O nematoide de vida livre Panagrolaimus superbus é uma espécie anidrobiótica, ou seja, possui a capacidade de sobreviver ao estresse hídrico extremo adentrando no estado de anidrobiose. Durante tal estado adquiri tolerância a extremos de temperatura (~0 K a +151 °C), pressões hidrostáticas (1,2 GPa) e radiação ionizante. Entretanto, não se sabe qual a tolerância a água deuterada, molécula que possui dois átomos de deutério (isótopo estável e natural do hidrogênio) ao invés do hidrogênio, que em altas concentrações afeta negativamente sistemas biológicos. Além disso, uma vez que o processo de anidrobiose depende do movimento de moléculas de água pela membrana plasmática da célula, não se sabe se os canais responsáveis por este transporte, as aquaporinas, de espécies anidrobióticas possuem alguma particularidade na sua estrutura. Em vista disso, o objetivo deste trabalho visa investigar se em concentrações de 10%, 40% e 99,9% D2O, tanto de modo crônico quanto agudo, P. superbus tem sua viabilidade, crescimento populacional e desenvolvimento alterados. Além disso, a comparação in silico da sequência de aminoácidos (estrutura primária) entre aquaporinas de espécies anidrobióticas e não anidrobióticas, com ênfase nas sequências genéticas de P. superbus foi feita. Os resultados encontrados demonstram a alta tolerância de P. superbus a concentrações relativamente elevadas de D2O, não tendo sua viabilidade e desenvolvimento alterados em nenhum cenário, mesmo com uma troca total, homogênea e instantânea de sua matriz aquosa. Efeitos negativos foram encontrados apenas no crescimento populacional após exposição 10%, 40% e 99,9% D2O, contudo não o inviabilizaram. Ademais, não foram encontradas grandes diferenças entre as sequências primárias de aquaporinas de anidrobiotos e não anidrobiotos, sugerindo que estes canais de água não divergem em estrutura terciária entre tais grupos. Dos dois ESTs encontrados em P. superbus (números de acesso no NCBI: GW411914.1 e GW408200.1) o primeiro deles é o provável representante do gene da aquaporina na espécie, enquanto que o segundo aparenta ser um transcrito não codificante de proteínas. / The free-living nematode Panagrolaimus superbus is an anhydrobiotic species, it means that this species has the capacity to survive extreme water stress entering into the state of anhydrobiosis. During such a state, it acquires tolerance to extremes of temperature (~ 0 K to +151 °C), hydrostatic pressures (1.2 GPa) and ionizing radiation. However, the tolerance to deuterium oxide is poorly investigated. This molecule has two atoms of deuterium (natural and stable isotope of hydrogen) rather than hydrogen and in high concentrations negatively affects biological systems. Furthermore, since the process of anhydrobiosis depends on the movement of water molecules across the cell membrane, it is unclear whether the channels responsible for this transport, aquaporins, of anhydrobiotic species have some particularity in their structures. In view of this, the work aims to investigate whether P. superbus has its viability, population growth and development altered at concentrations of 10%, 40% and 99.9% D2O in chronic and acute expositions. In addition, the in silico analyses of amino acid sequence (primary structure) of aquaporins between anhydrobiotic and non-anhydrobiotic species, with emphasis at the P. superbus genetic sequences, were performed. The results demonstrated the high tolerance of P. superbus at high concentrations of D2O, their viability and development did not change in any scenario, even with a total, homogeneous and instantaneous exchange of their aqueous milieu. Negative effects were found only on population growth after exposure to 10%, 40% and 99.9% D2O, although not hindering the procedure. Furthermore, no significant differences were found between the primary aquaporin sequences of anhydrobiotic and non-anhydrobiotic species, suggesting that these water channels do not differ in tertiary structure between such groups. Two ESTs found in P. superbus, (NCBI access numbers: GW411914.1 and GW408200.1): the first likely corresponds to the aquaporin gene in the species, while the second appears to be a noncoding transcript.

Thesis (M.Sc.) - Carleton University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 138-141). Also available in electronic format on the Internet.

Although the long-term therapeutic benefits of exercise are indisputable, contractile activity may induce divergent adaptations in insulin-resistant vs. insulin-sensitive skeletal muscle. The purpose of this study was to elucidate if the anabolic response following resistance exercise (RE) is altered in myocellular sub-fractions in the face of insulin resistance. Lean (Fa/?) and obese (fa/fa) Zucker rats were assigned to sedentary and RE groups and engaged in either cage rest or four lower-body RE sessions over an 8-d period. Despite obese Zucker rats having significantly smaller hindlimb muscles when compared to age-matched lean rats, basal 24-h fractional synthesis rates (FSR) of mixed protein pools were near normal in distally located muscle groups (gastrocnemius, plantaris, and soleus) and even augmented in those located more proximally (P<0.05; quadriceps). Although 2 x 2 ANOVA indicated a significant main effect of phenotype on mixed FSR in gastrocnemius and soleus (P < 0.05), phenotypic differences were partially accounted for by an exercise effect in the lean phenotype. Interestingly, obese rats exhibited a significant suppression of myofibrillar FSR compared to their lean counterparts (P<0.05; gastrocnemius), while synthesis rates of mitochondrial and cytosolic proteins were normal (gastrocnemius and quadriceps), suggesting a mechanism whereby translation of specific mRNA pools encoding for metabolic enzymes may be favored over other transcripts (e.g., contractile proteins) to cope with nutrient excess in the insulin-resistant state. Immunoblotting of the cytosolic fraction in gastrocnemius muscle indicated an augmented phosporylation of eIF4EBP1 (+ 9%) and p70s6k (+85%) in obese vs. lean rats, but a more potent baseline inhibition of polypeptide-chain elongation as evidenced by an increased phospho/total ratio of eEF2 (+78%) in the obese phenotype. Resistance exercise did not improve synthesis rates of myofibrillar, cytosolic, or mitochondrial proteins to the same extent in obese vs. lean rats, suggesting a desensitization to contractile-induced anabolic stimuli in the insulin-resistant state. We conclude that insulin resistance has diverse effects on protein metabolism, which may vary between muscle groups depending on fiber type distribution, location along the proximodistal body axis, and myocellular sub-fraction, and may blunt the anabolic response to voluntary resistance exercise.

In the atomic energy pile at Chalk River, heavy water (deuterium oxide, D2O) is to be used as a moderator. Early in 1944, it became evident that frequent determinations of the isotopic composition of D2O samples would be required. For this purpose, there was obtained from the American authorities a mass spectrometer specially designed for routine hydrogen isotope analysis. This instrument was assembled and put into operation at McMaster in the summer of 1944. During the course of subsequent work, two other deuterium mass spectrometers were built in this laboratory, following the design of the instrument sent from the United States; one of these has now been installed at the plant site, and a second is to follow at an early date. The studies reported below involved the determination of operating conditions, the measurement of grid leaks, of the order of 10^10 ohms, and the investigation of further applications of the deuterium mass spectrometer. / Thesis / Master of Science (MSc)

O aumento de massa muscular (hipertrofia muscular), é uma das principais adaptações promovidas pelo treinamento de força (TF), contudo, como a hipertrofia é modulada e os mecanismos que a regulam ainda são curiosamente obscuros. Para investigar como a hipertrofia muscular é modulada durante o TF e os processos fisiológicos relacionados, medimos em 10 homens jovens (27[1] anos; 24[1] kg·m-2) no início (T1), na terceira (T2) e décima semanas (T3) de TF: 1) a área de secção transversa (AST) do vasto lateral (VL) e intensidade-eco por imagens de ultrassom; 2) a taxa de síntese proteica miofibrilar (SPMio) integrada dia-a-dia (24h e 48h) após sessões de TF máximas utilizando a ingestão de óxido de deutério e biópsias musculares; 3) o dano muscular induzido por sessões de TF máximas por meio de análises de integridade de linhas-Z sarcomerais e marcadores indiretos; 4) a AST de fibras (ASTf) tipo I e II, a modulação na quantidade de células satélites (CS), número e domínio mionuclear por meio de análise de imunofluorescência; 5) a expressão gênica global por meio de análise de microarray. Os principais resultados demonstram que houve hipertrofia muscular (aumento na AST do VL e ASTf tipo II) significante (P<0,04) somente em T3 (aumentos na AST do VL em T2 foram considerados edema, por meio da intensidade-eco); as alterações na SPMio pós-sessão em T1, T2 e T3 foram maiores em T1 (P<0,03) do que em T2 e T3 (valores semelhantes entre T2 e T3). O dano muscular foi maior pós-sessão em T1, foi atenuado em T2 e ainda mais atenuado em T3. A alteração na SPMio pós-sessão tanto em T2 quanto em T3, mas não em T1, foi fortemente correlacionada (r~0,9; P<0,04) com a hipertrofia muscular (T3-T1). A quantidade de CS aumentou 48h após o exercício somente em T1, e se manteve elevada cronicamente (P<0,05). Não houve alteração significante no número de mionúcleos ou no domínio mionuclear durante o TF. A análise de microarray indicou melhora na eficiência metabólica e na resposta ao estresse/dano muscular, e fortalecimento de estruturas musculares envolvendo proteínas miofibrilares e matriz extracelular. A SPMio após a primeira sessão de TF não é direcionada para suportar a hipertrofia muscular, mas sim para regenerar o dano muscular desta sessão. No entanto, a SPMio integrada é rapidamente \"refinada\", e, com a progressiva atenuação do dano muscular já em T2, ela passa a ser direcionada para suportar a hipertrofia muscular (também encontrado em T3). Portanto, a hipertrofia muscular é o resultado do acúmulo de proteínas miofibrilares provenientes de aumentos intermitentes da SPMio pós-sessões de TF com a progressiva atenuação do dano muscular. A ausência do aumento no número de mionúcleos cronicamente indica que os mionúcleos pré-existentes foram capazes de expandir a SPMio pósexercício induzindo hipertrofia muscular. A expansão inicial das CS, mantida cronicamente, favorece uma função envolvendo reparo em resposta ao dano muscular e um estado de \"prontidão\" antecipatório ao invés de um papel direto na hipertrofia muscular, pelo menos durante as primeiras 10-semanas de TF em homens jovens / Skeletal muscle hypertrophy is one of the main outcomes of resistance training (RT), but how hypertrophy is modulated and the mechanisms regulating it are not fully understood. To investigate how muscle hypertrophy is modulated during RT and the mechanisms that underpin it, we measured in 10 young men (27[1] years, 24[1] kg·m-2) at the beginning (T1), at the third week (T2), and tenth week (T3) of RT: 1) vastus lateralis cross-sectional area (CSA) and the echo intensity by ultrasound; 2) day-to-day (24h and 48h) integrated myofibrillar protein synthesis (MPS), after maximal resistance exercise (RE) using deuterium-oxide ingestion and muscle biopsies; 3) RE-induced muscle damage by analyzing Z-line streaming and indirect markers; 4) type I and II fiber CSA (fCSA), modulations in satellite cells pool and in myonuclear number and domain by immunohistological analyses; 5) global gene expression by microarray. Main results show that there was significant (P<0.04) muscle hypertrophy (increase in muscle CSA and type II fCSA) only in T3 (increases in muscle CSA in T2 were considered edema through echo intensity analyses). Changes in MPS post-RE at T1, T2 and T3 were greater at T1 (P<0.03) than at T2 and T3 (similar values between T2 and T3). Muscle damage was the highest during post-RE recovery at T1, attenuated at T2 and further attenuated at T3. Changes in MPS post-RE at both T2 and T3, but not at T1, were strongly correlated (r~0.9, P<0.04) with muscle hypertrophy (T3-T1). Satellite cells pool markedly increased 48h post-RE only in T1, and remained chronically elevated (P<0.05). There was no significant change in myonuclear number or domain during RT. The microarray analysis indicated improved metabolic efficiency, improved stress response and attenuated muscle damage, and strengthening of muscle structures involving myofibrillar proteins and extracellular matrix. Initial MPS response post-RE in a RT program is not directed to support muscle hypertrophy, coinciding with the highest magnitude of muscle damage. However, integrated MyoPS is quickly \'refined\', and with the progressive attenuation on muscle damage by 3wk of RT (T2), MPS is related to muscle hypertrophy (also at T3). We conclude that muscle hypertrophy is the result of accumulated intermittent changes in MPS post-RE in RT, which coincides with progressive muscle damage attenuation. The absence of change in myonuclei number indicates that preexisting myonuclei were able to expand post-RE MPS to promote muscle hypertrophy. Initial expansion in satellite cells pool, chronically maintained, favors a regeneration purpose of satellite cells in response to muscle damage and an anticipatory \"readiness\" state rather than a direct role in muscle hypertrophy, at least for the first 10 weeks of RT in young men

O aumento de massa muscular (hipertrofia muscular), é uma das principais adaptações promovidas pelo treinamento de força (TF), contudo, como a hipertrofia é modulada e os mecanismos que a regulam ainda são curiosamente obscuros. Para investigar como a hipertrofia muscular é modulada durante o TF e os processos fisiológicos relacionados, medimos em 10 homens jovens (27[1] anos; 24[1] kg·m-2) no início (T1), na terceira (T2) e décima semanas (T3) de TF: 1) a área de secção transversa (AST) do vasto lateral (VL) e intensidade-eco por imagens de ultrassom; 2) a taxa de síntese proteica miofibrilar (SPMio) integrada dia-a-dia (24h e 48h) após sessões de TF máximas utilizando a ingestão de óxido de deutério e biópsias musculares; 3) o dano muscular induzido por sessões de TF máximas por meio de análises de integridade de linhas-Z sarcomerais e marcadores indiretos; 4) a AST de fibras (ASTf) tipo I e II, a modulação na quantidade de células satélites (CS), número e domínio mionuclear por meio de análise de imunofluorescência; 5) a expressão gênica global por meio de análise de microarray. Os principais resultados demonstram que houve hipertrofia muscular (aumento na AST do VL e ASTf tipo II) significante (P<0,04) somente em T3 (aumentos na AST do VL em T2 foram considerados edema, por meio da intensidade-eco); as alterações na SPMio pós-sessão em T1, T2 e T3 foram maiores em T1 (P<0,03) do que em T2 e T3 (valores semelhantes entre T2 e T3). O dano muscular foi maior pós-sessão em T1, foi atenuado em T2 e ainda mais atenuado em T3. A alteração na SPMio pós-sessão tanto em T2 quanto em T3, mas não em T1, foi fortemente correlacionada (r~0,9; P<0,04) com a hipertrofia muscular (T3-T1). A quantidade de CS aumentou 48h após o exercício somente em T1, e se manteve elevada cronicamente (P<0,05). Não houve alteração significante no número de mionúcleos ou no domínio mionuclear durante o TF. A análise de microarray indicou melhora na eficiência metabólica e na resposta ao estresse/dano muscular, e fortalecimento de estruturas musculares envolvendo proteínas miofibrilares e matriz extracelular. A SPMio após a primeira sessão de TF não é direcionada para suportar a hipertrofia muscular, mas sim para regenerar o dano muscular desta sessão. No entanto, a SPMio integrada é rapidamente \"refinada\", e, com a progressiva atenuação do dano muscular já em T2, ela passa a ser direcionada para suportar a hipertrofia muscular (também encontrado em T3). Portanto, a hipertrofia muscular é o resultado do acúmulo de proteínas miofibrilares provenientes de aumentos intermitentes da SPMio pós-sessões de TF com a progressiva atenuação do dano muscular. A ausência do aumento no número de mionúcleos cronicamente indica que os mionúcleos pré-existentes foram capazes de expandir a SPMio pósexercício induzindo hipertrofia muscular. A expansão inicial das CS, mantida cronicamente, favorece uma função envolvendo reparo em resposta ao dano muscular e um estado de \"prontidão\" antecipatório ao invés de um papel direto na hipertrofia muscular, pelo menos durante as primeiras 10-semanas de TF em homens jovens / Skeletal muscle hypertrophy is one of the main outcomes of resistance training (RT), but how hypertrophy is modulated and the mechanisms regulating it are not fully understood. To investigate how muscle hypertrophy is modulated during RT and the mechanisms that underpin it, we measured in 10 young men (27[1] years, 24[1] kg·m-2) at the beginning (T1), at the third week (T2), and tenth week (T3) of RT: 1) vastus lateralis cross-sectional area (CSA) and the echo intensity by ultrasound; 2) day-to-day (24h and 48h) integrated myofibrillar protein synthesis (MPS), after maximal resistance exercise (RE) using deuterium-oxide ingestion and muscle biopsies; 3) RE-induced muscle damage by analyzing Z-line streaming and indirect markers; 4) type I and II fiber CSA (fCSA), modulations in satellite cells pool and in myonuclear number and domain by immunohistological analyses; 5) global gene expression by microarray. Main results show that there was significant (P<0.04) muscle hypertrophy (increase in muscle CSA and type II fCSA) only in T3 (increases in muscle CSA in T2 were considered edema through echo intensity analyses). Changes in MPS post-RE at T1, T2 and T3 were greater at T1 (P<0.03) than at T2 and T3 (similar values between T2 and T3). Muscle damage was the highest during post-RE recovery at T1, attenuated at T2 and further attenuated at T3. Changes in MPS post-RE at both T2 and T3, but not at T1, were strongly correlated (r~0.9, P<0.04) with muscle hypertrophy (T3-T1). Satellite cells pool markedly increased 48h post-RE only in T1, and remained chronically elevated (P<0.05). There was no significant change in myonuclear number or domain during RT. The microarray analysis indicated improved metabolic efficiency, improved stress response and attenuated muscle damage, and strengthening of muscle structures involving myofibrillar proteins and extracellular matrix. Initial MPS response post-RE in a RT program is not directed to support muscle hypertrophy, coinciding with the highest magnitude of muscle damage. However, integrated MyoPS is quickly \'refined\', and with the progressive attenuation on muscle damage by 3wk of RT (T2), MPS is related to muscle hypertrophy (also at T3). We conclude that muscle hypertrophy is the result of accumulated intermittent changes in MPS post-RE in RT, which coincides with progressive muscle damage attenuation. The absence of change in myonuclei number indicates that preexisting myonuclei were able to expand post-RE MPS to promote muscle hypertrophy. Initial expansion in satellite cells pool, chronically maintained, favors a regeneration purpose of satellite cells in response to muscle damage and an anticipatory \"readiness\" state rather than a direct role in muscle hypertrophy, at least for the first 10 weeks of RT in young men