Ouabain-insensitive salt and water movements in duck red cells. II. Norepinephrine stimulation of sodium plus potassium cotransport

Catecholamines induce net salt and water movements in duck red cells incubated in isotonic solutions. The rate of this response is approximately three times greater than a comparable effect observed in 400 mosmol hypertonic solutions in the absence of hormone (W.F. Schmidt and T. J. McManus. 1977 a.J. Gen. Physiol. 70:59-79. Otherwise, these two systems share a great many similarities. In both cases, net water and salt movements have a marked dependence on external cation concentrations, are sensitive to furosemide and insensitive to ouabain, and allow the substitution of rubidium for external potassium. In the presence of ouabain, but the absence of external potassium (or rubidium), a furosemide-sensitive net extrusion of sodium against a large electrochemical gradient can be demonstrated. When norepinephrine-treated cells are incubated with ouabain and sufficient external sodium, the furosemide-sensitive, unidirectional influxes of both sodium and rubidium are half- maximally saturated at similar rubidium concentrations; with saturating external rubidium, the same fluxes are half-maximal at comparable levels of external sodium. In the absence of sodium, a catecholamine-stimulated, furosemide-sensitive influx of rubidium persists. In the absence of rubidium, a similar but smaller component of sodium influx can be seen. We interpret these results in terms of a cotransport model for sodium plus potassium which is activated by hypertonicity or norepinephrine. When either ion is absent from the incubation medium, the system promotes an exchange-diffusion type of movement of the co-ion into the cells. In the absence of external potassium, net movement of potassium out of the cell leads to a coupled extrusion of sodium against its electrochemical gradient.     

Creatine kinase isoenzyme BB in serum of patients undergoing chronic hemodialysis and with kidney transplant.

The activity of creatine kinase isoenzyme BB (CK-BB) was determined in serum of healthy adults and in patients undergoing maintenance hemodialysis and with kidney transplant. In the healthy adults examined, an activity of 0.56 +/- 0.16 U/l (mean +/- SD) was found. The arithmetic mean of CK-BB activity in patients with renal insufficiency under hemodialysis was 1.42 +/- 0.87 U/l and differed from that of the healthy group. The CK-BB activity in patients with kidney transplant was not different from that of the control group. The occurrence of CK-BB in serum is discussed from diagnostic and methodological point of view.     

Alpha-2-adrenergic modulation of the parathyroid hormone-inhibition of phosphate uptake in cultured renal (OK) cells

Parathyroid hormone enhances the formation of cAMP and decreases the Na+-dependent uptake of phosphate in cultured renal cells derived from the American opossum (OK cells). Epinephrine, acting as an alpha 2-adrenergic agonist, inhibits the PTH-induced synthesis of cAMP by a pertussis toxin-sensitive mechanism and blunts the inhibition of phosphate transport by PTH. Na+-dependent alpha-methylglucoside and Na+ uptakes by the cells are unaffected by PTH and epinephrine. These findings suggest that alpha 2-adrenergic agonists may selectively modulate PTH-sensitive phosphate transport in the renal proximal tubule.     

Cytokine inducible matrix metalloproteinase expression in immortalized rat chondrocytes is independent of nitric oxide stimulation

Summary The objective of this study was to determine if an immortalized mammalian chondrocyte cell line had a profile of matrix metalloproteinase (MMP) expression that was consistent with what has been reported for primary chondrocytes in vitro and in vivo. A combination of zymography, Western, and Northern analysis was used to examine the expression of MMPs that are relevant to cartilage degradation. Both interleukin-1β and tumor necrosis factor α induced a 4- to 9-fold increase in the level of MMP-9 expression in conditioned media, and a 17- to 24-fold increase in MMP-3 mRNA. Other compounds such as basic fibroblast growth factor and staurosporine each increased MMP-9 expression individually and potentiated the effects of the two cytokines. Transforming growth factor β had no positive or inhibitory effects. N-methyl arginine blocked the increase in nitric oxide observed following treatment with the cytokines but did not prevent the increased expression of MMPs. The pattern of metalloproteinase expression observed in IRC cells and the response to cytokines is very similar to what has been reported during the pathogenesis of osteoarthritis. The IRC cells should be useful as a model system to study basic mechanisms controlling chondrocyte MMP expression and to identify pharmacological modulators of this process.     

Making water flow: a comparison of the hydrodynamic characteristics of 12 different benthic biological flumes

Flume tanks are becoming increasingly important research tools in aquatic ecology, to link biological to hydrodynamical processes. There is no such thing as a “standard flume tank”, and no flume tank is suitable for every type of research question. A series of experiments has been carried out to characterise and compare the hydrodynamic characteristics of 12 different flume tanks that are designed specifically for biological research. These facilities are part of the EU network BioFlow. The flumes could be divided into four basic design types: straight, racetrack, annular and field flumes. In each facility, two vertical velocity profiles were measured: one at 0.05 m s⁻¹ and one at 0.25 m s⁻¹. In those flumes equipped with Acoustic Doppler Velocimeters (ADV), time series were also recorded for each velocity at two heights above the bottom: 0.05 m and 20% of the water depth. From these measurements turbulence characteristics, such as TKE and Reynolds stress, were derived, and autocorrelation spectra of the horizontal along-stream velocity component were plotted. The flume measurements were compared to two sets of velocity profiles measured in the field.Despite the fact that some flumes were relatively small, turbulence was fully developed in all channels. Straight and racetrack flumes generally produced boundary layers with a clearly definable logarithmic layer, similar to measurements in the field taken under steady flow conditions. The two annular flumes produced relatively thin boundary layers, presumably due to secondary flows developing in the curved channels. The profiles in the field flumes also differed considerably from the expected log profile. This may either have been due the construction of the flume, or due to unsteady conditions during measurement. Constraints imposed by the different flume designs on the suitability for different types of boundary layer research, as well as scaling issues are discussed.     

Die Lungenatmung der Süsswasserpulmonaten (zugleich ein Beitrag zur Temperaturabhängigkeit der Atmung)

Zusammenfassung Das Lungengas wird bei der Ventilation durch Diffusion erneuert, zum geringen Teil jedoch durch aktives Kontrahieren und Expandieren der Lunge (wie bei den Stylommatophoren).Die Reflexhandlung der Luftaufnahme verläuft bei Jungtieren von Segmentina nitida äußerst starr. Am Oberflächenhäutchen wird nach wechselnden Zeiten plötzlich in mehreren Ventilationen die Lunge mit Luft gefüllt. Durch Außeneinflüsse kann die Zeit bis zum Eintritt des Reflexes verändert werden. — Auch Armiger crista vermag Luft in die normalerweise Wasser enthaltende Lungenhöhle aufzunehmen.Die bei Jungtieren von Segmentina nitida starr verlaufende Reflexhandlung kann für längere Zeit (1 Stunde und mehr) unterbrochen werden. Der Reizzustand dauert dabei an.Bei den kleineren Arten der Planorbiden verlängert sich mit abnehmender Körpergröße die Tauchzeit. Segmentina nitida macht als sehr bewegliche Art eine Ausnahme. Die kleinen Planorbiden sind auch bei mittleren Temperaturen bei erzwungener Hautatmung (durch Absperren von der Wasseroberfläche) lebensfähig.Im Winter, aber auch im Sommer geht Limnaea stagnalis bei niedriger Temperatur (5° C) zu reiner Hautatmung über.Bei der Ventilation wird das Lungengas weitgehend erneuert. Die kurz nach derselben gemessenen Lungengasmengen variieren je nach den Versuchsbedingungen mehr oder weniger. Bei einer bestehenden Sauerstoffschuld (z. B. nach längerer erzwungener Tauchzeit) wird die Lungenfüllung vergrößert. Auch reiner Stickstoff wird aufgenommen. Nach der Füllung der Lunge mit diesem Gas kriecht die Schnecke abwärts.Luft, der CO₂ in geringen Mengen beigemischt wird, hat deutlich abstoßende Wirkung auf Limnaea stagnalis. In geringen Mengen im Versuchswasser gelöstes CO₂ verlängert die Zeit des Spiraculumanlegens (Diffusionsregulierung), hat jedoch keinen Einfluß auf die Länge der Tauchzeiten, auf die bei der Ventilation aufgenommene Luftmenge und auf die Gasmenge der Lunge beim Aufstieg am Ende der Submersion.Während der Tauchzeit funktioniert das Lungengas wie bei den tauchenden Insekten als physikalische Kieme.Sauerstoffmangel kann als Atemreiz die negative Geotaxis am Ende der Tauchzeit auslösen (auch bei Armiger crista).Druckversuche zeigen, daß auch die Abnahme der Lungenfüllung als Atemreiz wirken kann. Die Schnecke perzipiert den Füllungsdruck.Durch Versuche mit übergeleiteten Gasgemischen wird das Zusammenwirken beider Faktoren geklärt. Sie können sich in ihrer Wirkung summieren. In einem Sommer- und Winterversuch wurde die Länge der Tauchzeiten durch übergeleitete Gasgemische beeinflußt, und zwar in beiden Versuchen entgegengesetzt. Es wird gezeigt, daß allein ein Variieren von Aufbewahrungs- und Versuchsbedingungen das verschiedene Verhalten bedingen kann. Die beim Aufstieg in der Lunge befindliche Gasmenge bleibt dagegen bei nicht gerade extremen Versuchsbedingungen annähernd konstant. In sauerstoffarmem Wasser sind die Tauchzeiten verkürzt und die Lungengasmengen beim Aufstieg vergrößert.Die Tauchzeiten sind im Winter länger als im Sommer. Die Lungenfüllung beim Aufstieg am Ende derselben ist im Winter geringer.Das beim Atmungsprozeß entstehende CO₂ reichert sich nicht im Lungengas an, sondern löst sich sofort im Wasser.Der Sauerstoff des Lungengases wird bei erzwungenen Tauchzeiten weitgehender verbraucht als in Hazelhoffs Versuchen. Nach langen Tauchzeiten enthält das Lungengas von Limnaea stagnalis im Winter 1% O₂, im Sommer etwas mehr.Der O₂-Verbrauch bei 30 Min. Tauchzeit ist im Winter größer als im Sommer (wahrscheinlich nicht Rassenunterschiede). Bei diesen schon längere Zeit an die Versuchstemperatur angepaßten Schnecken ist der Unterschied im Verbrauch bei 15° und 21,5° C im Sommer größer als im Winter. Die Abhängigkeit der Lungenatmung bei plötzlicher Temperaturänderung ist in beiden Jahreszeiten gleich. Die Temperaturabhängigkeit der Atmung bei plötzlicher Temperaturänderung ist grundsätzlich verschieden von der nach einer Anpassung des Organismus an die Versuchstemperatur. Beides läßt sich nicht zu einem Gesetz vereinigen.Die Anpassung des Organismus nach plötzlicher Temperaturänderung verläuft in den beiden Jahreszeiten grundsätzlich verschieden. Im Sommer werden die endgültigen Werte nach der Anpassung bei der plötzlichen Änderung der Temperatur nicht erreicht, im Winter dagegen überschritten.     

Do no-take reserves benefit Florida’s corals? 14 years of change and stasis in the Florida Keys National Marine Sanctuary

With coral populations in decline globally, it is critical that we tease apart the relative impacts of ecological and physical perturbations on reef ecosystems to determine the most appropriate management actions. This study compared the trajectories of benthic assemblages from 1998 to 2011 in three no-take reserves and three sites open to fishing, at 7–9 and 15–18 m depth in the Florida Keys. We evaluated temporal changes in the benthic assemblage to infer whether fisheries bans in no-take reserves could have cascading effects on the benthos in this region. Coral cover declined significantly over time at our sites and that trend was driven almost exclusively by decline of the Orbicella (formerly Montastraea) annularis species complex. Other coral taxa showed remarkable stasis and resistance to a variety of environmental perturbations. Protection status did not influence coral or macroalgal cover. The dynamics of corals and macroalgae in the 15 years since the reserves were established in 1997 suggest that although the reserves protected fish, they were of no perceptible benefit to Florida’s corals.