Carlos Oyarzún

Precipitation chemistry in deciduous and evergreen Nothofagus forests of southern Chile under a low-deposition climate

Summary The chemistry of rainfall and its redistribution were studied during the periods July 1997–December 1998 in a Nothofagus pumilio (summergreen) forest and in April 1999–March 2000 in a Nothofagus betuloides (evergreen) forest in two experimental microcatchments, located in the Puyehue National Park, southern Chile (41 °S). Annual precipitation varied from 5406 to 6559 mm during the studied periods, with about 68-80% as rain and 3220% as snowfall. The average pH of bulk precipitation was 5.7. In the N. pumilio forest, the pH of throughfall, stemflow and effective precipitation was 5.7. In the infiltrating water it increased to 5.9 and in the runoff to 7.0. In the N. betuloides forest, the pH value of the precipitation was 6.1 and showed a slight increase in throughfall and soil water to 6.2 and in runoff to 6.5. NO 3 -N concentrations increased inside of both forests, especially in stemflow, suggesting biological N fixation in the canopy due to the presence of epiphytic lichens of the genera Peltigera , Pseudocyphellaria and Sticta living on the trunks, but decreased in the runoff. NH 4 -N concentrations decreased in all compartments inside the forests, especially in runoff water, compared with bulk precipitation. Concentrations of K + , Na + , Ca 2+ and Mg 2+ were higher in throughfall, stemflow and soil solution than in the bulk precipitation. The runoff water both of the N. pumilio and the N. betuloides forest was enriched with cations, especially with Ca 2+ and Mg 2+ , indicating active weathering processes. The input of inorganic nitrogen (NO 3 -N + NH 4 -N) via precipitation amounted 3.3 kg ha −1 yr −1 in the studied area, suggesting some anthropogenic contribution from the agricultural activities in the Central Valley and pointing at high levels of rainfall in the Cordillera de los Andes of southern Chile. The water chemistry data are compared with corresponding data from European and North American forests with a particular emphasis on nitrogen deposition. Untersucht wurden die chemische Zusammensetzung des Niederschlags und seiner Verteilungskomponenten in einem sommergrunen Nothofagus pumilio -Wald von Juli 1997 bis Dezember 1998, sowie in einem immergrunen Nothofagus betuloides -Wald von April 1999 bis Marz 2000. Untersuchungsorte waren zwei Microeinzugsgebiete im Nationalpark Puyehue, Sudchile (41° s. Br.). Der gesamte Jahresniederschlag variierte von 5406 mm bis 6559 mm, davon fielen 68-80 % als Regen und 20–32 % als Schnee. Das pH des Gesamtniederschlags betrug 5,7. Im N. pumilio -Wald betrug das pH des durchfallenden Niederschlages + Kronentaufe und Stammabfluss und effektivem Niederschlag 5,7. Im Sickerabfluss stieg er auf 5,9, im Oberflachennahen Abfluss auf 7,0. Im N. betuloides -Wald betrug das pH des Niederschlags 6,1, stieg im durchfallenden Niederschlag und Sickerabfluss leicht auf 6,2 und im oberflachennahen Abfluss auf 6,5. Die NO 3 -N-Konzentration nahm in beiden Waldtypen zu, besonders im Stammabfluss, moglicherweise aufgrund biogener Stickstoffixierung im Kronenbereich durch epiphytische Flechten der Gattungen Peltigera , Pseudocyphellaria und Sticta , nahm aber im Oberflachenahen Abfluss ab. Die NH 4 -N-Konzentrationen nahmen im Vergleich zum Gesamtniederschlag in allen Kompartimenten ab, besonders im letzteren. Die Konzentrationen von K + , Na + , Ca 2+ und Mg 2+ waren in durchfallendem Niederschlag + Kronentaufe, Stammabfluss und Sickerabfluss hoher als im Gesamtniederschlag. Der Oberflachennahe Abfluss war in beiden Waldtypen mit Kationen angerreichert, besonders mit Ca 2+ und Mg 2+ , was aktive Verwitterungsprozesse anzeigt. Der Eintrag von anorganischem Stickstoff (NO 3 -N, NH 4 -N) durch Niederschlagswasser betrug 3,3 kg ha −1 a −1 , vermutlich durch anthropogene Immissionen, verursacht durch die Landwirtschaft in der zentralen Depression, und die hohen Niederschlage in der sudchilenischen Andenkordillere. Die Wasseranalysen werden im Hinblick auf den Stickstoffeintrag mit europaischen und nordamerikanischen Waldern verglichen.

Soil δ15N patterns in old-growth forests of southern Chile as integrator for N-cycling

Old-growth forests of southern Chile represent an important reserve of temperate (rain) forests in the world. Wetter and colder forest ecosystems appear to be more efficient in conserving and recycling N such that mostly non-plant available N species are lost, which could be indicated by more depleted δ15N values of the soil and plants. Hydrological N loss from the old-growth forests in southern Chile occurs mainly via dissolved organic nitrogen and not via dissolved inorganic N. Forest disturbances (e.g. fire, clear-cutting or enhanced N deposition) cause (abrupt) changes in ecosystem N-cycling processes. In this study, we hypothesized that δ15N signatures of soil profiles under old-growth forests could be used as an integrator for ecosystem N-cycling, and changes of these δ15N profiles could be valuable to assess ecosystem resilience towards disturbances. Six old-growth forests were selected in the phytogeographical region of the Valdivian rain forest in southern Chile. One of the sites has been partly burned in February 2002. First, we observed that ecosystems with higher mean annual precipitation and lower mean annual temperature were relatively more depleted in 15N. Secondly, we found that a forest fire caused a 100-fold increase of the nitrate export and induced an enrichment of the soil δ15N signal in the upper 20 cm.

ATMOSPHERIC N DEPOSITION IN CENTRAL AND SOUTHERN CHILE: AN OVERVIEW

Los bosques templados de Chile aun no han sido afectados por una elevada depositacion de nitrogeno (N). Sin embargo, las actividades antropogenicas como el transporte, industria y agricultura se han incrementado en la region centro y sur de Chile. Estas actividades pueden sustancialmente alterar la carga atmosferica de nitrogeno y su consecuente depositacion. Informacion sobre depositacion atmosferica de N para el centro y sur de Chile esta escasa y dispersa. El poseer un registro de la depositacion de nitrogeno, es esencial para un buen conocimiento de la situacion pasada y actual. Este estudio presenta una revision de la informacion de N depositacion en Chile. En Chile central, la depositacion seca fue estimada en 0,8 kg NO3--N ha-1 ano-1 y 1,0 kg NH4+-N ha-1 ano-1, con un total de 1,8 kg N ha-1 ano-1. La depositacion humeda fue de 0,4 kg NO3--N ha-1 ano-1 y 0,6 kg NH4+-N ha-1 ano-1 con un total de 1,0 kg N ha-1 ano-1. En el Sur de Chile, la depositacion de N-inorganico via precipitacion en la Cordillera de la Costa fue < 1,0 kg N ha-1 ano-1 y en la Cordillera de los Andes inferior a 5,0 kg N ha-1 ano-1. Por otro lado, el ingreso de nitrogeno estimado via neblina en la Cordillera de la Costa fue de 1,1 kg NO3--N ha-1 ano-1 y 0,9 kg NH4+-N ha-1 ano-1, mientras en la Cordillera de los Andes con 1,0 y 1,4 kg N ha-1 ano-1 para el nitrato y amonio, respectivamente. La entrada de N organico a traves del agua de lluvia podria tener una contribucion sustancial en los bosques templados del sur de Chile. Estimaciones de la depositacion de N organico en la Cordillera de los Andes presenta valores 11 veces mayor (8,2 kg N ha-1 ano-1) que en los bosques de la Cordillera de la Costa (0,7 kg N ha-1 ano-1)

5'-ectonucleotidase mediates multiple-drug resistance in glioblastoma multiforme cells.

Glioblastoma multiforme (GBM) cells are characterised by their extreme chemoresistance. The activity of multiple‐drug resistance (MDR) transporters that extrude antitumor drugs from cells plays the most important role in this phenomenon. To date, the mechanism controlling the expression and activity of MDR transporters is poorly understood. Activity of the enzyme ecto‐5′‐nucleotidase (CD73) in tumor cells, which hydrolyses AMP to adenosine, has been linked to immunosuppression and prometastatic effects in breast cancer and to the proliferation of glioma cells. In this study, we identify a high expression of CD73 in surgically resected samples of human GBM. In primary cultures of GBM, inhibition of CD73 activity or knocking down its expression by siRNA reversed the MDR phenotype and cell viability was decreased up to 60% on exposure to the antitumoral drug vincristine. This GBM chemosensitization was caused by a decrease in the expression and activity of the multiple drug associated protein 1 (Mrp1), the most important transporter conferring multiple drug resistance in these cells. Using pharmacological modulators, we have recognized the adenosine A3 receptor subtype in mediation of the chemoresistant phenotype in these cells. In conclusion, we have determined that the activity of CD73 to trigger adenosine signaling sustains chemoresistant phenotype in GBM cells. J. Cell. Physiol. 228: 602–608, 2013.

Adenosine A 2B receptor-mediated VEGF induction promotes diabetic glomerulopathy

Diabetic nephropathy ranks as the most devastating kidney disease worldwide. It characterizes in the early onset by glomerular hypertrophy, hyperfiltration and mesangial expansion. Experimental models show that overproduction of vascular endothelial growth factor (VEGF) is a pathogenic condition for podocytopathy; however the mechanisms that regulate this growth factor induction are not clearly identified. We determined that the adenosine A2B receptor (A2BAR) mediates VEGF overproduction in ex vivo glomeruli exposed to high glucose concentration, requiring PKCα and Erk1/2 activation. The glomerular content of A2BAR was concomitantly increased with VEGF at early stages of renal disease in streptozotocin-induced diabetic rats. Further, in vivo administration of an antagonist of A2BAR in diabetic rats blocked the glomerular overexpression of VEGF, mesangial cells activation and proteinuria. In addition, we also determined that the accumulation of extracellular adenosine occurs in glomeruli of diabetic rats. Correspondingly, raised urinary adenosine levels were found in diabetic rats. In conclusion, we evidenced that adenosine signaling at the onset of diabetic kidney disease is a pathogenic event that promotes VEGF induction.

NITROGEN EXPORT FROM FORESTED AND AGRICULTURAL WATERSHEDS OF SOUTHERN CHILE

Establecer las concentraciones y flujos de nutrientes en cuencas con diferentes uso del suelo nos permite evaluar los efectos del reemplazo de bosques nativos por tierras agricolas y entregar recomendaciones para un mejor uso de la tierra. En este trabajo se estudiaron las concentraciones y los flujos de nitrogeno (N) durante un periodo de 12 meses, en cuatro cuencas localizadas dentro del sistema de drenaje del Lago Rupanco en la Cordillera de los Andes y cuatro cuencas localizadas en la cuenca del lago Huillinco en la Cordillera de la Costa, en el sur de Chile. Dos cuencas, en ambas cordilleras, estan caracterizadas principalmente por bosques nativos y otras dos cuencas tienen un uso mixto del suelo con praderas ganaderas, agricultura limitada y praderas-matorrales. En el area del Lago Rupanco, el transporte anual de NO3-N en las cuencas forestadas y agricolas fue de 4,9 y 11,0 kg ha-1 a-1, respectivamente. El transporte de N-inorganico (NO3-N + NH4-N) represento el 53% y 74%, en las cuencas forestadas y agricolas. En el area del lago Huillinco, el transporte anual de NO3-N fue de 1,4 y 0,8 kg ha-1 a-1, respectivamente, prevaleciendo el N-organico, exportado principalmente desde los bosques nativos. El impacto del reemplazo de los bosques, principalmente por praderas ganaderas, se reflejo claramente en las concentraciones y flujos de NO3-N en las cuencas del area del lago Rupanco, probablemente debido a las practicas de fertilizacion

Adenosine A 3 receptor elicits chemoresistance mediated by multiple resistance-associated protein-1 in human glioblastoma stem-like cells

MRP1 transporter correlates positively with glioma malignancy and the Multiple Drug Resistance (MDR) phenotype in Glioblastoma Multiforme (GBM). Evidence shows that the MRP1 transporter is controlled by the adenosine signalling axis. The aim of this study was to identify the role of adenosine on the MDR phenotype in Glioblastoma Stem-like Cells (GSCs), the cell population responsible for the tumorigenic and chemoresistance capabilities of this tumour. We found that GSCs have increased intrinsic capacity to generate extracellular adenosine, thus controlling MRP1 transporter expression and activity via activation of the adenosine A3 receptor (A3AR). We showed PI3K/Akt and MEK/ERK1/2 signaling pathways downstream A3AR to control MRP1 in GSCs. In vitro pharmacological blockade of A3AR had a chemosensitizing effect, enhancing the actions of antitumour drugs and decreasing cell viability and proliferation of GSCs. In addition, we produced an in vivo xenograft model by subcutaneous inoculation of human GSCs in NOD/SCID-IL2Rg null mice. Pharmacological blockade of A3AR generated a chemosensitizing effect, enhancing the effectiveness of the MRP1 transporter substrate, vincristine, reducing tumour size and the levels of CD44 and Nestin stem cell markers as well as the Ki-67 proliferation indicator. In conclusion, we demonstrated the chemosensitizing effect of A3AR blockade on GSCs.

Targeting Adenosine Signaling to Treatment of Diabetic Nephropathy

Diabetic nephropathy (DN) continues being the primary cause of chronic hemodialysis and terminal renal disease worldwide. At tissue levels the DN occurs with glomerulopathy affecting the integrity of the filtration barrier and with an extensive glomerular and tubule-interstitial fibrosis. Current available therapeutic approaches have only demonstrated a modest effect on progression of kidney injury. Therefore, more research concerning the pathomechanisms and possible interventions are needed. Interestingly, in the last years it has been documented that DN progresses with growing levels of the nucleoside adenosine. This finding increased the interest in the events controlling the extracellular levels of the nucleoside. While the metabolism of extracellular ATP and cyclic AMP are well recognized sources, evidences regarding the role of the equilibrative nucleoside transporters in controlling adenosine availability and promoting diabetic glomerulopathy have recently acquired a pivotal role. The physiological effects of nucleoside are mediated by the P1 family of adenosine receptors. It has been shown in vivo that the use of an antagonist of the A2B receptor subtype can block the most remarkable early alterations seen in diabetic glomerulopathy. Furthermore, using models of chronic kidney injury it was demonstrated that fibrosis can also be blocked using treatment with the antagonist of A2B receptor subtype. This review highlights these findings that correlate the activity of a low affinity adenosine receptor with an increase in the ligand availability in the pathological state. In addition, we discuss the possible therapeutic interventions of adenosine signaling with regards to DN treatment.

Litterfall, litter decomposition and nitrogen mineralization in old-growth evergreen and secondary deciduous Nothofagus forests in south-central Chile

Los ecosistemas forestales del sur de Chile presentan un gran valor ecologico pues constituyen una de las mayores areas del hemisferio Sur con existencias de bosques templados lluviosos. Estan sometidos a procesos de deforestacion, invasion de especies exoticas, fragmentacion e incremento de depositacion de nitrogeno (N) atmosferico. Para apoyar su manejo sustentable se requiere de mayor conocimiento en el ciclo de nutrientes de estos ecosistemas. Se estudia la dinamica de nutrientes en cuatro sitios de bosques lluviosos valdivianos de la precordillera de los Andes, centro-sur de Chile: un bosque siempreverde de antiguo crecimiento pristino y otro alterado, un bosque caducifolio secundario con manejo silvicola y otro sin. Durante el periodo octubre 2002 -septiembre 2006, se estimaron (i) masa de la hojarasca (cuatro anos) y contenido de nutrientes de la hojarasca (un ano), (ii) descomposicion y dinamica de nutrientes de hojarasca (un ano) y de la corteza de Saxegothaea conspicua, y (iii) mineralizacion neta de nitrogeno (N-min) en el suelo in situ (un ano). El aporte de hojarasca en los cuatro sitios fluctua desde 3.5 hasta 5.8 ton ha-1 ano-1, y es temporalmente menor en bosque caducifolio manejado, respecto del caducifolio sin manejo. Ademas, presentan una estacionalidad en los siempreverdes que es diferente, respecto de los deciduos. La hojarasca se descompone mas rapidamente (promedio 32 % perdida de masa despues de un ano) que la corteza (8 %), pero no se presentaron diferencias significativas en la hojarasca. El N neto en la hojarasca de los bosques siempreverdes disminuye durante la descomposicion, pero se incrementa en la hojarasca de los deciduos. La N-mineralizacion neta del suelo fue completa en el bosque siempreverde pristino, intermedia en los bosques deciduos y el mas baja en el bosque siempreverde alterado. Dada la ausencia de replicas en las parcelas, no puede ser demostrado el impacto definido del tipo de bosque o regimen de manejo en el ciclo interno de nutrientes. Sin embargo, los resultados sugieren que el manejo silvicola puede afectar el reciclaje de nutrientes por la alteracion en la composicion de especies y estructura del bosque, aun cuando en el bosque secundario deciduo una extraccion selectiva de madera en tiempo reciente (cinco anos), no afecta la descomposicion de la hojarasca o los montos de mineralizacion del nitrogeno.

Actividad biológica del suelo en dos bosques de Nothofagus del centro sur de Chile

Los bosques templados pristinos del sur de Chile tienen un bajo ingreso de nitrogeno (N) via depositacion atmosferica, por lo que la productividad del ecosistema depende principalmente del reciclaje interno de nutrientes, contenido en la materia organica del suelo (MOS). Se postula que existen diferencias en la actividad biologica del suelo entre un bosque secundario de Nothofagus obliqua de la Depresion Intermedia en Chile, influenciado por la actividad agricola-ganadera y condiciones microclimaticas templadas favorables para la descomposicion de la MOS, al comparar con un bosque pristino de Nothofagus betuloides de la Cordillera de los Andes, con microclima extremo. El presente estudio compara la tasa de mineralizacion de carbono (C-min), N (N-min) y las actividades enzimaticas del suelo (deshidrogenasas y fosfatasa acida), entre ambos bosques templados y su correlacion con la temperatura del suelo. Las mediciones bimensuales se realizaron durante un ciclo estacional. MANOVA mostro que las variables estudiadas fueron significativamente diferentes entre los bosques (Wilks Lambda, F 4; 55 = 20,2, p = 0,000) y durante los meses a traves del periodo de estudio (Wilks Lambda, F 76; 148 = 118,9, p = 0,000), siendo los menores valores para el bosque de N. betuloides. El comportamiento de las variables de actividad biologica con la temperatura del suelo fue diferente entre ambos ecosistemas. Los menores valores observados en el bosque de N. betuloides, se deberian a: las condiciones rigurosas del clima de montana, caracteristicas cuali - cuantitativas de la hojarasca y su velocidad de descomposicion, que pueden restringir la actividad de la biota y en especial, los microorganismos del suelo. Sin embargo, la temperatura del suelo, unica variable microclimatica considerada, no puede predecir o explicar toda la variacion de las actividades biologicas del suelo en los bosques estudiados