Ghrelin induces adiposity in rodents

Revisiting Generality in Biology: Systems Biology and the Quest for Design Principles

S. Green. published online in Biology and Philosophy, DOI: 10.1007/s10539-­‐015-­‐9496-­‐9

Due to the variation, contingency and complexity of living systems, biology is often taken to be a science without fundamental theories, laws or general principles. 

Design principles signify general dependency-relations between structures and functions, given a set of formally defined constraints. I contend that design principles increase our understanding of living systems by relating specific models to general types.

I show that constraint-based generality is distinct from other types of generality in biology, and argue that general principles play a unifying role does not entail theory reduction.

Keywords: Design Principles; Systems Biology; Unification; Biological laws; Constraints; Generic

abstraction

Plasma Ghrelin levels after diet-induced weight loss or gastric bypass

Paper

D.E. Cummings, D.S. Weigle, R. S. Frayor, P. A. Breen, M.K. E. P. Dellinger, J. Q. Purnell. 

Plasma Ghrelin levels after diet-induced weight loss or gastric bypass. 

Ghrelin and Regulation of Body Weight. N Engl J Med, Vol. 346, No. 21. May 23, 2002. 

1889: um espelho para 2015?

Vivemos um momento delicado no Brasil. Falam-se em Impeachment. 

 A república em se veio de um momento delicado. Muitos estavam insatisfeitos com o governo do imperador Dom Pedro II, na verdade esses muitos eram poucos. Eram a aristocracia que não obtiveram do imperador a resposta desejada, em prol dos próprios interesses. 

      A lei contra a escravidão foi a cota d’água. O exército em fúria em torno de como o imperador os tratavam juntaram mãos com os latifundiários pensando nos próprios interesses. A barraca estaca armada, o império tinha os dias contados!  

Um dos problemas mais antigos do Brasil é a deficiente  distribuição de terras. Durante o império, houve uma tentativa de resolvê-lo, mas o tiro sai literalmente pela culatra. O efeito foi o oposto, houve uma maior concentração de terra nas mãos dos grande fazendeiros do que antes.  Em ficção, no filme brasileiro Tropa de Elite, ao tentarem resolver o problema do tráfico de drogas, chegaram-se a conclusão de que estavam fazendo um favor aos traficantes, alguns eram policiais, estavam somente limpando a caminho para cães de grande pedigree.  

Algo similar ocorreu recentemente, com o “mensalão”. Com a luz dos acontecimentos futuros, conclui-se que somente limparam o caminho para dinossauros de grande porte. Foi ilusão a ideia da tentativa de acabar com a corrupção.

Qual seria a consequência?

Poderíamos melhorar, ou poderíamos afundar! Não existem certezas como sempre. Como se disse, se ficar o bicho come, se correr o bicho pega. 

Recentemente, em TV italiana, mostrou-se a casos de Gregos que tiraram as suas vidas como resultado da crise grega, e casos de Italianos. Seria o Brasil caminhando na mesma direção? Mesmo que sim, é certo que ninguém irá chorar uma lágrima pelos mortos. Somos almas perdidas no nada, sem orgulho da pátria, sem respeito à vida. 

O que é pior, guerras, como ocorrem entre Rússia e Ucrânia atualmente, ou a corrupção e falta de respeito pelo país mostrado pelos políticos brasileiros?

 

 

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A facilidade com que se derrubou um regime e se proclamou outro na manha de 15 de novembro, sem reação popular, sem troca de tiros, sem protestos, parecia confirmar, uma vez mais, o mito de que as transformações políticas brasileiras se processam sempre de forma pacífica."

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O sangue que deixou de correr em 1889 verteu em profusão nos dez anos seguintes, resultado do choque entre as expectativas e a realidade do novo regime.

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"

Quem mandava era a mesma aristocracia

rural que havia dado as cartas

na época

da Monarquia

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A república seria, portanto, uma etapa inevitável do processo histórico nacional,

apenas adiada por circunstâncias

 de cada momento

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"

Eram eles os sustentáculos do trono, que, em contrapartida, lhes conferia título de nobreza não hereditária, tão efêmero quanto a próprio experiência monárquica brasileira

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Durante 67 anos, o império brasileiro funcionou como um gigante de pés de barro

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Era naquele momento um homem sem pátria

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[Príncipe Augusto Leopoldo de Saxe-Coburgo e Bragança ao embarcar em Colombo a bordo do Almirante Borroso]

"

Em qualquer das hipóteses

os militares cercariam o prédio

prenderiam os ministros

destruiriam o governo

e anunciaram uma mudança de regime

"

"

Da rua do ouvidor

o boato rapidamente chegou aos quartéis

e colocou em andamento a

máquina da revolução

"

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Preferiu deixá-lo dormindo

enquanto

o império mergulhava

no abismo

"

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Composto de escravos libertos, mulatos,

e capoeiras ["guarda negra"], com o objetivo de defender os direitos

da princesa e assegurar o terceiro reinado

"

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O monopólio da terra para deixá-la 

estéril e desaproveitada é odioso e causa de inúmeras

e gravíssimos males sociais  

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Alfredo Taunay, 1887

"

Ao chegar ao Brasil, os imigrantes [Prússia e Bavária, atual Alemanha] logo perceberam que as exigências contratuais de Vergueiro os colocavam como

escravos brancos

"

O povo somente escolheria a república 100 anos depois da queda do império. Existiran tentativas de retornar o império, mas foram punidos severamente. 

Muitos derrubaram o império pensando que estavam fazendo outro atividade, sem saber, quando finalmente caiu a fixa, era tarde demais.

“Eu vejo o futuro repetir o passado”.

Cazuza

 

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Baseado na obra de Laurentino Gomes.

Optimal control in life sciences and medicine

Book reviewed: Lenhart, S.; Workman, J.T, Optimal Control Applied to biological models, Chapman & Hall/ CRC, Mathematical and Computational Biology Series, 2007.

Differential Equations and Mathematical Biology

Jones DS, Sleeman BD, Differential Equations and Mathematical Biology. Chapman&Hall/CRC Mathematical Biology and Medicine Series, 2003.

REESTRUTURAÇÃO DAS ATIVIDADES LOGÍSTICAS DE UM DEPÓSITO POR MEIO DA IMPLANTAÇÃO DE FERRAMENTAS DE TI

"Em empresas manufatureiras, diante do atual cenário de competição global, é comum a necessidade de adaptação dos processos e operações produtivas visando o aumento da eficiência, a redução de custos e a melhoria na tomada de decisão.

Neste contexto, a tecnologia da informação (TI) surge como um mecanismo essencial para o desenvolvimento das empresas. "

Em trabalho publicado em 2013, procurei propor uma empresa flexível. Flexibilidade é a resposta em qualquer sistema biológico que tenha passado pela evolução. Existem em dilema chamada "stability-plasticity dilemma", usado no contexto da neurociência; um sistema deve aprender, nas não esquecer o que sabe.  Empresas em geral tendem a ser estáveis, mas não flexíveis.  TI pode ser comparado ao corpo humano, com o sistema endócrino, onde mensagem é enviado a do e para todo o corpo, doenças como obesidade e diabetes nascem da perda dessa comunicação. Esse artigo é de grande valor e seria interessante ser unido com o artigo da mesma edição: FáTIMA, A., NASTASI JUNIOR, E., LIMA JUNIOR, F.. UMA FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE MATURIDADE DA GESTÃO DO CONHECIMENTO ORGANIZACIONAL. Gestão e Saúde, Local de publicação (editar no plugin de tradução o arquivo da citação ABNT), 1, fev. 2015. Disponível em: <http://gestaoesaude.bce.unb.br/index.php/gestaoesaude/article/view/1265>. Acesso em: 01 Mai. 2015.

MATIAS, L., LOURENCINI, R., LIMA JUNIOR, F.. REESTRUTURAÇÃO DAS ATIVIDADES LOGÍSTICAS DE UM DEPÓSITO POR MEIO DA IMPLANTAÇÃO DE FERRAMENTAS DE TI. Gestão e Saúde, Local de publicação (editar no plugin de tradução o arquivo da citação ABNT), 1, fev. 2015. Disponível em: <http://gestaoesaude.bce.unb.br/index.php/gestaoesaude/article/view/1263>. Acesso em: 02 Mai. 2015.

UMA FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE MATURIDADE DA GESTÃO DO CONHECIMENTO ORGANIZACIONAL

O trabalho basicamente trata da proposta de uma metodologia para gestão de conhecimento, com um estudo de caso. Em geral, conhecimento não é gerenciado por ser considerado de fácil acesso, especialmente na geração da internet. No entanto, empresas que conseguem aprender com o próprio ofício certamente possui alta chance de se destacar. Conhecimento é poder, e poder deve ser administrado. Em uma edição da Scientific American, alguns paises, como o Brasil e o México, foram destacas como problemáticos na união empresa universidade, a gestão de conhecimento, se levada a sério, é um com começo. O artigo é de grande valor e deve ser considerado em pesquisas em geral, não somente em empresas.

FáTIMA, A., NASTASI JUNIOR, E., LIMA JUNIOR, F.. UMA FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE MATURIDADE DA GESTÃO DO CONHECIMENTO ORGANIZACIONAL. Gestão e Saúde, Local de publicação (editar no plugin de tradução o arquivo da citação ABNT), 1, fev. 2015. Disponível em: <http://gestaoesaude.bce.unb.br/index.php/gestaoesaude/article/view/1265>. Acesso em: 01 Mai. 2015..

PDF. 

Set points, Settling points, and Bodyweight Regulation

reviewed page: http://www.bodyrecomposition.com/fat-loss/set-points-settling-points-and-bodyweight-regulation-part-1.html/

Obesity is turning itself into a global problem, whether it is really true the way they put it or it is an old problem but not taken serious previously, it is something to debate. Below one can see a map of obesity. Some claims that it is a problem of "developed" countries, however  some countries with rich natural resources also soon will face this problem such as Brazil, predicted to assume the 5th position by 2025. 

Obesity Map. The intensity goes from light yellow to red: source: Wikipedia, 2015. 

It is not uncommon people that spend their lives on diets, and in some cases exercises, looking for losing weight. It is not uncommon as well that they fail. Scientifically, it is a challenge. Two theories mainly try to give a glimpse on the "whys". That is to say: set point and settling point theory. 

The set point theory has been around for a longer time and basically it says that the body tries to recover from diet changes by eating more or less, trying to optimize the difference between current body weight and a pre-defined values, that some assumes to varies, with more tendency to increase than decrease. 

One way to study hypotheses is by models, e.g. computer-mathematical simulations. Below is a computer simulation after implemeting the set-point hypothesis. See that food intake is increased in less caloric food and diminished in high caloric food. The same can be done for the settling point hypothesis. Mainly, it states that our body is a dynamical system, it is the byproduct of body and eating and living habits (environment). Both of the theories has defenders and deniers. 

Food intake in a set point hypothesis, by mathematical modelling.
Source: own codes and simulatons

Body weight in a set point hypothesis, by mathematical modelling. 
Source: own codes and simulatons

Body weight in a settling point hypothesis, by mathematical modelling. 
Source: own codes and simulatons

Extra

Mathematical Modeling of Leptin Dynamics and Some Insights into Biomathematics (paper review)

Source: Vander et al.: Human Physiology: The Mechanism of Body Function, Eighth Edition. 

it is  developed a physiologically-based mathematical model for leptin. Leptin is a master hormone in the body that controls hunger and feelings of satiety, however it is a key hormone for controlling metabolism regarding energy expenditure. Leptin is secreted mainly by adipose (fat) tissue, white tissues, so the more overweight a person is, typically, the higher his leptin levels. Leptin does not change just with fat mass, other factors can influence.

In the following scheme we can see the interplay between adipocytes, brain (mainly hypothalamus), and the central nervous system. In essence, the higher the fat tissue mass, the more it is produced leptin, the central nervous system is activated meaning that we have energy on board. This loop might seem unstable, but it can reach equilibrium from two perspectives: when eating balance energy expenditure or when other hormones interferes such as insulin or ghrelin.   

The hormonal control system created by leptin.
Source: Youtube, 2014. 

Source: Youtube, 2014.

Energy Homeostasis, or energy balance, is an aspect of bioenergetics concerning the energy flow through living systems; metabolic regulation in human terms covers the means by which we take in nutrients in discrete meals, and deliver energy as required, varying from moment to moment and from tissue to tissue, in a pattern which may have no relationship at all to the pattern of intake, by metabolism Frayn (2010). Energy homeostasis involves the human body using chemical and neural signals to adjust the amount of energy flows; and to regulate caloric intake by signaling the brain to regulate the sensation of hunger.

"This controversy underscores the fact that, despite the impressive progress made over the past few decades in unraveling many of the molecular pathways involved in energy regulation, we still have a rather murky understanding of how all the pieces fit together to function as an integrated system. Most previous mathematical models of metabolic energy regulation have not explicitly modeled the neuroendocrine feedback system that maintains energy homeostasis. In order to address this deficiency, we have developed a mathematical model that simulates the physiological system that regulates energy metabolism."

Simulation deficient-leptin mouse against a normal one.
Source: own work.

Simulation of a food-control. 
Source: own work.

Paper reviewed:

Tam, J.; Fukumura, D.;  Jain, R. K.; A mathematical model of murine metabolic regulation by leptin: energy balance and defense of a stable body weight. Cell Metab. 2009 January 7; 9(1): 52–63. doi:10.1016/j.cmet.2008.11.005.

Further

Uluseker, C.; Mathematical Model for Leptin Dynamics. Master of Science Thesis, MathMods Erasmus Mundus M.Sc. Programme, Mathematical Models in Life and Social Sciences. Department of Information Engineering, Computer Science and Mathematics. University of L'Aquila: Italy: 2014. 

Carla Eduarda Machado Romero; Angelina Zanesco. O papel dos hormônios leptina e grelina na gênese da obesidade. Rev. Nutr. vol.19 no.1 Campinas Jan./Feb. 2006. 

References mentioned

Keith N. Frayn, Metabolic Regulation A Human Perspective. Third Edition. wiley-blackwell, 2010.