The bacterial populations associated with sea ice sampled from Antarctic coastal areas were investigated by use of a phenotypic approach and a phylogenetic approach based on genes encoding 16S rRNA (16S rDNA). The diversity of bacteria associated with sea ice was also compared with the bacterial diversity of seawater underlying sea ice. Psychrophilic (optimal growth temperature, < or = 15 degrees C; no growth occurring at 20 degrees C) bacterial diversity was found to be significantly enriched in sea ice samples possessing platelet and bottom ice diatom assemblages, with 2 to 9 distinct (average, 5.6 +/- 1.8) psychrophilic taxa isolated per sample. Substantially fewer psychrophilic isolates were recovered from ice cores with a low or negligible population of ice diatoms or from under-ice seawater samples (less than one distinct taxon isolated per sample). In addition, psychrophilic taxa that were isolated from under-ice seawater samples were in general phylogenetically distinct from psychrophilic taxa isolated from sea ice cores. The taxonomic distributions of psychrotrophic bacterial isolates (optimal growth temperature, > 20 degrees C; growth can occur at approximately 4 degrees C) isolated from sea ice cores and under-ice seawater were quite similar. Overall, bacterial isolates from Antarctic sea ice were found to belong to four phylogenetic groups, the alpha and gamma subdivisions of the Proteobacteria, the gram-positive branch, and the Flexibacter-Bacteroides-Cytophaga phylum. Most of the sea ice strains examined appeared to be novel taxa based on phylogenetic comparisons, with 45% of the strains being psychrophilic. 16S rDNA sequence analysis revealed that psychrophilic strains belonged to the genera Colwellia, Shewanella, Marinobacter, Planococcus, and novel phylogenetic lineages adjacent to Colwellia and Alteromonas and within the Flexibacter-Bacteroides-Cytophaga phylum. Psychrotrophic strains were found to be members of the genera Pseudoalteromonas, Psychrobacter, Halomonas, Pseudomonas, Hyphomonas, Sphingomonas, Arthrobacter, Planococcus, and Halobacillus. From this survey, it is proposed that ice diatom assemblages provide niches conducive to the proliferation of a diverse array of psychrophilic bacterial species.

Abstract The SARS-CoV-2 novel coronavirus global pandemic (COVID-19) has led to millions of cases and hundreds of thousands of deaths around the globe. While the elderly appear at high risk for severe disease, hospitalizations and deaths due to SARS-CoV-2 among children have been relatively rare. Integrating single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) of the developing mouse lung with temporally-resolved RNA-in-situ hybridization (ISH) in mouse and human lung tissue, we found that expression of SARS-CoV-2 Spike protein primer TMPRSS2 was highest in ciliated cells and type I alveolar epithelial cells (AT1), and TMPRSS2 expression was increased with aging in mice and humans. Analysis of autopsy tissue from fatal COVID-19 cases revealed SARS-CoV-2 RNA was detected most frequently in ciliated and secretory cells in the airway epithelium and AT1 cells in the peripheral lung. SARS-CoV-2 RNA was highly colocalized in cells expressing TMPRSS2. Together, these data demonstrate the cellular spectrum infected by SARS-CoV-2 in the lung epithelium, and suggest that developmental regulation of TMPRSS2 may underlie the relative protection of infants and children from severe respiratory illness.

Abstract Background Loss of secretory immunoglobulin A (SIgA) is common in COPD small airways and likely contributes to disease progression. We hypothesized loss of SIgA results from reduced expression of pIgR, a chaperone protein needed for SIgA transcytosis, in the COPD small airway epithelium. Methods pIgR-expressing cells were defined and quantified at single-cell resolution in human airways using RNA in-situ hybridization, immunostaining, and single-cell RNA sequencing. Complementary studies in mice utilized immunostaining, primary murine tracheal epithelial cell (MTEC) culture, and transgenic mice with secretory or ciliated cell-specific knockout of pIgR. SIgA degradation by human neutrophil elastase or secreted bacterial proteases from non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) was evaluated in vitro . Results We found that secretory cells are the predominant cell type responsible for pIgR expression in human and murine airways. Loss of SIgA in small airways was not associated with a reduction in secretory cells but rather a reduction in pIgR protein expression despite intact PIGR mRNA expression. Neutrophil elastase and NTHi-secreted proteases are both capable of degrading SIgA in vitro and may also contribute to a deficient SIgA immunobarrier in COPD. Interpretation Loss of the SIgA immunobarrier in small airways of patients severe COPD is complex and likely results from both pIgR-dependent defects in IgA transcytosis and SIgA degradation. Key Messages What is the key question ? Localized SIgA deficiency in small airways is an established driver of COPD pathogenesis, but the mechanism of loss remains unclear. We hypothesized loss of SIgA is due to reduced numbers of pIgR-expressing cells in SIgA-deficient small airways. What is the bottom line ? pIgR is primarily expressed by secretory cells in human and murine airways. Although numbers of secretory cells are similar between SIgA-deficient and SIgA-replete airways in COPD, there is reduced expression of pIgR protein, but not mRNA, in SIgA-deficient airways. Additionally, host and bacterial proteases degrade SIgA in vitro, suggesting loss of SIgA may relate to both impaired transcytosis and increased degradation. Why read on ? This study highlights the complexity of SIgA immunobarrier maintenance and suggests that strategies aimed at restoring the SIgA immunobarrier will need to account for both impaired transcytosis and degradation by host and/or bacterial proteases.

Abstract Purpose The aim of this study was to confirm the impact of heat acclimation on aerobic performance in hot conditions and elucidate the transfer of heat adaptations to cool and hypoxic environments. Methods Ten males (VO 2peak : 4.50 ± 0.50 L/min) completed two three-week interventions consisting of heat acclimation (HA: 36°C and 59% RH) and temperate training (TEMP: 18°C and 60% RH) in a counter-balanced crossover design. Training weeks consisted of four work-matched controlled heart rate sessions interspersed with one intermittent sprint session, and two rest days. Before and after the interventions VO 2peak and 20-min time trial performance were evaluated in COOL (18°C), HOT (35°C) and hypoxic (HYP: 18°C and FiO 2 : 15.4%) conditions. Results Following HA, VO 2peak increased significantly in HOT (0.24 L/min [0.01, 0.47], P = 0.040) but not COOL ( P = 0.431) or HYP ( P = 0.411), whereas TEMP had no influence on VO 2peak ( P ≥ 0.424). Mean time trial power output increased significantly in HOT (20 W [11, 28], P < 0.001) and COOL (12 W [4, 21], P = 0.004), but not HYP (7 W [−1, 16], P = 0.075) after HA, whereas TEMP had no influence on mean power output ( P ≥ 0.110). Rectal (−0.13°C [−0.23, −0.03], P = 0.009) and skin (−0.7°C [−1.2, −0.3], P < 0.001) temperature were lower during the time trial in HOT after HA, whereas mean heart rate did not differ ( P = 0.339). Conclusions HA improved aerobic performance in HOT in conjunction with lower thermal strain and enhanced cardiovascular stability (similar heart rate for higher workload), whereas the mechanistic pathways improving performance in COOL and HYP remain unclear.

Abstract A hallmark of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) and other interstitial lung diseases is dysregulated repair of the alveolar epithelium. The Hippo pathway effector transcription factors YAP and TAZ have been implicated as essential for type 1 and type 2 alveolar epithelial cell (AT1 and AT2) differentiation in the developing lung, yet aberrant activation of YAP/TAZ is a prominent feature of the dysregulated alveolar epithelium in IPF. In these studies, we sought to define the functional role of YAP/TAZ activity during alveolar regeneration. We demonstrate that Yap and Taz are normally activated in AT2 cells shortly after injury, and deletion of Yap/Taz in AT2 cells led to pathologic alveolar remodeling, failure of AT2 to AT1 cell differentiation, increased collagen deposition, exaggerated neutrophilic inflammation, and increased mortality following injury induced by a single dose of bleomycin. Loss of Yap/Taz activity prior to a LPS injury prevented AT1 cell regeneration, led to intra-alveolar collagen deposition, and resulted in persistent innate inflammation. Together these findings establish that AT2 cell Yap/Taz activity is essential for functional alveolar epithelial repair and prevention of fibrotic remodeling.

Abstract Determining how alveoli are formed and maintained is critical to understanding lung organogenesis and regeneration after injury. While technological barriers have heretofore limited real-time observation of alveologenesis, we have now used scanned oblique plane illumination microscopy of living lung slices to observe specific cellular behaviors at high resolution over several days. Contrary to the prevailing paradigm that alveoli form by airspace subdivision via ingrowing septa, we find that alveoli form by ballooning epithelial outgrowth supported by stable mesenchymal ring structures. Our systematic analysis allowed creation of a computational model of finely-timed cellular structural changes that drive alveologenesis under normal conditions or with perturbed intercellular Wnt signaling. This new paradigm and platform can be leveraged for mechanistic studies and screening for therapies to promote lung regeneration. One-Sentence Summary Long-term live analysis of neonatal lungs supports a dynamic epithelial outgrowth model for alveologenesis.

When stored at chill temperatures, vacuum-packed (VP) lamb has a much shorter shelf-life than VP beef, primarily due to its higher pH, which could be linked to the higher fat content. The higher pH would create more favourable conditions for the growth of spoilage bacteria, resulting in a shorter shelf-life of meat. To determine the effects of fat on meat shelf-life as it relates to pH, a series of shelf-life trials at 2 °C were conducted using VP beef and lamb mince with varying fat contents (i.e., control with ~5%, 20%, and 50%) as a model system to red meat primal cuts. The results showed that higher fat content reduced the shelf-life of VP beef mince by 24% and lamb mince by 12.5%. This reduction was accompanied by significantly (

Summary Lung organogenesis requires precisely timed shifts in the spatial organization and function of parenchymal cells, especially during the later stages of lung development. To investigate the mechanisms governing lung parenchymal dynamics during development, we performed a single cell RNA sequencing (scRNA-seq) time-series yielding 92,238 epithelial, endothelial, and mesenchymal cells across 8 time points from embryonic day 12 (E12) to postnatal day 14 (P14) in mice. We combined new computational analyses with RNA in situ hybridization to explore transcriptional velocity, fate likelihood prediction, and spatiotemporal localization of cell populations during the transition between the saccular and alveolar stages. We interrogated this atlas to illustrate the complexity of type 1 pneumocyte function during the saccular and alveolar stages, and we demonstrate an integrated view of the cellular dynamics during lung development.

The spatiotemporal distribution of phytoplankton in estuaries is indicative of processes and transport across the land–ocean aquatic continuum (LOAC). Estuaries, as biogeochemically and physically active systems, process large amounts of nutrients and organic matter influencing the transformation of ecological functions. The transformation of the water column drives variation in phytoplankton composition, biomass, and their spatial distribution. Understanding the dynamics of nutrients and organic matter is challenging, yet it provides a comprehensive insight into phytoplankton spatiotemporal distribution across estuaries. Multiple studies have been conducted to understand the spatiotemporal distribution of phytoplankton. Recently, phytoplankton photosynthetic pigments, fatty acids and stable isotopes have been widely used to identify and quantify phytoplankton distribution. This review highlights the use of biogeochemical markers to identify phytoplankton functional groups. It also assesses the current understanding of patterns in the spatiotemporal distribution of phytoplankton and the impact of physical and environmental factors on their distribution in estuaries and coastal oceans. The review will also gather information from in situ sampling studies to evaluate the current state of knowledge and identify gaps.