Research Article| February 01, 2012 Evolution of middle to Late Cretaceous oceans—A 55 m.y. record of Earth's temperature and carbon cycle Oliver Friedrich; Oliver Friedrich * 1Scripps Institution of Oceanography, University of California−San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093-0244, USA *Current address: Institut für Geowissenschaften, Goethe-Universität Frankfurt, Altenhöferallee 1, 60438 Frankfurt, Germany. Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Richard D. Norris; Richard D. Norris 1Scripps Institution of Oceanography, University of California−San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093-0244, USA Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Jochen Erbacher Jochen Erbacher 2Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Stilleweg 2, 30655 Hannover, Germany Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Author and Article Information Oliver Friedrich * 1Scripps Institution of Oceanography, University of California−San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093-0244, USA Richard D. Norris 1Scripps Institution of Oceanography, University of California−San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla, California 92093-0244, USA Jochen Erbacher 2Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Stilleweg 2, 30655 Hannover, Germany *Current address: Institut für Geowissenschaften, Goethe-Universität Frankfurt, Altenhöferallee 1, 60438 Frankfurt, Germany. Publisher: Geological Society of America Received: 01 Aug 2011 Revision Received: 07 Sep 2011 Accepted: 08 Sep 2011 First Online: 09 Mar 2017 Online ISSN: 1943-2682 Print ISSN: 0091-7613 © 2012 Geological Society of America Geology (2012) 40 (2): 107–110. https://doi.org/10.1130/G32701.1 Article history Received: 01 Aug 2011 Revision Received: 07 Sep 2011 Accepted: 08 Sep 2011 First Online: 09 Mar 2017 Cite View This Citation Add to Citation Manager Share Icon Share Facebook Twitter LinkedIn MailTo Tools Icon Tools Get Permissions Search Site Citation Oliver Friedrich, Richard D. Norris, Jochen Erbacher; Evolution of middle to Late Cretaceous oceans—A 55 m.y. record of Earth's temperature and carbon cycle. Geology 2012;; 40 (2): 107–110. doi: https://doi.org/10.1130/G32701.1 Download citation file: Ris (Zotero) Refmanager EasyBib Bookends Mendeley Papers EndNote RefWorks BibTex toolbar search Search Dropdown Menu toolbar search search input Search input auto suggest filter your search All ContentBy SocietyGeology Search Advanced Search Abstract A new 55 m.y. global compilation of benthic foraminifera δ13C and δ18O for the middle to Late Cretaceous shows that there was widespread formation of bottom waters with temperatures >20 °C during the Cretaceous greenhouse world. These bottom waters filled the silled North Atlantic and probably originated as thermocline or intermediate waters in the tropical oceans. Carbon burial during the Cretaceous oceanic anoxic events produced a positive δ13C shift in global carbon reservoirs, but this is not particularly large, especially by comparison with the remarkable Late Paleocene carbon maximum. The interbasin δ13C gradient was unusually large during the Cretaceous hot greenhouse, probably because the North Atlantic sills prevented the free exchange of waters in the deep basin. The hot greenhouse ended when the Equatorial Atlantic Gateway opened sufficiently to flood the deep North Atlantic with relatively cool polar waters formed in the Southern Ocean. You do not have access to this content, please speak to your institutional administrator if you feel you should have access.

Abstract Deep learning (DL) shows notable success in biomedical studies. However, most DL algorithms work as a black box, exclude biomedical experts, and need extensive data. We introduce the Self-Enhancing Multi-Photon Artificial Intelligence (SEMPAI), that integrates hypothesis-driven priors in a data-driven DL approach for research on multiphoton microscopy (MPM) of muscle fibers. SEMPAI utilizes meta-learning to optimize prior integration, data representation, and neural network architecture simultaneously. This allows hypothesis testing and provides interpretable feedback about the origin of biological information in MPM images. SEMPAI performs joint learning of several tasks to enable prediction for small datasets. The method is applied on an extensive multi-study dataset resulting in the largest joint analysis of pathologies and function for single muscle fibers. SEMPAI outperforms state-of-the-art biomarkers in six of seven predictive tasks, including those with scarce data. SEMPAI’s DL models with integrated priors are superior to those without priors and to prior-only machine learning approaches.

Brain tumors are among the most malignant primary tumors, hallmarked by angiogenesis, neuronal destruction and brain swelling. Inhibition of the glutamate-cystein antiporter xCT (system xc−/SLC7A11) alleviates seizures, neuronal cell death and tumor-associated brain edema. Here we show enhanced tumor vessel growth and increased brain edema in xCT-expressing brain tumors. Furthermore, xCT-mediated glutamate impacts directly on endothelial cells in an N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) dependent manner with intracellular Ca2+ release. Cerebral intravital microscopy revealed that xCT-driven tumor vessels are functional and display increased permeability. Endothelial-cell-specific NMDAR1 knockout mice (GRINiΔEC) show suppressed endothelial sprouting and vascular density compared to control littermates. In addition, implanted gliomas in GRINiΔEC mice display reduced tumor vessels in contrast to gliomas in wildtype animals. Moreover, therapeutic targeting of xCT in gliomas alleviates tumor angiogenesis to normalized levels comparable to controls. Our data reveal that xCT and its substrate glutamate specifically operate on endothelial cells and promote neoangiogenesis. Thus, targeting xCT expression and glutamate secretion in gliomas provides a novel therapeutic roadmap for normalizing tumor angiogenesis.

Abstract Desminopathies comprise hereditary myopathies and cardiomyopathies caused by mutations in the intermediate filament protein desmin that lead to severe and often lethal degeneration of striated muscle tissue. Animal and single cell studies hinted that this degeneration process is associated with massive ultrastructural defects correlating with increased susceptibility of the muscle to acute mechanical stress. The underlying mechanism of mechanical susceptibility, and how muscle degeneration develops over time, however, has remained elusive. Here, we investigated the effect of a desmin mutation on the formation, differentiation, and contractile function of in vitro -engineered three-dimensional micro-tissues grown from muscle stem cells (satellite cells) isolated from heterozygous R349P desmin knock-in mice. Micro-tissues grown from desmin-mutated cells exhibited spontaneous unsynchronized contractions, higher contractile forces in response to electrical stimulation, and faster force recovery compared to tissues grown from wild-type cells. Within one week of culture, the majority of R349P desmin-mutated tissues disintegrated, whereas wild-type tissues remained intact over at least three weeks. Moreover, under tetanic stimulation lasting less than five seconds, desmin-mutated tissues partially or completely ruptured, whereas wild-type tissues did not display signs of damage. Our results demonstrate that the progressive degeneration of desmin-mutated micro-tissues is closely linked to extracellular matrix fiber breakage associated with increased contractile forces and unevenly distributed tensile stress. This suggests that the age-related degeneration of skeletal and cardiac muscle in patients suffering from desminopathies may be similarly exacerbated by mechanical damage from high-intensity muscle contractions. We conclude that micro-tissues may provide a valuable tool for studying the organization of myocytes and the pathogenic mechanisms of myopathies.

ABSTRACT Background A common polymorphism (R577X) in the ACTN3 gene results in complete absence of the Z-disc protein α-actinin-3 from fast-twitch muscle fibres in ~16% of the world’s population. This single gene polymorphism has been subject to strong positive selection pressure during recent human evolution. Previously, using an Actn3KO mouse model, we have shown in fast-twitch muscles, eccentric contractions at L 0 + 20% stretch did not cause eccentric damage. In contrast, L 0 + 30% stretch produced a significant ~40% deficit in maximum force; here we use isolated single fast-twitch skeletal muscle fibres from the Actn3KO mouse to investigate the mechanism underlying this. Methods Single fast-twitch fibres are separated from the intact muscle by a collagenase digest procedure. We use label-free second harmonic generation (SHG) imaging, ultra-fast video microscopy and skinned fibre measurements from our MyoRobot automated biomechatronics system to study the morphology, visco-elasticity, force production and mechanical strength of single fibres from the Actn3KO mouse. Data are presented as means ± SD and tested for significance using ANOVA. Results We show that the absence of α-actinin-3 does not affect the unloaded maximum speed of contraction, visco-elastic properties or myofibrillar force production. Eccentric contractions demonstrated that chemically skinned Actn3KO fibres are mechanically weaker being prone to breakage when eccentrically contracted. Furthermore, SHG images reveal disruptions in the myofibrillar alignment of Actn3KO fast-twitch fibres with an increase in Y-shaped myofibrillar lattice shifts. Conclusions Absence of α-actinin-3 from the Z-disc in fast-twitch fibres disrupts the organisation of the myofibrillar proteins, leading to structural weakness. This provides a mechanistic explanation for our earlier findings that, in vitro intact Actn3KO fast-twitch muscles are significantly damaged by L 0 + 30%, but not, L 0 + 20%, eccentric contraction strains. Our study also provides a possible mechanistic explanation as to why α-actinin-3 deficient humans have been reported to have a faster decline in muscle function with increasing age, that is; as sarcopenia reduces muscle mass and force output, the eccentric stress on the remaining functional α-actinin-3 deficient fibres will be increased, resulting in fibres breakages.

Muscle biomechanics is determined by active motor-protein assembly and passive strain transmission through cytoskeletal structures. The desmin filament network aligns myofibrils at the z-discs, provides nuclear-sarcolemmal anchorage and serves as structural muscle memory. Previous analyses of our R349P desmin knock-in mouse model depicted pre-clinical changes in myofibrillar arrangement and increased fiber bundle stiffness. Since the effect of R349P desmin on axial biomechanics in muscle fibers is unknown, we used our MyoRobot to study biomechanics changes in single fibers during aging and across genotypes. We demonstrate that R349P desmin increases axial stiffness in fast- and slow-twitch muscle fibers and promotes a pre-aged phenotype. No systematic changes in Ca2+-mediated force were found. Mutant fibers showed faster unloaded shortening kinetics. Effects of ageing seen in the wild-type appeared earlier in mutant desmin fibers. Impaired R349P desmin muscle biomechanics is clearly an effect of a compromised intermediate filament network rather than secondary to fibrosis.