Acta Biológica Colombiana

LA COMPETENCIA DEL OVOCITO: QUÉ, CÓMO Y CUÁNDO

La producción de embriones in vitro ha sido una herramienta útil para el desarrollo de técnicas como la clonación y la transgénesis, que han revolucionado los campos de la ciencia y la tecnología. La técnica básica para la maduración, fertilización y cultivo in vitro de los embriones produce, desde sus inicios, bajas tasas de desarrollo hasta el estadío de blastocisto con índices reducidos de viabilidad de los mismos. Los avances en el conocimiento de la dinámica celular durante estos procesos condujo a la hipótesis, de que la maduración, entendida como el reinicio del ciclo meiótico, la reorganización del ooplasma y la regulación de la expresión génica, juegan un papel fundamental para sustentar el desarrollo temprano de los embriones, esta capacidad de lograr el desarrollo se ha denominado competencia. La adquisición de la competencia nuclear y citoplásmica ocurre durante dos fases claras del desarrollo del ovocito: la primera, de crecimiento, donde ocurren arreglos moleculares y reorganización de organelas en el ooplasma, y la segunda fase, donde ocurre el reinicio de la meiosis para lograr finalmente el número haploide de cromosomas que se complementarán con los paternos para el desarrollo del nuevo individuo. Esta revisión tiene por objeto describir los procesos celulares y moleculares que conllevan a la adquisición de la competecia del ovocito, se incluyen: la maduración citoplasmática, el reinicio de la meiosis y las interacciones entre el ovocito, las células del cúmulus y el fluido folicular. El tema es presentado en tres partes: 1. el desarrollo del complejo folicular,2. El crecimiento del ovocito y la remodelación intracelular y 3. La maduración nuclear. Se concluye presentando un modelo de comunicación y regulación intercelular, para explicar como este intrincado complejo que involucra diferentes rutas de señalización conducen a la adquisición de la competencia.

The in vitro production of embryos has been a useful tool for the development of techniques such as cloning and transgenesis, which have revolutionized the fields of science and technology. The basic technique for maturation, fertilization and in vitro culture of embryos produced from the beginning, low rates of development to the blastocyst stage and reduced viability of these. Advances in the understanding of cellular dynamics during these processes led to the hypothesis that the maturation, defined as the resumption of the meiotic cycle, ooplasma reorganization and regulation of gene expression, play a key role in sustaining early development on the embryos, this ability to achieve development is called competence. The acquisition of nuclear and cytoplasmic competition takes place over two clear phases of development of the oocyte, the first is the growth, where occur molecular arrangements and organelles reorganization into the ooplasma and the second phase, in which ocurr the restart of meiosis to achieve finally the haploid number of chromosomes that will be complemented by the paternal to the development of a new individual. The aim of this review is to describe the cellular and molecular processes that lead to the acquisition of competence of the oocyte, including: cytoplasmic maturation, resumption of meiosis and the interactions between the oocyte, cumulus cells and follicular fluid. The subject is presented in three parts: 1. follicular development of the complex, 2. Oocyte growth and intracellular remodeling and 3. Nuclear maturation. It concludes with a model of intercellular communication and regulation, to explain this intricate complex as it involves different signaling pathways.

MECANISMOS DE SALIDA DE PARÁSITOS INTRACELULARES DE SU CÉLULA HOSPEDERA

Algunos parásitos intracelulares durante la infección en hospederos vertebrados se localizan al interior de sus células hospederas en un compartimiento intracelular rodeado por membrana denominado vacuola parasitófora. Para el sostenimiento e incremento de las infecciones causadas por estos parásitos es necesario que se dé un evento de liberación/salida de las formas infectivas, para que estas reinicien la infección en nuevas células. Para dicho fenómeno de liberación se han planteado dos mecanismos básicos: 1. la salida se da por eventos de ruptura de la membrana de la vacuola parasitófora (MVP) y de la membrana plasmática de la célula hospedera y/o 2. la salida se da por un proceso de fusión entre la MVP y la membrana de la célula hospedera, de forma que la luz de la VP y el espacio extracelular se hacen continuos, permitiendo la liberación del parásito. En esta revisión se presenta la evidencia que apoya estos modelos en bacterias y protozoarios intracelulares obligatorios, con especial énfasis en la salida de Leishmania.

Some intracellular parasites inhabit intracellular compartments known as parasitophorous vacuoles. To maintain and amplify infection, infective forms of the parasite must exit from the host cell to infect new cells. During parasite egress, two main mechanisms have been proposed: lysis of the membranes of the parasitophorus vacuole and the plasma membrane of the cell host, or fusion of these two membranes providing continuity between the lumen of the parasitophorous vacuole and the extracellular compartment. In this review we present evidence supporting these models for intracellular parasites of human importance with particular emphasis on Leishmania exit.

DEFENSINAS DE PLANTAS Y SU USO POTENCIAL COMO CONTROLADORES DE PLAGAS EN LA AGRICULTURA

RESUMEN Las plantas, al igual que todos los organismos de la naturaleza, poseen elaborados sistemas de defensa contra patógenos, que pueden ser físicos y químicos, y producirse de forma constitutiva e inducida. Dentro de las barreras químicas inducidas se encuentra el grupo de proteínas de bajo peso molecular denominadas péptidos antimicrobianos (AMPs), al cual pertenecen las defensinas, péptidos con peso molecular entre 5 a 7 kDa, punto isoeléctrico de 9, y longitud de 45 a 55 aminoácidos; que tienen la capacidad de inhibir efectivamente el crecimiento de microorganismos fitopatógenos, en su mayoría hongos, y además, generan resistencia a condiciones abióticas de estrés en plantas. Este texto pretende realizar una descripción clara y actual de las características e investigaciones recientes con relación a las defensinas de plantas y sus más destacados usos en el control de patógenos en cultivos de importancia económica. Se plantea además la necesidad de profundizar en el conocimiento de dichas proteínas para su uso en estrategias de control tales como la producción de plantas y microorganismos transgénicos.

ABSTRACT Plants, as all organisms in nature, have elaborate systems of defense against pathogens; which can be physical or chemical and produced in a constitutive and induced way. Among the induced chemical barriers, there is a group of low molecular weight proteins, known as antimicrobial peptides (AMPs). These peptides include defensins, which are peptides with a molecular weight about 5 to 7 kDa, isoelectric point of 9, and length of about 45 to 55 amino acids. Likewise, they have the ability to avoid the growth of phytopathogenic microorganisms, mainly funguses. Moreover, these peptides create resistance to abiotic conditions of stress in plants. This manuscript seeks to make a clear and current description about the recent characteristics and researches related to plant defensins and their most significant uses in pathogens management in crops of economical relevance. It also intends to go deep into the study of such proteins in order to use them as a control strategy, such as production of transgenic plants and microorganisms.

PARTICIÓN DE MICROHÁBITATS ENTRE ESPECIES DE BUFONIDAE Y LEIUPERIDAE (AMPHIBIA: ANURA) EN ÁREAS CON BOSQUE SECO TROPICAL DE LA REGIÓN CARIBE-COLOMBIA

RESUMEN Se analizó la partición de microhábitats de cinco especies de anuros pertenecientes a las familias Bufonidae (Rhinella marina, R. granulosa), y Leiuperidae (Engystomops pustulosus, Pleurodema brachyops y Pseudopaludicola pusilla) en seis localidades del Caribe colombiano con fragmentos de bosque seco tropical y diferentes usos de suelo. Se identificaron 29 microhábitats. Los más usados fueron charco de agua permanente de potreros con árboles (CPPA) y potreros inundables sin árboles (PISA). La especie que mayor cantidad de microhábitats utilizó, fue E. pustulosus. No hubo especialistas en el uso de estos ambientes. Se presentaron diferencias en el uso de este recurso a escalas regional y local. La dinámica de uso de los microhábitats estuvo influenciada por las variaciones climáticas del bosque seco tropical. Existió partición de microhábitats como mecanismo de coexistencia en estas especies para época seca y no ocurre en época de lluvias.

ABSTRACT We analyzed partitioning of microhábitats by five species of frogs in the families Bufonidae (Rhinella marina, R. granulosa), and Leiuperidae (Engystomops pustulosus, Pleurodema brachyops and Pseudopaludicola pusilla) in six different localities of the Colombian Caribean with tropical dry forest fragments and different land uses. We identified 29 types of microhábitats; permanent ponds in pastures with trees (CPPA) and flooded pastures without trees (PISA) were the most important environmental used. Engystomops pustulosus used the must microhábitats, and none are used by specialist species. Thus, differences in the use of resource on regional and local scales appeared. Dynamics of microhábitat uses was influenced by the climatic variations of the tropical dry forest. Microhábitats distribution as a mechanism of coexistence in these species is implemented for dry season but in rainfall season this mechanism not exists.

BIOLOGÍA REPRODUCTIVA DEL LISO Rhamdia quelen (PISCES: HEPTAPTERIDAE) EN EL RÍO SINÚ, COLOMBIA

RESUMEN Se estudió la biología reproductiva del Liso (Rhamdia quelen) en el río Sinú. Los peces fueron colectados entre enero y diciembre del 2005, con tallas y pesos entre 15,5 -37 cm de longitud total (LT) y 28 -486 g de peso total. Las gónadas se conservaron en solución Gilson, se utilizó la escala de Vazzoler y se estimó proporción sexual, índices de madurez sexual, época de desove, talla media de madurez sexual, diámetro de ovocitos y fecundidad. Se evaluaron 207 hembras, 130 machos y un indiferenciado, con proporción sexual hembra: macho de 1,6:1, diferente a lo esperado. La talla media de madurez fue estimada en 24 cm LT para sexos combinados, el diámetro promedio de los ovocitos fue de 963 µm y la fecundidad promedio fue estimada en 26.305 ovocitos, con ecuación de mejor ajuste F=2960,61 WG 0,88, r=0,94, n=125. El Liso es un pez con tipo de desarrollo ovocitario asincrónico en más de dos grupos, con desoves parciales durante todo el año.

ABSTRACT The reproductive biology of Liso (Rhamdia quelen) in the Sinu river was studied. The fishes were collected between January and December 2005, with lengths ranging 15,5 -37 cm of total length (TL) and 28 - 486 g of total weight. The gonads were placed in Gilson solution, the Vazzoler scale was applicated and sexual proportion, sexual maturity index, spawning season, the length at first maturity, ovocitess diameter and fecundity were estimated; 207 females, 130 males and 1 undifferentiated were evaluated, with sexual proportion female: male of 1,6:1, different from expected. The length at first maturity was estimated in 24 cm TL for combined sexes; average ovocitess diameter was 963 mm and average fecundity was estimated in 26.305 ovocites, with better equation F=2960,61 0,88, r=0,94, n=125. The Liso is a fish with asynchronous oocyte development in more than two groups, with partial spawning throughout the year.

APLICACIÓN DE SALES DE TETRAZOLIO DE NUEVA GENERACIÓN (XTT) PARA LA ESTIMACIÓN DE LA DENSIDAD DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE HIDROCARBUROS EMPLEANDO LA TÉCNICA DEL NÚMERO MÁS PROBABLE

El presente estudio evaluó el desempeño de dos sales de tetrazolio, una tradicional: INT y una de nueva generación: XTT, para estimar la densidad de microorganismos degradadores de hidrocarburos (HCs) en suelos empleando la técnica del Número Más Probable (NMP). Se analizaron 96 muestras de suelo provenientes de la Ecorregión Cafetera de Colombia. Los microorganismos fueron recuperados en agar mínimo de sales en atmósfera saturada de HCs y la capacidad degradadora fue confirmada por repiques sucesivos utilizando diesel como fuente de carbono. No se observaron diferencias significativas en los recuentos de microorganismos degradadores obtenidos con las dos sales (t de Student, p < 0,05), pero el XTT permitió mejor visualización de los pozos positivos dada la solubilidad del producto reducido, mientras que el INT produjo precipitación, debido al formazán insoluble generado, dificultando su lectura. Se obtuvo un mayor porcentaje de aislamientos empleando XTT (67%), lo cual podría indicar que el tipo de sal es determinante en la viabilidad de estas bacterias. Adicionalmente, se evaluó el límite de detección celular, las condiciones óptimas de concentración de XTT y el tiempo de incubación necesario para la detección de actividad degradadora utilizando la cepa Acinetobacter sp. El aumento en la concentración de XTT de 0,5 mM a 2 mM y el tiempo de incubación tuvieron un efecto inhibitorio y favorable respectivamente, en la recuperación de células viables, adicionalmente, límite de detección de la técnica fue de 10² UFC/ml.

The objective of this study was to evaluate the performance of two tetrazolium indicators: a traditional one: INT and a new generation one: XTT, for the estimation of hydrocarbon (HC) degrading microorganism s density using the Most Probable Number Technique (MPN). Ninety six composite soil samples were taken and analyzed from Ecorregión Cafetera Colombiana. Degrading microorganisms were recovered in minimum salt medium with saturated HC atmosphere. Degrading HC capacity of the microorganisms was confirmed by successive subcultures in the same medium using diesel as only carbon source. Counts obtained with the two salts were not significantly different (Student t test, p < 0,05) but XTT allowed an easier visualization of positive wells due to product solubility of the reduce product. A greater percentage of isolates was obtained using XTT (67%), which suggests that salt type is relevant for recovering of these microorganisms. Additionally, cell detection limit, optimal conditions of XTT concentration and incubation times for detection of activity were evaluated. This evaluation was performed by means of microplate format for hydrocarbon degrading microorganisms using Acinetobacter sp. An inhibitory effect was observed in the recovering of cultivable cells when XTT concentrations increased from 0,5 mM to 2 mM. Incubation time favored this recovering. Detection limit of this technique was established at 10² UFC/ml. Production of the XTT-formazan was positively related with initial cell concentration and negatively with incubation time.

DINÁMICA ESPACIAL DE CRUSTÁCEOS DECÁPODOS ASOCIADOS A CÉSPEDES ALGALES EN EL DEPARTAMENTO DE CÓRDOBA, CARIBE COLOMBIANO

Se realizó un estudio de la dinámica espacial de los crustáceos decápodos asociados a céspedes algales en los municipios de Moñitos, Puerto Escondido y Los Córdobas, Caribe colombiano. Se efectuaron cuatro muestreos trimestrales entre agosto de 2006 y julio de 2007 en cinco puntos de muestreo; dos en Moñitos, dos en Puerto Escondido y uno en Los Córdobas. Para la recolección de los especímenes se delimitó un cuadrante de 625 cm² con cinco repeticiones dispuestas al azar en cada punto de muestreo. Las macroalgas fueron separadas desde su disco de fijación al sustrato y conservadas en bolsas plásticas. Los crustáceos decápodos se conservaron en alcohol al 70%. Se identificó un total de 27 especies de crustáceos decápodos asociadas a los céspedes algales, agrupadas en 13 familias y 19 géneros, registrándose por primera vez Hippolyte pleuracanthus para el Caribe colombiano. Con base en el análisis de clasificación (UPGMA), se determinó que la estructura de las poblaciones de decápodos está relacionada con las características del sustrato rocoso y la composición algal, indicando que las diferencias en las poblaciones son consecuencia de una escala espacial. Los resultados indicaron que de las 27 especies identificadas, Epialtus bituberculatus registró el mayor porcentaje de abundancia (65,7%), seguida de Pachygrapsus transversus (6,2%), Eurypanopeus abbreviatus (3,8%), Acanthonyx petiverii (3,6%), Panopeus sp1. (3,6%) y Panopeus sp2. (3,4%). El resto de las especies aportaron una abundancia ≤2,2%.

A spatial scale study of decapods crustacean associated with algal assemblages was conducted at Moñitos, Puerto Escondido and Los Córdobas, Colombian Caribbean. During August of 2006 and July of 2007 were realized four samplings in five station; two in Moñitos, two in Puerto Escondido and one in Los Cordobas. A quarter of 625 cm2 was used to collect the species with five repetitions which were chosen at random, in each station. To separate the macroalgae from hold fast, it was used palette knife. The decapods crustaceans were separate in a plastic recipient, and those were preserved in alcohol at 70%, in bottles of plastic which were carefully named. 27 species of decapods associated with algae assemblages were reported, grouped in 13 families and 19 genera. Hippolyte pleuracanthus was registered for first time for the Colombian Caribbean. According to the classification analyses (UPGMA), it was found that the structure of the decapods crustacean were related with characteristic rocky line and algae assemblages, indicating that the differences in the population were consequences of a spatial patterns. The results indicated that of the 27 species identified, Epialtus bituberculatus recorded the highest percentage of abundance (65.7%), followed by Pachygrapsus transversus (6,2%), Eurypanopeus abbreviatus (3,8%), Acanthonyx petiverii, Panopeus sp1. (3,6%) and Panopeus sp2. (3,4%). The rest of the species provided an abundance ≤ 2.2%.

CARACTERIZACIÓN DE BACTERIAS DIAZOTRÓFICAS ASIMBIÓTICAS ASOCIADAS AL EUCALIPTO (Eucalyptussp.) EN CODAZZI, CESAR (COLOMBIA)

Se evaluó el efecto de las épocas climáticas (lluvia y sequía) y del estrato de la muestra (suelo rizosférico, raíces y hojas) sobre la población de los géneros Azotobacter, Beijerinckia, Derxia, Azospirillum, Herbaspirillum, Gluconacetobacter y Burkholderia en el Eucalipto (Eucalyptus sp.). Así mismo, se evalúo su capacidad en la producción de compuestos indólicos como promotores del crecimiento vegetal y su actividad de reducción de acetileno como indicador de la fijación biológica de nitrógeno. Los resultados no registraron diferencias estadísticas significativas en el test de Tukey (P ≤ 0.05) en la población con respecto a la época climática. Con respecto al estrato de muestra, los aislamientos tentativos de Herbaspirillum sp. y Azospirillum sp. presentaron diferencias significativas en suelo rizosférico y raíces. Se obtuvieron 44 aislamientos de los cuales se agruparon por caracterización fenotípica como: 14 presuntivos de Beijerinckia sp., 12 de Azotobacter sp., ocho de Derxia sp., cuatro de Herbarpirillum sp., cinco de Azospirillum sp., uno de Gluconacetobacter sp. y uno de Burkholderia sp. Por su alto potencial fueron seleccionados y criopreservados los aislamientos C27, C26 y C25, las cuales presentaron los mejores valores de eficiencia in vitro, superando valores de producción de las cepas de referencia utilizadas (A. chroococcum (AC1) y A. brasilense (SP7)).

The effect of climatic seasons (rainy and dry) and the stratum sample (rhizospheric soil, roots and leaves) the population of the genera Azotobacter, Beijerinckia, Derxia, Azospirillum, Herbaspirillum, Gluconacetobacter and Burkholderia in soil rhizosphere, roots and leaves of Eucalyptus (Eucalyptus sp.). It also assesses their ability to produce indoles compounds as plant growth promoters and their acetylene reduction activity as an indicator of biological fixation of nitrogen. The results showed no statistically significant differences in the Duncan test (P ≤ 0.05) in the population with respect to the climate epoch, suggesting that these bacteria are able to tolerate stress conditions by different physiological mechanisms. With respect to the stratum sample isolates attempts of Herbaspirillum sp. and Azospirillum sp. significant differences in rhizospheric soil and roots. We obtained 44 isolates of which were grouped by phenotypic characterization as 14 suspected of Beijerinckia sp., 12 Azotobacter sp., 8 Derxia sp., 4 Herbaspirillum sp., 5 Azospirillum sp., 1 Gluconacetobacter sp. and 1 Burkholderia sp. Due to their high potential were selected isolates C27, C26 and C25. These four strains present the best values of efficiency in vitro, exceeding production values of the reference strains used (A. chroococcum (AC1) and A. brasilense (SP7)).

INFLUENCIA DE LA FASE LUNAR EN LAS TASAS DE CAPTURA DE Selar crumenophthalmus (CARANGIDAE) EN EL CARIBE DE COLOMBIA. UNA APROXIMACIÓN POR MODELOS LINEALES GENERALIZADOS

Las tasas de captura de Selar crumenophthalmus provenientes de los desembarcos registrados en el norte del mar Caribe de Colombia fueron analizadas y estandarizadas mediante Modelos Lineales Generalizados (MLG). Se utilizó información colectada entre 1994 y 2001. Los factores que se utilizaron como predictores lineales fueron: año, mes, código lunar, sector geográfico, y estrato de profundidad. Las mayores tasas de captura fueron detectadas durante los dos días de luna nueva máxima en el sector del Parque Nacional Natural Tayrona, lo cual indica que la mayor disponibilidad del recurso, dado su hábito nocturno y fototaxis positiva, está muy localizada en el tiempo. Esta condición ha de incorporarse en los esquemas de ordenamiento, una vez que facilita la implementación de mecanismos de control pesquero. Se registró una disminución de la tasa de captura en los últimos dos años del periodo examinado, tendencia que sugiere el deterioro de la abundancia poblacional de este recurso, hasta ahora considerado fuera de riesgo de sobreexplotación. En pesquerías multiespecíficas, explicar la abundancia poblacional con tasas de captura estimadas incluyendo solo datos de lances que registren la especie analizada, puede derivar en una conclusión conceptual y cuantitativamente incorrecta.

Catch rates of Selar crumenophthalmus in the landings belonging from the north of the Caribbean Sea off Colombia were analyzed and standardized with Generalized Lineal Models (GLM). Information collected between 1994 and 2001 was used. The factors used as lineal predictors were: year, month, Moon phases, geographic sector, and depth. The highest catch rates were detected during the two days 100% New Moon in the Tayrona National Natural Park, which indicates that the availability of the resource, because its nocturne habit and positive phototaxis, is located in the time. This condition should be incorporates in management schemes, since facilitates the implementation of fishing control strategies. A diminution of the catch rate was registered in the last two years; tendency that suggests the deterioration of the population abundance of this species, until now considered without over-exploitation risk. In multispecies fishing grounds, explanation of the population abundance with catch rates estimated with only data of hauls that recorded the analyzed species can derive in a conceptual and quantitatively incorrect conclusion.

ESTUDIO MORFOMÉTRICO DEL LAGO GUATAVITA (COLOMBIA)

En el lago Guatavita se estudiaron sus características morfométricas con el objeto de analizar las implicaciones de la morfología sobre su funcionamiento y discutir algunas hipótesis que existen sobre el origen del lago. El lago presenta una cubeta con una forma cónica, bajo desarrollo del perímetro, profundidad máxima de 30 m y profundidad relativa de 7,9%. La curva hipsográfica indica que el lago presenta un aumento constante del área de la sección con respecto a la profundidad. La forma del lago promueve una estratificación térmica que se mantiene durante ocho meses del año, un hipolimnio hipóxico y un fuerte gradiente en la conductividad y en la concentración de amonio. Estos resultados indican un papel muy importante de la profundidad sobre las características físicas y químicas del lago que a su vez determinan la dinámica de las comunidades biológicas y una baja productividad fitoplanctónica.

Morphometric characteristics of the Lake Guatavita were investigated in order to disclose possible connections with its ecological functioning and discuss some hypotheses that exist about the origin of this lake. The lake has a basin with a conical shape, low perimeter development, maximum depth of 30 m and relative depth of 7.9%. The hypsographic curve reveals a constant increase of the sectional area with depth. The lake shape promotes a permanent thermal stratification during eight months of the year with a hypoxic hypolimnion and a strong vertical gradient in the conductivity and ammonium concentration. These results indicate an important role of depth on the physical and chemical lake characteristics which in turn explain the dynamics of biological communities and are responsible for a relatively low phytoplankton primary productivity.

CARACTERIZACIÓN SEROLÓGICA Y MOLECULAR DE POTYVIRUS ASOCIADOS A LA VIROSIS DEL TOMATE DE ÁRBOL EN ANTIOQUIA (COLOMBIA)

El tomate de árbol (Solanum betaceum) es una fruta andina altamente nutritiva, con propiedades organolépticas únicas para el procesamiento industrial y el mercado internacional. En Antioquia, Colombia, este cultivo presenta diferentes problemas fitosanitarios, siendo especialmente limitante la Virosis, causada por un complejo viral del que hacen parte entre otras, especies del género Potyvirus. En este trabajo se evaluaron mediante pruebas de ELISA los niveles de incidencia de este grupo viral en cultivos de siete zonas del departamento de Antioquia y se determinó la identidad taxonómica de dos de los potyvirus asociados al cultivo. Las pruebas serológicas muestran la presencia de potyvirus en seis de las siete zonas evaluadas, alcanzando niveles superiores al 80% de incidencia, siendo la excepción los cultivos del municipio de Jardín (8%). Pruebas serológicas con anticuerpos específicos para PVY, identificaron a este virus como uno de los presentes en algunas de las muestras sintomáticas colectadas; mientras que análisis de secuencias de amplicones obtenidos mediante RT-PCR, detectaron un nuevo potyvirus, para el que se propone el nombre Tamarillo Leaf Malformation Virus (TaLMV), aunque es necesario completar la secuencia de su genoma para confirmar la validez de esta hipótesis taxonómica. Esta investigación representa un avance importante en el conocimiento que se tiene en Colombia sobre los agentes causales virales del tomate de árbol. Sin embargo, es necesario profundizar en aspectos como los mecanismos de transmisión de estos virus y los efectos individuales y de su interacción sobre las variedades de este cultivo en el país.

Tomato tree (Solanum betaceum) is an andean fruit which, due to its high nutricious value and unique organoleptic properties, has very good potential for industrial processing and international marketing. In Antioquia, Colombia, this crop faces several phytosanitary problems, of which viral infections by species of the Potyvirus genus are the most limiting. In this work, potyvirus incidence levels was evaluated in seven regions of the Antioquia province using the ELISA assay. The taxomical identity of two potyvirus associated with this crop was also determined. Serological tests demonstrate the overall presence of potyvirus in six regions, with incidence levels above 80%. The only exception was the municipality of Jardin with an incidence of only 8%. Serological test specific to PVY virus, revealed its presence in many of the infected plants. DNA sequencing of RTPCR amplicons also showed the presence of a new potyvirus for which we propose the name Tamarillo Leaf Malformation Virus (TaLMV). However, to corroborate this taxonomical hypothesis it is necessary to complete the genome sequence of TaLMV. This research represents an important advance in the knowledge of viruses infecting tomato tree. However, future investigations are required to deepen further into the individual effects of each virus as well as the transmission mechanisms and interactions with different varieties of tomato tree.

Clasificación automática de IRM estructural para el diagnóstico de enfermedades neurodegenerativas

This paper presents an automatic approach which classifies structural Magnetic Resonance images into pathological or healthy controls. A classification model was trained to find the boundaries that allow to separate the study groups. The method uses the deformation values from a set of regions, automatically identified as relevant, in a process that selects the statistically significant regions of a t-test under the restriction that this significance must be spatially coherent within a neighborhood of 5 voxels. The proposed method was assessed to distinguish healthy controls from schizophrenia patients. Classification results showed accuracy between 74% and 89%, depending on the stage of the disease and number of training samples.

Este artículo presenta un método automático para la clasificación de individuos en grupos patológicos o controles sanos haciendo uso de imágenes de resonancia magnética. El método propuesto usa los valores de deformación del sujeto analizado a un cerebro plantilla, para entrenar un modelo de clasificación capaz de identificar las fronteras que separan los grupos de estudio en un espacio de características dado. Con el fin de reducir la dimensionalidad del problema, un conjunto de regiones relevantes es automáticamente extraído en un proceso que selecciona las regiones estadísticamente significativas en una prueba t-student, con la restricción de mantener coherencia en dicha significancia en una vecindad de 5 voxeles. El método propuesto fue evaluado en la clasificación de pacientes con esquizofrenia y sujetos sanos. Los resultados mostraron un desempeño entre el 74 y el 89%, el cual depende principalmente del número de muestras empleadas para el entrenamiento del modelo.

ANOTACIÓN SEMÁNTICA DE IMÁGENES MÉDICAS

El uso de ontologías para facilitar la anotación semántica de imágenes médicas ha sido un enfoque ampliamente utilizado. Una limitación particular de este enfoque, es el reducido número de ontologías con un alto nivel de completitud, debido en parte, a la dificultad que representa su evolución. En este artículo se propone un método que facilita la evolución de ontologías a partir de las contribuciones hechas por expertos de dominio mediante el etiquetado social de imágenes médicas. El método guía el proceso colaborativo durante el descubrimiento del cambio. Adicionalmente, se presenta una herramienta construida sobre Web Protégé para dar soporte al método propuesto.

The use of ontologies to facilitate semantic annotation of medical images has been a widely used approach. A particular limitation of this approach is the lack of ontologies with a high level of completeness, mainly because the problem that ontology evolution represent. This article proposes an approach that facilitates the evolution of ontologies from the contributions made by domain experts through social tagging of medical images. The method guides the collaborative process during the discovery of change. Additionally, we present a tool build on Web Protégé to support the proposed method.

ADAPTACIÓN DEL ALGORITMO MARACAS PARA SEGMENTACIÓN DE LA ARTERIA CARÓTIDA Y CUANTIFICACIÓN DE ESTENOSIS EN IMÁGENES TAC

En este artículo se describen las adaptaciones hechas al algoritmo MARACAS para segmentar y cuantificar estructuras vasculares en imágenes TAC de la arteria carótida. El algoritmo MARACAS, que está basado en un modelo elástico y en un análisis de los valores y vectores propios de la matriz de inercia, fue inicialmente diseñado para segmentar una sola arteria en imágenes ARM. Las modificaciones están principalmente enfocadas a tratar las especificidades de las imágenes TAC, así como la presencia de bifurcaciones. Los algoritmos implementados en esta nueva versión se clasifican en dos niveles. 1. Los procesamientos de bajo nivel (filtrado de ruido y de artificios direccionales, presegmentación y realce) destinados a mejorar la calidad de la imagen y presegmentarla. Estas técnicas están basadas en información a priori sobre el ruido, los artificios y los intervalos típicos de niveles de gris del lumen, del fondo y de las calcificaciones. 2. Los procesamientos de alto nivel para extraer la línea central de la arteria, segmentar el lumen y cuantificar la estenosis. A este nivel, se aplican conocimientos a priori sobre la forma y anatomía de las estructuras vasculares. El método fue evaluado en 31 imágenes suministradas en el concurso Carotid Lumen Segmentation and Stenosis Grading Grand Challenge 2009. Los resultados obtenidos en la segmentación arrojaron un coeficiente de similitud de Dice promedio de 80,4% comparado con la segmentación de referencia, y el error promedio de la cuantificación de estenosis fue 14,4%.

This paper describes the adaptations of MARACAS algorithm to the segmentation and quantification of vascular structures in CTA images of the carotid artery. The MARACAS algorithm, which is based on an elastic model and on a multi-scale eigen-analysis of the inertia matrix, was originally designed to segment a single artery in MRA images. The modifications are primarily aimed at addressing the specificities of CT images and the bifurcations. The algorithms implemented in this new version are classified into two levels. 1. The low-level processing (filtering of noise and directional artifacts, enhancement and pre-segmentation) to improve the quality of the image and to pre-segment it. These techniques are based on a priori information about noise, artifacts and typical gray levels ranges of lumen, background and calcifications. 2. The high-level processing to extract the centerline of the artery, to segment the lumen and to quantify the stenosis. At this level, we apply a priori knowledge of shape and anatomy of vascular structures. The method was evaluated on 31 datasets from the Carotid Lumen Segmentation and Stenosis Grading Grand Challenge 2009. The segmentation results obtained an average of 80:4% Dice similarity score, compared to reference segmentations, and the mean stenosis quantification error was 14.4%.

SEGMENTACIÓN DE IMÁGENES DE RESONANCIA MAGNÉTICA EN CONTRASTE DE FASE PARA EL ESTUDIO DE LA DINÁMICA DEL LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO PERIMEDULAR

La imagen de resonancia magnética en contraste de fase permite estudiar la dinámica del líquido cefalorraquídeo (LCR) perimedular de manera cuantitativa. Sin embargo la anatomía propia del espacio subaracnoideo dificulta la segmentación del LCR debido a la presencia de estructuras vasculares y nervios raquídeos. El objetivo de este trabajo es describir un método de segmentación semiautomático para el estudio de la dinámica del LCR perimedular. El proceso se inicializa con un punto semilla dentro de la región a analizar. El algoritmo crea un mapa de correlación, calcula un valor de umbral y clasifica píxeles de LCR combinando diversas características temporales del comportamiento del flujo como atributos de entrada a un algoritmo k-medias. Un observador llevó a cabo diez veces la segmentación en cinco sujetos sanos y se calculó el volumen por ciclo y el área en el espacio perimedular C2C3. Las variaciones de las medidas fueron evaluadas como una estimación de la reproducibilidad del método. Para esto se calculó el coeficiente de variación. La variabilidad de las medidas fue menor del 5%. El método facilita la cuantificación del LCR perimedular. En 16 sujetos sanos se cuantificó el volumen por ciclo de LCR y el área en el espacio C2C3 y cisterna prepontina.

Phase contrast magnetic resonance imaging allows studying quantitatively the perimedullary cerebrospinal fluid (CSF) dynamics. However, the anatomy of the subarachnoid space difficults the segmentation of CSF due to the presence of vascular structures and spinal nerves. The aim of this paper is to describe a semiautomatic segmentation method for the study of the perimedullary CSF dynamics. The process is started with a seed point within the region to analyze. The algorithm creates a correlation map, calculates a threshold value and classifies pixels of CSF combining different temporal characteristics of flow behavior as input attributes to a k-means algorithm. One observer carried out ten times the segmentation of the cervical images in 5 healthy subjects; stroke volume and area were calculated. The variability of the obtained measurements was evaluated as an estimation of the reproducibility of the method. For this the coefficient of variation was calculated. The variability of the measurements was less than 5%. The method facilitates the quantification of perimedullary CSF. Stroke volume and the area at C2C3 space and prepontine cistern were measured in 16 healthy subjects.

Sistema para acceder una colección de imágenes histológicas mediante estrategias basadas en el contenido

Histology images are an important resource for research, education and medical practice. The availability of image collections with reference purposes is limited to printed formats such as books and specialized journals. When histology image sets are published in digital formats, they are composed of some tens of images that do not represent the wide diversity of biological structures that can be found in fundamental tissues. Making a complete histology image collection available to the general public having a great impact on research and education in different areas such as medicine, biology and natural sciences. This work presents the acquisition process of a histology image collection with 20,000 samples in digital format, from tissue processing to digital image capturing. The main purpose of collecting these images is to make them available as reference material to the academic comunity. In addition, this paper presents the design and architecture of a system to query and explore the image collection, using content-based image retrieval tools and text-based search on the annotations provided by experts. The system also offers novel image visualization methods to allow easy identification of interesting images among hundreds of possible pictures. The system has been developed using a service-oriented architecture and allows web-based access in http://www.informed.unal.edu.co

Las imágenes histológicas son un importante recurso para la investigación, la educación y la práctica médica. La disponibilidad de imágenes individuales o colecciones de imágenes de referencia está limitada a formatos impresos como libros y revistas científicas. En aquellos casos en donde se publican conjuntos de imágenes digitales, éstos están compuestos por algunas cuantas decenas de imágenes que no representan la gran diversidad de estructuras biológicas que pueden encontrarse en los tejidos fundamentales. Contar con una completa colección de imágenes histológicas es de gran apoyo para los procesos de investigación y educación en diferentes áreas de la medicina, biología y ciencias. En este trabajo se presenta el proceso de adquisición de una colección de 20.000 imágenes histológicas en formato digital, desde la preparación y fijación de los tejidos hasta su digitalización bajo el microscopio, con el propósito de publicarlas como material de referencia para la comunidad académica en general. Además, se presenta el diseño y la arquitectura de un sistema para consultar y explorar la colección de imágenes, utilizando herramientas de búsqueda basadas en el contenido de las imágenes y en las anotaciones provistas por los expertos. El sistema también ofrece novedosos mecanismos de visualización de las imágenes, para facilitar la tarea de identificar las imágenes interesantes entre otros cientos posibles en la colección. El sistema fue desarrollado usando una arquitectura orientada a servicios y ofrece acceso a través de la Web en http://www.informed.unal.edu.co

DESARROLLO DE UN LABORATORIO DE MARCHA CON INTEGRACIÓN SINCRÓNICA MEDIANTE UNA ARQUITECTURA EN MÓDULOS

El Laboratorio de Marcha es un conjunto de herramientas que permiten tomar medidas y realizar un análisis cuantitativo de los patrones de movimiento. Este sistema facilita el diagnóstico, tratamiento, seguimiento e implementación de métodos de rehabilitación en patologías asociadas con el movimiento. En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un Laboratorio de Marcha que captura y registra diferentes variables dinámicas del movimiento humano. La arquitectura modular del Laboratorio de Marcha permite integrar de forma sincronizada información dinámica y cinemática.

Gait Lab is a set of tools to take measurements and to develop quantitative analysis of movement patterns. This system facilitates the diagnosis, treatment, monitoring and implementation of rehabilitation methods in diseases associated with movement. In this work, we present the design and development of a Gait Laboratory that capture different variables and register human movement dynamics. The modular architecture of the proposed Gait Laboratory allows synchronized integration of kinetics and kinematics information.

A KERNEL-BASED MULTI-FEATURE IMAGE REPRESENTATION FOR HISTOPATHOLOGY IMAGE CLASSIFICATION

This paper presents a novel strategy for building a high-dimensional feature space to represent histopathology image contents. Histogram features, related to colors, textures and edges, are combined together in a unique image representation space using kernel functions. This feature space is further enhanced by the application of Latent Semantic Analysis, to model hidden relationships among visual patterns. All that information is included in the new image representation space. Then, Support Vector Machine classifiers are used to assign semantic labels to images. Processing and classification algorithms operate on top of kernel functions, so that, the structure of the feature space is completely controlled using similarity measures and a dual representation. The proposed approach has shown a successful performance in a classification task using a dataset with 1,502 real histopathology images in 18 different classes. The results show that our approach for histological image classification obtains an improved average performance of 20.6% when compared to a conventional classification approach based on SVM directly applied to the original kernel.

Este trabajo presenta una estrategia nueva para la construcción de un espacio de características de gran dimensionalidad para la representación del contenido de imágenes de histopatología. Histogramas de características, relacionados con colores, texturas y bordes, son combinados para obtener una única representación de la imagen utilizando funciones de kernels. Este espacio de características es mejorado mediante la aplicación de Análisis de Semántica Latente, para modelar relaciones ocultas entre los patrones visuales. Esta información es incluida en la representación de la imagen en el nuevo espacio. Luego, un clasificador de Máquinas de Vectores de Soporte es utilizado para asignar etiquetas semánticas a las imágenes. Algoritmos de procesamiento y de clasificación son utilizados en las funciones del kernel, por lo que la estructura del espacio de características es completamente controlada mediante medidas de similitud y la representación dual. El enfoque propuesto mostró un desempeño exitoso en la tarea de clasificación con un conjunto de datos de 1.502 imágenes reales de histopatología en 18 clases diferentes. Los resultados muestran que nuestro enfoque para la clasificación de imágenes histológicas obtiene una mejora promedio en el rendimiento del 20,6% en comparación con un método de clasificación convencional, basado en la aplicación de una Máquina de Vectores de Soporte sobre la función de kernel original.

SEGMENTACIÓN SEMIAUTOMÁTICA DEL VOLUMEN DEL HÍGADO EN IMÁGENES DE TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

El volumen del hígado es un parámetro determinante en cirugía para la extracción de tumores, trasplantes, y en tratamientos de regeneración. Generalmente, la estimación de este volumen se calcula a partir de segmentaciones manuales realizadas por especialistas, siendo éste un proceso tedioso y con poca reproducibilidad de sus resultados. En este trabajo se presenta un método semiautomático para la segmentación del volumen del hígado en imágenes de TAC. El método consiste en superponer manualmente una superficie de triángulos en las imágenes, y deformarla por medio de una ecuación de movimiento asociada a cada uno de sus vértices, para delimitar las fronteras del hígado. La dinámica de la superficie depende de información de intensidades y gradientes, y de relaciones de vecindad entre los vértices, hasta cumplir un número de iteraciones. Comparaciones entre las segmentaciones del método con las segmentaciones de referencia en 20 estudios de TAC, muestran la adaptabilidad de la superficie a la forma y fronteras difusas del hígado, dos de los principales problemas de la segmentación.

Liver volume is a significant parameter in surgery for tumor extraction, transplants, and regeneration treatments. Generally, the volume estimation is obtained from manual segmentations performed by specialists, resulting in a tedious process with low reproducibility. In this work a semi-automatic method for the liver volume segmentation in CT images is presented. The method consist in manually superimpose a triangular surface on the images, and use a movement equation associated to each vertex to deform the surface and delimit the liver boundaries. Surface dynamics depend on intensity and gradient information, and neighboring relationships between vertices, until a fixed number of iterations is reached. Comparison between the obtained results and reference segmentations in 20 CT scans, show the surface adaptability to the shape and the diffuse boundaries of the liver, two of the principal segmentation problems.