Plastome phylogenomics reveals an early Pliocene North- and Central America colonization by long-distance dispersal from South America of a highly diverse bromeliad lineage.

Understanding the spatial and temporal frameworks of species diversification is fundamental in evolutionary biology. Assessing the geographic origin and dispersal history of highly diverse lineages of rapid diversification can be hindered by the lack of appropriately sampled, resolved, and strongly supported phylogenetic contexts. The use of currently available cost-efficient sequencing strategies allows for the generation of a substantial amount of sequence data for dense taxonomic samplings, which together with well-curated geographic information and biogeographic models allow us to formally test the mode and tempo of dispersal events occurring in quick succession. Here, we assess the spatial and temporal frameworks for the origin and dispersal history of the expanded clade K, a highly diverse Tillandsia subgenus Tillandsia (Bromeliaceae, Poales) lineage hypothesized to have undergone a rapid radiation across the Neotropics. We assembled full plastomes from Hyb-Seq data for a dense taxon sampling of the expanded clade K plus a careful selection of outgroup species and used them to estimate a time- calibrated phylogenetic framework. This dated phylogenetic hypothesis was then used to perform biogeographic model tests and ancestral area reconstructions based on a comprehensive compilation of geographic information. The expanded clade K colonized North and Central America, specifically the Mexican transition zone and the Mesoamerican dominion, by long-distance dispersal from South America at least 4.86 Mya, when most of the Mexican highlands were already formed. Several dispersal events occurred subsequently northward to the southern Nearctic region, eastward to the Caribbean, and southward to the Pacific dominion during the last 2.8 Mya, a period characterized by pronounced climate fluctuations, derived from glacial-interglacial climate oscillations, and substantial volcanic activity, mainly in the Trans-Mexican Volcanic Belt. Our taxon sampling design allowed us to calibrate for the first time several nodes, not only within the expanded clade K focal group but also in other Tillandsioideae lineages. We expect that this dated phylogenetic framework will facilitate future macroevolutionary studies and provide reference age estimates to perform secondary calibrations for other Tillandsioideae lineages.

GLUT4 translocation in C2C12 myoblasts and primary mouse hepatocytes by an antihyperglycemic flavone from Tillandsia usneoides.

BACKGROUND: Type 2 Diabetes (T2D) is characterized by deregulation in carbohydrate and lipid metabolism, with a very high mortality rate. Glucose Transporter type 4 (GLUT4) plays a crucial role in T2D and represents a therapeutic target of interest. Tillandsia usneoides (T. usneoides) is a plant used as a remedy for diabetes. T. usneoides decreased blood glucose in different experimental models. However, the involvement of GLUT4 in this effect has not yet been explored. PURPOSE: This study aimed to investigate whether any component in T. usneoides might participate in the effect on blood glucose through a bioassay-guided fractionation, testing its potential antihyperglycemic effect in mice, as well as its influence on GLUT4 translocation in C2C12 myoblasts and primary hepatocytes. METHODS: The aqueous extract and the Ethyl Acetate fraction (TU-AcOEt) of T. usneoides were evaluated in a hypoglycemic activity bioassay and in the glucose tolerance test in CD-1 mice. TU-AcOEt was fractionated, obtaining five fractions that were studied in an additional glucose tolerance test. C1F3 was fractioned again, and its fractions (C2F9-12, C2F22-25, and C2F38-44) were examined by HPLC. The C2F38-44 fraction was analyzed by Mass Spectrometry (MS) and subjected to additional fractionation. The fraction C3F6-9 was explored by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), resulting in 5,7,4´-trihydroxy-3,6,3´,5´-tetramethoxyflavone (Flav1). Subsequently, a viability test was performed to evaluate the cytotoxic effect of Flav1 and fractions C2F9-12, C2F22-25. C2F38-44, and C3F30-41 in C2C12 myoblasts and primary mouse hepatocytes. Confocal microscopy was also performed to assess the effect of Flav1 and fractions on GLUT4 translocation. RESULTS: The TU-AcOEt fraction exhibited a hypoglycemic and antihyperglycemic effect in mice, and its fractionation resulted in five fractions, among which fraction C1F3 decreased blood glucose. MS and NMR analysis revealed the presence of Flav1. Finally, Flav1 significantly promoted the translocation of GLUT4 in C2C12 myoblasts and primary hepatocytes. CONCLUSION: To date, Flav1 has not been reported to have activity in GLUT4; this study provides evidence that T. usneoides is a plant with the potential to develop novel therapeutic agents for the control of T2D.

The Tillandsia genus: history, uses, chemistry, and biological activity / El género Tillandsia: historia, usos, química y actividad biológica

Tillandsia L. genus comprises 649 species, with different uses at different times. T. usneoides L. uses are reported since the late- archaic and pre-Columbian cultures. In XIX-XX centuries, T. usneoides was used in some manufactured products, as polish and packing fruit. Tillandsia has a favorable reputation as medicine: for leucorrhea, rheumatism, ulcers, hemorrhoid treatment, as an anti-diabetic remedy, emetic, analgesic, purgative, contraceptive, antispasmodic and diuretic. Tillandsia chemical composition includes cycloartane triterpenes and hydroxy-flavonoids, which are present in at least 24 species. Several extracts and compounds from Tillandsia spp. have been reported with pharmacological actions, as anti-neoplasia, hypolipidemic, antifungal, anti-HSV-1, hypoglycemic and microbicide. This review communicates the economic importance, ethnobotany, chemistry composition and biological activities of the Tillandsia genus, and analyze its biological and economic perspective. Tillandsia genus has cultural, economic and pharmacological relevance, with a high potential in many essential aspects of the modern society.

El género Tillandsia L. comprende 649 especies, con diferentes usos en diferentes épocas. T. usneoides L. se han reportado desde el arcáico tardío hasta las culturas precolombinas. En los siglos XIX-XX, T. usneoides se usó en productos manufacturados: como abrasivo y embalaje de fruta. Como medicina tradicional, el género Tillandsia se reporta para leucorrea, reumatismo, úlceras, hemorroides, remedio antidiabético, emético, analgésico, purgante, anticonceptivo, antiespasmódico y diurético. Su composición química incluye triterpenos de tipo ciclo-artano e hidroxi-flavonoides, presentes en al menos 24 especies. Los extractos y compuestos del género Tillandsia se han reportado con propiedades antineoplásicas, hipolipidémicas, antifúngicas, anti-HSV-1, hipoglucemiantes y microbicidas. Esta revisión comunica la importancia económica, etnobotánica, composición química y las actividades biológicas del género Tillandsia, y analiza su perspectiva biológica y potencial económica. Tillandsia tiene importancia cultural, económica y farmacológica, con gran potencial en muchos aspectos esenciales de la sociedad moderna.

Normal neuronal migration / Migración neural normal

Ontogenesis of both central and peripheral nervous systems depends on basic, molecular and cellular mechanisms of the normal neuronal migration. Any deviation leads to neural malformations. All neural cells and structures derive from the neural ectoderm, which under the influence of the notochord and the molecules Noggin and Chordin, is transformed consecutively into neural plate, neural groove, neural tube and primary vesicles. Of the latter, the most rostral, the prosencephalon, two vesicles are bilaterally generated, the telencephalon and in the middle, the unpaired diencephalons. The telencepahlic vesicles generate the cerebral hemispheres and the lateral ventricles; the latter constitutes the main source of progenitor neuroepithelial cells (NEC) in the subventricular zone. The NEC massively migrates to constitute the cerebral cortex and other hemispheric structures in the telencephalon and diencephalon. The NEC expresses a broad repertory of markers: BLBP, GLAST, vimentin, tenascin, S100-3 and, in primates GFAP; in a sequential order the NEC form the first cortical layer formed by the marginal zone and the subplate. The marginal zone harbors the Cajal-Retzius reelin positive neurons and reelin negative neurons. Reelin, besides signaling stop to migrating neurons, also participates in ordering the cortical layers; it is known that in mutant mice lacking reelin cortical layers are disrupted. Genetic studies indicate that ApoER2, Vldr (both reelin receptors) and Dab1, reelin signaling adaptor protein, enter into a common pathway leading Dab1 to phosphorylation in migrating neurons. Cortical pyramidal neurons generate at germinal zone; interneurons generate both in Vz and SVZ in medial ganglionic eminence and caudal GE. Two types of neuronal migration coexist, radial and tangential. In radial migration, the neurons move perpendicular to marginal zone and radial glia serves as a scaffold to migrating cells; in the tangential way, neurons migrate in parallel to brain surface guided by semaphorins, neuropilins, cell adhesion molecules, neuregulins, chemokines and the slit and robo families of attractant and repellent molecules. The migratory cycle of neurons involves leading process dynamics and somal translocation, which involves the movement of perinuclear material, organelles and nucleus. Leading process stability depends on the microtubular array that links the leading edge of the cell with the soma. The centrosome is a microtubule center to control microtubule polymerization. In radially migrating neurons, the centrosome establishes a link between centrioles and nuclear membrane. The effective neuronal migration is only completed by translocation of the cell soma, which occurs with cytoplasmic dilatation, and then the centrosome and Golgi apparatus approach it, finally nucleus advances to the cytoplasmic dilatation. Movement of centrosome and nucleus depends on integrity of a microtubule network. Most of the microtubules surrounding the nucleus are tyrosinated, making them dynamic; microtubules at the anterior pole of the nucleus, near the centrosome, are acetylated. Once neurons reach their final destination, they need to cancel the migratory program and differentiate. The mechanisms are unknown; possibly early patterns of activity in the target region could influence. Ca2+ influx is a proposed mechanism for halting migration.

La ontogenia de los Sistemas Nervioso Central y Nervioso Periférico depende de procesos como la proliferación, diferenciación y migración neuronal, entre otros. Cualquier desviación resulta en malformaciones. Las estructuras y células nerviosas derivan del ectodermo, la notocorda induce la formación de la placa neural mediante la secreción de las moléculas Noggin y Chordin; posteriormente la placa neural se convierte en surco y tubo neurales. Una vez que el tubo neural está formado, las células neuroepiteliales (CNE), futuras neuronas y glía, en la zona subventricular migran masivamente para constituir la corteza cerebral y otras estructuras. Las CNE, al ser células gliales, expresan múltples marcadores: BLBP, GLAST, vimentin, tenascin, S1 00p y en primates GFAP Las CNE forman la primera capa cortical, también llamada preplato. Las siguientes divisiones celulares darán origen a la zona marginal y al subplato. Las subsecuentes neuronas que arriban al subplato desplazan a las anteriores de modo que en las capas superficiales se encuentran las últimas neuronas que llegaron. La capa marginal o capa I contiene células de Cajal-Retzius inmunorreactivas a reelin y neuronas reelin-negativas situadas más profundamente. La proteína reelin, además de servir como señal de alto a las neuronas migratorias, también interviene en el orden de la laminación cortical, la cual es desordenada en los ratones que carecen de reelin. No se conoce en su totalidad el mecanismo molecular mediante el cual reelin regula los procesos antes mencionados. Hasta el momento se conoce que ApoER2, Vldlr (ambos receptors de reelin) y Dab1, proteína adaptadora en la señalización por reelin, participan en una vía común que lleva a la fosforilación de Dab1 en las neuronas en migración. Las neuronas piramidales corticales se generan en el telencéfalo dorsal, mientras que las interneuronas se generan en la zona y subzona ventriculares del telencéfalo ventral, en las bien definidas subdivisiones de la eminencia gangliónica (EG): lateral, medial y caudal. La migración neuronal puede ser radial o tangencial; la migración radial emplea a la glía radial mientras que en la tangencial las neuronas migran paralelamente a la superficie cortical. En los dos tipos hay formación de neuritas, translocación somática y núcleocinesis. Varios factores participan en la migración tangencial: semaforinas, neuropilinas, moléculas de adhesion celular, neuregulinas, quimiocinas y moléculas atrayentes y repelentes de las familias slit y robo. El ciclo migratorio de las neuronas incluye la translocación del soma con movilización de material perinuclear, organelos y del núcleo. Así mismo, dicho ciclo aparece con morfología bien definida en una variedad de neuronas lo que refleja adaptación a ambientes específicos. De tal modo que las claves guías influyen en la frecuencia y orientación de la emergencia dendrítica, que a su vez permite a las neuronas migrantes cambiar de dirección sin reorientar las dendritas preexistentes. La estabilidad del mecanismo depende de la organización microtubular que asocia el borde celular con el soma; ya que el sistema de microtúbulos apoya dicho mecanismo y también permite el flujo de vesículas. En las células animales el centrosoma es el centro que organiza el citoesqueleto, la polimerización, el arreglo de los microtúbulos perinucleares y establece el contacto de los centriolos con la membrana nuclear. En la migración radial el movimiento hacia delante de los centriolos deforma el conjunto perinuclear de microtúbulos. Se debe a la elasticidad de ese conjunto microtubular y sus proteínas motoras asociadas al desplazamiento del núcleo. La nucleocinesis o movimiento del núcleo determina la dirección del movimiento nuclear, la migración neuronal efectiva sólo se completa por la translocación subsecuente del soma, lo cual ocurre por la dilatación del citoplasma y el movimiento del centrosoma y del aparato de Golgi hacía el mecanismo; finalmente el núcleo avanza e invade la dilatación del citoplasma. El movimiento del centrosoma y del núcleo depende de la integridad de la red microtubular y de las modificaciones posttranscripción. La mayoría de los micotúbulos perinucleares están tirosinados, lo cual los hace extremadamente dinámicos; en cambio, los microtúbulos del polo anterior del núcleo, vecinos del centrosoma, están acetilados y por ende más estables. Se ha dicho que los microtúbulos perinucleares se hallan conectados con el centrosoma que en sí es el centro que los organiza. Además, se han descrito otras proteínas asociadas con la polaridad celular que desempeñan un papel esencial en la coordinación del movimiento del centrosoma y del núcleo en cada ciclo migratorio. Finalmente, una vez que las neuronas alcanzan su posición definitiva, requieren cancelar el programa migratorio y continuar su diferenciación hasta alcanzar las características morfológicas y funcionales que les corresponden.

5-Hydroxytryptaminie and plasticity in rodents

Abstract: The attributes that characterize a molecule as neurotransmitter at CNS are: i . neuronal synthesis, ii . being present at presynapsis, iii. Ca2+-dependent release, iv. postsynaptic actions mediated by receptors, v. an elimination mechanism at synapse. Since 1964, 5-hydroxytryptamine (5-HT) was included as a neurotransmitter and is part of a set of neurotransmitters named biogenic amines. In rodents, the 5-hydroxytryptaminergic system is constituted by nine nuclei at brainstem, and divided in two groups, rostral and caudal by ther localization. The rostral group projects mainly to the telencephalon and diencephalon, while the caudal group does it to the spinal cord. 5-HT innervation to brainstem and cerebellar nuclei have been also described. The most well-known function of 5-hydroxytryptamine (5-HT) in the CNS is neuromodulation, in processes such as memory, learning, mood, sleep-wake cycle; all of these are regulated by this biogenic amine through a wide family of receptors. All the receptors are metabotropic with the sole exception of 5-HT1, which is an ionotropic receptor. The 5-HT system differentiates early in ontogenesis; 5-HT immunoreactive neurons are evident in rat fetuses at embryonic day 12 (E12), when almost any other neuronal lineage possesses a cellular commitment. This fact highlights the importance 5-HT has at neurodevelopment. Scientific works are focused in the 5-HT auto-regulatory signalling for neuropil outgrowth at ontogeny, another remarkable trait of the 5-HT system. In addition, 5-HT releases astrocyte neurotrophic factor S-100 beta, necessary for dendritic maintenance. The 5-HT set point at different stages during ontogeny remains unknown. Several target structures of the 5-HT system are dependent on the level of 5-HT activity in newborn rodents; e.g. the somatosensory cortex where proper barrel field arrangement requires an active 5-HT innervation. Moreover, besides the 5-HT level, other factors, such as the level of reelin, are determinant for the proper cytoarchitectonic organization of the neocortex. The use of 5-methoxytryptamine, an unespecific 5-HT agonist, in the prenatal period, which negatively affects the reelin level, leads to cytoarchitectonic derangement, as it has been described to occur in the presubicular cortex. 5-HT and plasticity are also related to neurogenesis in adulthood. Neurogenesis in adulthood is influenced by several factors. Some of them, such as exercise and an enriched environment, increase the rate of newly born neurons in the dentate gyrus and olfactory bulb; while others, such as mood depression (in humans), low 5-HT levels, 5-HT1A receptor blockade by antagonists, or down-regulation, account for a poor neurogenesis rate. Chronic administration of 5-HT reuptake inhibitors, such as fluoxetine, increases the number of bromodeoxiuridine- labelled (BrdU) granule cells at the dentate gyrus and hilus versus control rats. This means that fluoxetine increases the neurogenesis rate. Newly born granule cells at dentate gyrus are more likely to survive, thus contributing to maintaining the hippocampal volume unchanged. On the contrary, following chronic 5-HT antagonist administration, specifically 5-HT1A receptor blockade BrdU-labelled granule cells in dentate gyrus are 30% reduced. Reduced hippocampal volume develops in humans affected by major depression, concomitant in some cases with a decrease in 5-HT neurotransmiter level. Recent studies linking 5-HT neurogenesis stimulation in dentate gyrus explain why plastic phenomena associated to pathology could be reversed by 5-HT reuptake inhibitors like fluoxetine. These works contribute to a better understanding of both depression etiology and clinical approach.

Resumen: Se considera que la 5-hidroxitriptamina (5-HT) como un neurotransmisor en el SNC si cubre los siguientes criterios: i. síntesis y vesiculación al interior de la neurona, ii. presencia de la molécula en la presinapsis, iii . liberación en un mecanismo dependiente de Ca+2, iv. acción postsináptica mediada por receptores para la molécula y v. presencia de mecanismos de recaptura y degradación. Los cuerpos celulares de las neuronas que sintetizan 5-HT se agrupan en nueve núcleos distribuidos en el tallo cerebral. A su vez, estos núcleos se dividen en dos grandes grupos, rostral y caudal, de acuerdo con su localización. El grupo rostral inerva principalmente el telencéfalo y el diencéfalo, mientras que el grupo caudal hace lo propio con la médula espinal. La actividad del sistema 5-HT es neuromoduladora, esto es, interviene en la regulación de la actividad neuronal por medio de receptores, todos ellos metabotrópicos, con excepción del receptor 5-HT 3, que es ionotrópico. Los procesos relacionados con el sistema 5-HT comprenden la regulación del talante emocional, el aprendizaje, la memoria, la regulación del tono muscular, la ingesta de alimentos, la conducta sexual y la regulación del ciclo sueño-vigilia en humanos. Durante el desarrollo, las primeras neuronas inmunorreactivas a 5-HT se observan en el día 12 de la gestación de ratas a lo largo del borde entre el metencéfalo y el mielencéfalo rostral, en la región externa de la zona ventricular. El pico de proliferación celular para este fenotipo ocurre en E15 y, pese a que la inervación completa del SNC concluye en la tercera semana de vida post natal, al nacimiento están presentes la totalidad de las neuronas 5-HT, así como las principales proyecciones de este sistema. La relevancia de la 5-HT es notoria al observarse los procesos con que se relaciona durante el desarrollo. Uno de ellos es la elongación axónica en función de un gradiente de concentración. Al momento en que los neuroblastos intervienen en el nivel celular y se diferencian en neuronas 5-HT, sintetizan y secretan el neurotransmisor. De esta forma, el milieu posee un gradiente 5-HT que influye en la elongación axónica por medio de un asa de retroalimentación negativa. Otra forma en que la 5-HT incide en el neurodesarrollo es al promover la secreción del factor neurotrófico derivado de astrositos: S-100p. Esta proteína estimula el crecimiento neurítico en las neuronas 5-HT y contribuye a mantener la inervación 5-HT a las estructuras blanco. La administración prenatal de 5-metoxitriptamina, agonista específico 5-HT, provocó alteraciones citoarquitectónicas en la corteza presubicular de las crías evaluadas en P7. Con lo anterior se sugiere, por último, que la 5-HT influye en el desarrollo de sus estructuras blanco. El vínculo entre 5-HT y plasticidad continúa en la vida adulta, cuando la 5-HT sostiene una estrecha relación con la neurogénesis en el giro dentado. Trastornos y procesos como el estrés crónico, la depresión (en humanos) y la disminución en el nivel de 5-HT, así como la administración de antagonistas del receptor 5-HT1A, disminuyen la tasa de proliferación neuronal, evaluada mediante el marcaje de células recién generadas con bromodeoxiuridina. Esto lo efectúan en una magnitud similar a la que se observa tras la administración de un inhibidor de la síntesis de 5-HT. Por otra parte, la administración crónica de inhibidores de la recaptura de 5-HT, como la fluoxetina, incrementa la tasa de neurogénesis en ratas adultas. Estos trabajos resaltan la importancia del sistema 5-HT a lo largo de toda la vida del individuo en los fenómenos de plasticidad.