos de El Niño muito forte (temperaturas altas). Para o Dia das Mães, somente eventos de El Niño muito forte afetaram o desenvolvimento do gladíolo, mas diferente do período de cultivo de Finados, a data de plantio foi antecipada para anos de El Niño muito forte e atrasada para as demais fases do ENSO. Assim como para anos de El Niño muito forte no cultivo de Dia de Finados, a data ótima de plantio foi atrasada nos cenários climáticos devido ao encurtamento do ciclo em condições de aumento de temperatura. Para o período de cultivo de Dia das Mães, a temperatura média ultrapassou a temperatura ótima da cultura nas regiões mais quentes do estado. Nessas regiões, as anomalias de data de plantio foram negativas porque a taxa de desenvolvimento diminuiu, atrasando a floração. O risco de danos nas espigas por calor é maior no cultivo de Dia de Finados, principalmente no cenário RCP8.5 e nas regiões mais quentes, onde as anomalias atingiram +70% dos anos. Esses resultados proporcionarão subsídios para a expansão da produção de gladíolo para outras regiões do estado, visando colheita das hastes para comercialização no Dia de Finados e no Dia das Mães.