Orientador: Antonio Carlos Boschero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_HelenaCristinadeLima_D.pdf: 1532159 bytes, checksum: fe4c9ebe74242b72b674f100ed50b427 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP) aumenta a massa das células ß e potencializa a secreção de insulina induzida por glicose. Neste projeto, estudamos os efeitos de um pentadecapeptídeo contendo a seqüência 104 a 118 de aminoácidos do INGAP (INGAP-PP) sobre a expressão de genes das células insulares, expressão e fosforilação de componentes das vias PI3K e MAPK, sinalização colinérgica, bem como secreções dinâmica e estática de insulina, em ilhotas isoladas de ratos neonatos. Ilhotas cultivadas com INGAP-PP por 4 dias secretaram significativamente mais insulina em resposta a glicose, comparado às ilhotas controle. Análise do padrão da expressão, por macroarray, de ilhotas cultivadas com INGAP-PP, mostrou que de 2.352 genes fixados na membrana de nylon 210 apresentaram expressão aumentada e apenas 4 diminuída. Dentre os genes modulados positivamente pelo INGAP-PP vários estão relacionados com o metabolismo das células insulares, mecanismo de secreção de insulina, crescimento, maturação, manutenção da massa celular e exocitose. Exposição aguda de ilhotas neonatais ao INGAP-PP aumentou significativamente a fosforilação de Akt-Ser473 e ERK1/2-Thr202/Tyr204 bem como a secreção dinâmica de insulina frente a 2 e 20 mM de glicose. Ilhotas tratadas durante 4 dias com INGAP-PP também apresentaram aumento da expressão do receptor muscarínico M3 e da PLC-ß2. Essas ilhotas, quando expostas agudamente ao Cch tiveram fosforilação de P70S6K-Thr389 e ERK1/2 aumentada. Ainda, essas ilhotas secretaram mais insulina frente a estímulo colinérgico, comparado às ilhotas controle. Nossos resultados mostram que o INGAP-PP aumenta a secreção de insulina, a transcrição de vários genes importantes para a funcionalidade do pâncreas endócrino e a fosforilação de proteínas envolvidas nas vias PI3K e MAPK. O aumento da secreção de insulina bem como fosforilação de P70S6K e ERK1/2 pelo Cch sugere participação também da via colinérgica nos efeitos mediados pelo INGAP-PP. / Abstract: The Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP) increases pancreatic ß-cell mass and potentiates glucose-induced insulin secretion. Here, we have studied the effects of the pentadecapeptide having the 104-118 amino acid sequence of INGAP (INGAP-PP) on the expression of genes related to the pancreatic islets, the expression and phosphorylation of components of the PI3K and MAPK pathways, the cholinergic signaling, and static and dynamic insulin secretion in neonatal rat islet. Islets cultured with INGAP-PP released significantly more insulin in response to glucose than controls. The macroarray analysis showed that 210 out of 2,352 genes, spotted in the nylon membranes, were up- ,regulated while only 4 were down-regulated by INGAP-PP-treatment. The main categories of genes modulated by INGAP-PP 4-days cultured islet include several genes related with islet metabolism, insulin secretion mechanism, growth, maturation, maintenance of islet-cell mass, and exocytosis. Shortterm exposure of neonatal islets to INGAP-PP significantly increased Akt-Ser473 and ERK1/2-Thr202/Tyr204 phosphorylation as well as insulin secretion from islets perifused with 2 and 20 mM glucose. Four-days cultured islets with INGAP-PP also showed increased expression of M3 receptor subtype and PLC-ß2 proteins. In addition, brief exposure of INGAP-PP-treated islets to Cch significantly increased P70S6KThr389 and ERK1/2 phosphorylation and these islets released more insulin when challenged with Cch. In conclusion, these data show that INGAP-PP enhances insulin secretion and transcription of several islet genes, and also increases the expression and phosphorylation of proteins involved in PI3K and MAPK pathways. The increased insulin secretion in response to Cch as well as P70S6K and ERK1/2 proteins phosphorylation, also suggest the participation of the cholinergic pathway in INGAP-PP mediated effects. / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

BMPs ocupam papel central na diferenciação e crescimento celulares. A sinalização intracelular das BMPs depende de substratos conhecidos como BR-SMADs (SMAD1/5/8). Em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas, onde ocorre aumento da massa endócrina e da síntese e secreção de insulina, houve aumento da expressão do receptor BMPR1A. Em camundongos knockout para BMPR1A houve diminuição da expressão de genes-chave na exocitose de grânulos de insulina. Tais eventos estão associados à redução da atividade das BR-SMADs. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em células <font face=\"Symbol\">b INS1E, o perfil de expressão gênica em larga escala após silenciamento das BR-SMADs. As expressões relativas de Munc18a, Munc18b e Snap23 foram reduzidas quando do silenciamento das BR-SMADs (n=3, p<0,05 vs CTL). O silenciamento de SMAD1 (n=3, p<0,05 vs CTL) ou SMAD5 (n=3, p<0,05 vs CTL) acarretaram redução do mRNA de Sintaxina 4. Conclui-se que as BR-SMADs estão envolvidas na regulação da secreção de insulina modulando proteínas envolvidas na fusão de vesículas contendo grânulos de insulina à membrana plasmática de células INS1E. / BMPs play a determinant role in cell differentiation and growth. BMP intracellular signaling involves the substrates know as BR-SMADs (SMAD1/5/8). BMPR1A receptor expression was upregulated in pancreatic islets from pregnant rats, in wich endocrine mass and insulin secretion are increased. Mice with attenuated BMPR1A signaling in <font face=\"Symbol\">b cells showed decreased expression of key genes involved in insulin exocytosis. These events are associated with reduction of BR-SMADs activity. The aim of this work was to perform a screening to evaluate changes in expression profiles after knockdown of BR-SMADs in INS1E <font face=\"Symbol\">b cells. Relative expressions of Munc18a, Munc18b and Snap23 were diminished after knockdown of the BRSMADs (n=3, p<0,05 vs CTL). Only SMAD1 (n=3, p<0,05 vs CTL) and SMAD5 (n=3, p<0,05 vs CTL) silencing caused reduction of sintaxin 4 expression. These data point to the involvement of BR-SMADs in the regulation of insulin secretion by modulating the expression of proteins responsible by fusion of insulin-containing granules to the membrane of INS1E cells.

A NADPH oxidase participa da secreção de insulina estimulada pela glicose e da produção de superóxido nas ilhotas pancreáticas. Nesse estudo, avaliamos o efeito do ácido palmítico na produção de superóxido e secreção de insulina por ilhotas pancreáticas de ratas e linhagem INS-1E. O palmitato aumentou a produção de superóxido por mecanismo dependente da ativação da PKC e da NADPH oxidase e da oxidação do ácido graxo. O ácido graxo causou a translocação da p47PHOX para a membrana plasmática, processo indicativo da ativação do complexo enzimático. A exposição de ilhotas ao palmitato causou o aumento do conteúdo proteico da p47PHOX e do RNA mensageiro da p22PHOX, gp91PHOX, p47PHOX, pró-insulina e do GPR40. A estimulação da secreção de insulina pelo ácido graxo na presença de alta glicose foi reduzida através do inibidor da NADPH oxidase e também pela inibição da expressão do GPR40 por RNA de interferência. A atividade da NADPH oxidase e a sinalização via GPR40 são mecanismos envolvidos no controle da secreção de insulina estimulada pelo palmitato. / The NADPH oxidase complex is involved in the glucose-stimulated insulin secretion and the superoxide production in pancreatic islets. In this study, we examined the effect of palmitic acid on superoxide production and insulin secretion by rat pancreatic islets and INS-1E cells. Palmitate increased superoxide production in a process dependent on the activation of PKC, NADPH oxidase and fatty acid oxidation. In fact, palmitate caused p47PHOX translocation to the plasma membrane. Exposure to palmitate for 1 h up-regulated the protein content of p47PHOX and the mRNA levels of p22PHOX, gp91PHOX, p47PHOX, proinsulin and the GPR40. Fatty acid stimulation of insulin secretion in the presence of a high glucose concentration was reduced by the inhibition of NADPH oxidase activity and by the inhibition of GPR40 expression by a small interference RNA. In conclusion, NADPH oxidase is an important source of palmitate-induced superoxide production in beta cells. The NADPH oxidase activity and GPR40 signaling are involved in the control of insulin secretion by palmitate.

Orientadores: Carla Beatriz Collares Buzato, Maria Tereza Cartaxo Muniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Falcao_VivianeTannuriFerreiraLima_D.pdf: 4019842 bytes, checksum: b5e69f5076caaaff42a597448cba843c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As junções intercelulares (JIs) e suas proteínas estruturais estão envolvidas em vários processos celulares tais como adesão e comunicação celular, diferenciação, proliferação e homeostase celular em diversos órgãos. No pâncreas endócrino, JIs parecem estar envolvidas na regulação da citoarquitetura das ilhotas pancreáticas, bem como na biossíntese e secreção de insulina. O objetivo desta tese foi investigar o possível papel do contato intercelular mediado pelas junções intercelulares e suas proteínas estruturais na disfunção das células beta pancreáticas na patogênese do Diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). Para tanto, investigamos a distribuição e expressão celular de proteínas juncionais (a saber, E-, N-, VE-caderinas, ZO-1, ?- e ? - cateninas) no pâncreas endócrino de camundongos C57BL/6/JUnib alimentados com uma dieta rica em gorduras (dHL) durante 8 meses. Inicialmente, foi feita uma caracterização metabólica dos animais e uma análise estrutural e morfométrica do pâncreas endócrino, já que estudos avaliando o efeito da administração de dHL por tempo prolongado são escassos. Os animais do grupo dHL (alimentados com ração contendo 21%g lipídios por 8 meses) tornaram-se obesos, mostrando importante aumento do ganho de peso (170%) em relação ao grupo controle (que receberam ração padrão com 4,5%g lipídios pelo mesmo período de tempo). Ainda, os camundongos obesos exibiram distúrbios metabólicos característicos e indicativos dos estágios iniciais do estabelecimento da DMT2, como resistência periférica a insulina, com um aumento (de 27,34%, p=0,0005) da área sob a curva de ITT, bem como marcada hiperglicemia em jejum (52%, p<0,0001) e hiperinsulinemia pós-prandial (88%, p=0,0058) em relação ao grupo Ct. Ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos alimentados com dHL mostraram uma deficiência significativa da secreção de insulina estimulada por glicose (p<0,05), associada a um aumento da expressão do gene da insulina (isoformas 1 e 2), analisado por qPCR. A histologia do pâncreas endócrino não revelou alterações marcantes na morfologia e citoarquitetura das ilhotas entre os grupos de animais. Entretanto, os animais dHL apresentaram um aumento significativo do volume relativo de células ? por pâncreas total (aumento de 57,1%, p<0,036) e da área relativa de células ? por ilhota em relação ao grupo controle (p<0,003), indicando uma expansão compensatória da massa de célula beta, associada com uma significativa diminuição (p<0,003) da área ocupada pelas células alfa em relação à área total da ilhota (30%, p<0,003). Com relação à distribuição celular das proteínas juncionais nas ilhotas pancreáticas, a N-caderina, E-caderina, ZO-1 e cateninas estão distribuídas na região de contato intercelular das células endócrinas pancreáticas, enquanto que a VE-caderina está limitada ao endotélio. Verificou-se, por imunoistoquímica, uma diminuição na marcação intercelular das células ? para N-caderina (p<0,0001), E-caderina (p<0,0001) e ?-catenina (p<0,0001) e um aumento na imunoreação para VE-caderina (p<0,004) nas ilhotas de camundongos diabéticos em relação ao grupo Ct. No caso particular da imunofluorescência para N-caderina, verificou-se um aumento na marcação difusa do interior das células ?, indicando uma redistribuição dessa proteína da região de contato intercelular para o citoplasma. Entretanto, não observamos diferenças significativas no grau do conteúdo celular dessas proteínas juncionais em homogeneizados de ilhotas isoladas entre os grupos experimentais, analisado por Western Blot. Conforme revelado por qPCR, um aumento na expressão gênica da VE- e N-caderinas, bem como de ZO-1, foi observado em ilhotas isoladas de camundongos diabéticos em comparação com os controles. Em conclusão, as proteínas juncionais estudadas são expressas por células endócrinas e endoteliais das ilhotas pancreáticas e, em particular, a distribuição/expressão de N-, E- e VE-caderinas, bem como ?-catenina nas ilhotas é significativamente alterada em camundongos obesos e diabéticos, o que pode ter repercussão no desenvolvimento da DMT2 / Abstract: Intercellular junctions (IJs) and their CAMs participate in important cellular processes such as adhesion, growth/death and signaling. In the endocrine pancreas, IJs play a role in regulating islet cytoarchitecture, insulin biosynthesis and secretion. In this PhD thesis, we investigate the islet histology and cellular distribution and content of CAMs (E-, N-, VE-cadherins, ZO-1, ?- and ?-catenins) in the endocrine pancreas of C57BL/6/JUnib mice fed a high fat (HF) diet for a prolonged time period (8 months). After HF diet exposure, mice became obese and displayed marked metabolic disturbances indicative of type 2 diabetes mellitus, such as marked peripheral insulin resistance and hyperglycemia, and moderate hyperinsulinemia. Isolated pancreatic islets of HF-fed mice showed a significant impairment of glucose-stimulated insulin secretion associated with an increase in insulin (isoforms 1 and 2) gene expression as revealed by qPCR. Histology of the endocrine pancreas revealed no marked changes in islet morphology and cytoarchitecture between animal groups, although HF-fed mice showed a 57% increase in the relative beta cell volume (per total pancreas) in comparison with controls. As shown by immunohistochemistry, ZO-1, E-, N-cadherin and catenins, were expressed at the intercellular contact site of endocrine cells while VE-cadherin was restricted to the islet vascular compartment. A cellular redistribution of N- and E-cadherin and ?-catenin (from the contact region to the cytoplasm in endocrine cells) and an increase in VE-cadherin islet content were seen in diabetic mice as compared to controls. No significant differences in islet immunoreaction for the other CAMs were observed between the animal groups. As revealed by qPCR, an increase in gene expression of VE- and N-cadherins as well as of ZO-1, not accompanied by significant changes in islet protein content, was observed in isolated islets of diabetic mice as compared to the controls. In conclusion, CAMs are expressed by endocrine and endothelial cells of pancreatic islets and, in particular, the islet distribution/content of N-, E- and VE-cadherins as well as ?-catenin are significantly altered in obese and diabetic mice / Doutorado / Biologia Celular / Doutora em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Everardo Magalhães Carneiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:22:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_LucianaMateus_M.pdf: 1375240 bytes, checksum: fe3cbb519b479a70d1a3fcd2f6fd3b82 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: incidência do diabetes mellitus tipo 2 vem crescendo em todo o mundo, e a estimativa para os próximos anos é que continue aumentando. Dentro desse panorama, destacamos estudos relacionados com substâncias classificadas como desreguladores endócrinos, caracterizados tanto por alterar a síntese, liberação e ação de hormônios bem como atuar sobre receptores hormonais. Dentre os desreguladores endócrinos, alguns apresentam potencial obesogênico e diabetogênico, como é o caso do Bisfenol A (BPA). Estudos demonstram que o BPA, substância utilizada na manufatura do plástico policarbonato e resina epóxi, possui ação sobre receptores de estrógeno. Devido sua ampla aplicação em itens utilizados cotidianamente, estamos constantemente expostos ao BPA desde o desenvolvimento fetal. O objetivo desse estudo foi investigar o efeito da exposição de ilhotas pancreáticas de camundongos neonatos ao BPA. Foram utilizadas ilhotas de neonatos (4 a 6 dias de vida) cultivadas por 48 horas com 0,1nM de BPA para avaliar: 1) secreção de insulina; 2) expressão gênica; 3) conteúdo proteico. Os resultados foram analisados pelo teste t-Student, com nível de significância p<0,05. A secreção de insulina induzida por glicose ou solução de KCl 40 mM foi prejudicada nas ilhotas tratadas com BPA. O conteúdo total de insulina, assim como a expressão dos genes da insulina não foram alterados. Houve redução tanto da expressão gênica como do conteúdo proteico de conexina 36 nas ilhotas tratadas. O BPA reduziu a expressão gênica da subunidade beta 2 do canal de cálcio do tipo L e o conteúdo proteico das subunidades kir6.2 e sur1 do canal de potássio ATP-dependente. O conteúdo de vamp2 e sintaxina 1A também foi menor nas ilhotas tratadas. Concluímos que a exposição das ilhotas de neonatos ao BPA na concentração e tempo utilizados promove alterações dos mecanismos moleculares envolvidos na secreção de insulina / Abstract: Type 2 diabetes is increasing worldwide. Recently, studies have shown the diabetogenic effects of some chemical components used in packages of food and beverages. An obsesogenic and diabetogenic substance is the bisphenol A (BPA), used in manufacture of polycarbonate plastic and epoxy resin. Our exposure to this substance may begin during fetal development and in the first hours of life still in hospital. The aim of this study was to investigate the effects of BPA in islets from newborn mice. Neonate pancreatic islets (4-6 days) were isolate by collagenase method and were cultured with BPA (0.1 nM) for 48 hours, and then used to evaluate: 1) insulin secretion; 2) gene expression; 3) protein content. The results were analyzed by Student t-test, p<0.05. We observed a reduced insulin secretion in response to both glucose and 40 mM KCl solution. However, total insulin content and Ins1/Ins2 gene expression was not altered. On the other hand, connexin 36 gene and protein expression were decreased. Another genes involved with b-cell maturation were unchanged. Furthermore, BPA decreased gene expression of beta 2 subunit of L-type calcium channel. Protein content of K-ATP channel (kir6.2 and sur1), vamp2 and syntaxin 1A were also reduced. We concluded that 0.1 nM BPA exposure for 48 h alters molecular mechanisms involved with insulin secretion from newborn islets in culture / Mestrado / Fisiologia / Mestra em Biologia Funcional e Molecular

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In addition to host defense, alternative functions of immune cells are emerging. Immune cells are crucial during healing of injured tissue, in formation of new blood vessels, angiogenesis, and also in maintaining the balance in inflammation having immune regulating functions. Over the last decade a higher degree of heterogeneity and plasticity of immune cells have been reported and immune cells develop different characteristics in different situations in vivo. This thesis investigates roles for immune cells in situations of muscle hypoxia and reduced blood perfusion, wound healing in skin and at sites of transplantation of allogeneic islets of Langerhans and on top of this, ways to steer immune cell function for future therapeutic purposes. A specific neutrophil subset (CD49d+VEGFR1+CXCR4high) was found to be recruited to VEGF-A released at hypoxia and these neutrophils were crucial for functional angiogenesis. In muscle with restricted blood flow macrophages were detected in perivascular positions and started to express aSMA and PDGFR1b and were found to directly assist in blood flow regulation by iNOS-dependent NO production. This essential function in muscle regain of function could be boosted by plasmid overexpression of CXCL12 where the effect of these macrophages chaperoning the vasculature was amplified improving limb blood flow regulation. The effect on macrophages accelerating tissue regeneration being amplified by CXCL12 was tested in a model of cutaneous wound healing where the administration of CXCL12 was optimized for high bioavailability. In the skin, CXCL12-treatment induced accumulation of TGFb-expressing macrophages close to the wound driving the healing process, and subsequently the wounds healed with an efficiency never reported before. In the last study means to circumvent systemic immune suppressive therapy required in allogeneic transplantation was investigated. Allogeneic islets of Langerhans transplanted to muscle were immediately destroyed by the host immune system. Co-transplanting islets and CCL22-encoding plasmids we could curb this fast rejection for 10 days by accumulating CD4+CD25+FoxP3+ regulatory T lymphocytes at the site for transplantation preventing islet grafts from being attacked by the host cytotoxic T lymphocytes. In summary this thesis outlines distinct immune cell subsets being essential for regain of tissue function in hypoxia, ischemia and post injury and ways to amplify specific immune cell functions in these situations that are feasible for clinical use.

A privação dos hormônios sexuais, natural ou induzida, contribui para o aparecimento de diversas desordens metabólicas e endócrinas. Esse estudo investigou se a suplementação em dose única com DHEA, esteróide mais abundante em humanos, melhora a sensibilidade à insulina, bem como sua secreção e ou tolerância à glicose em ratas castradas alimentadas com dieta hiperlipídica (OHL). A castração induziu a perda da proteção fisiológica das fêmeas contra o ganho de peso. O tratamento com DHEA não promoveu alterações sobre esse parâmetro, porém, corrigiu a elevação na concentração de insulina plasmática e o índice HOMA IR, além da constante de decaimento de glicose, kitt. Os animais castrados apresentaram aumento da área da ilhota. DHEA não alterou essa condição. No entanto, as ilhotas das ratas tratadas com DHEA apresentaram aumento do grau de fosforilação da proteína Akt e melhora da capacidade secretória estática de insulina. Esse estudo sugere o uso do DHEA como alternativa protetora sobre a sensibilidade a insulina em fêmeas desprovidas de ovários. / Natural and induced privation of sexual hormones contributes to the development of several metabolic and endocrine disorders. The present study evaluated if DHEA supplementation, the most abundant steroid in humans, would improve the insulin sensitivity and secretion as well as the glucose tolerance, in high fat diet fed ovariectomized rats (OHL). Ovariectomy (OVX) reduced the physiological female protection against the weight gain. Although no effect upon adipose depot-specific action of DHEA has been found, DHEA has corrected the blood insulin levels and HOMA IR. In addition, DHEA has improved peripheral insulin action by the glucose disappearance rate, kitt. The islets area was increased in all ovariectomized groups. Pancreatic islets from DHEA-treated rats showed an increased in the Akt serine phosphorylation status and restored glucose-stimulated insulin secretion. Our results suggest that DHEA can promote protective effects by increasing the insulin sensitivity in females castrated rats exposed to health risk factors.

As ilhotas pancreáticas têm em sua constituição as células <font face=\"Symbol\">b pancreáticas, as quais têm como função secretar insulina. A melatonina é secretada pela glândula pineal. No entanto, a ausência da melatonina, por meio da pinealectomia (PINX), induz diversas alterações nas funções celulares. A NAD(P)H oxidase é responsável pela produção de ânions superóxido. Nosso estudo teve como objetivo avaliar uma possível modulação da NAD(P)H oxidase pela PINX no Zeitgeber Time 6 e 18. Os resultados demonstram que a PINX induz alterações na funcionalidade das ilhotas pancreáticas, alterando a secreção de insulina estimulada pela glicose, o metabolismo da glicose, e o conteúdo de espécies reativas de oxigênio (EROs). Entretanto, não induz alterações nos respectivos ZTs na expressão protéica das subunidades p22phox, p47phox e gp91phox. Demonstramos que a pinealectomia induz alteração no padrão rítmico metabólico e secretório nas ilhotas isoladas, tendo a NAD(P)H oxidase uma possível participação no desenvolvimento nas alterações observadas. / Pancreatic islets are constituted by pancreatic cells, which main function is to secrete insulin. Melatonin is secreted by the pineal gland. However, the absence of melatonin by pinealectomy (PINX) induces several changes in cellular functions. The NAD(P)H oxidase is responsible for producing superoxide. Our study aimed to evaluate the possible modulation of NAD(P)H oxidase by pinealectomy in Zeitgeber Time 6:18. Our results show that the absence of melatonin induced by pinealectomy induces changes in the functionality of pancreatic islets, such as the insulin secretion stimulated by glucose, the glucose metabolism, and the content of reactive oxygen species (ROS). However, it does not induce changes in their respective Zts in the protein expression of the subunits p22phox, p47phox and gp91phox. We demonstrated that pinealectomy induces changes in metabolic and secretory rhythm pattern in isolated islets, being the NAD(P)H oxidase a possibly responsible for the changes observed.