Mecanismo de interacción, calcio dependiente, entre Calcineurina y PERK, involucrado en el Estrés de Retículo Endoplásmico

El Estrés de Retículo Endoplásmico (RE) es inducido por la acumulación de proteínas sin plegar en el lumen de la organela. Esto se puede observar en diversas situaciones fisio-patológicas como durante una infección viral o en proceso isquémico. Además, contribuye a la base molecular de numerosas enfermedades ya sea índole metabólico (Fibrosis quística o Diabetes Miellitus) o neurodegenerativas como mal de Alzheimer o Parkinson (Mutat Res, 2005, 569). Para restablecer la homeostasis en la organela se activa una señal de transducción (UPR), cuya respuesta inmediata es la atenuación de la síntesis de proteína debido a la fosforilación de subunidad alpha del factor eucariótico de iniciación de translación (eIF2α) vía PERK. Esta es una proteína de membrana de RE que detecta estrés. Bajo condiciones normales, PERK está inactiva debido a la asociación de su dominio luminar con la chaperona BIP (Nat Cell Biol, 2000, 2: 326). Frente a una situación de estrés, la chaperona se disocia causando desinhibición. Recientemente, (Plos One 5: e11925) se observó, bajo condiciones de estrés, un aumento de Ca2+ citosólico y un rápido incremento de la expresión de calcineurina (CN), una fosfatasa citosólica dependiente de calcio, heterodimérica formada por una subunidad catalítica (CN-A) y una regulatoria (CN-B). Además, CN interacciona, sin intermediarios, con el dominio citosólico de PERK favoreciendo su trans-autofosforilación. Resultados preliminares indican que, astrocitos CNAβ-/- exhibieron, en condiciones basales, un mayor número de células muertas y de niveles de eIF2α fosforilado que los astrocitos CNAα-/-. Hipótesis: CNAβ/B interacciona con PERK cuando el Ca2+ citosólico esta incrementado luego de haberse inducido Estrés de RE, lo cual promueve dimerización y auto-fosforilación de la quinasa, acentuándose así la fosforilación de eIF2α e inhibición de la síntesis de proteínas. Esta activación citosólica de PERK colaboraría con la ya descrita, desinhibición luminal llevada cabo por BIP. Cuando el Ca2+ citosólico retorna a los niveles basales, PERK fosforila a CN, reduciendo su afinidad de unión y disociándose el complejo CN/PERK. Objetivo general: Definir las condiciones por las cuales CN interacciona con PERK y regula la fosforilación de eIF2α e inhibición de la síntesis de proteína. Objetivos específicos: I-Estudiar la diferencia de afinidades y dependencia de Ca2+, de las dos isoformas de CN (α y β) en su asociación con PERK. Además verificar la posible participación de la subunidad B de CN en esta interacción. II-Determinar si la auto-fosforilación de PERK es diferencialmente regulada por las dos isoformas de CN. III-Discernir la relación del estado de fosforilación de CN con su unión a PERK. IV-Determinar efectos fisiológicos de la interacción de CN-PERK durante la respuesta de Estrés de RE. Para llevar a cabo este proyecto se realizarán experimentos de biología molecular, interacción proteína-proteína, ensayos de fosforilación in vitro y un perfil de polisoma con astrocitos CNAβ-/- , CNA-/- y astrocitos controles. Se espera encontrar una mayor afinidad de unión a PERK de la isoforma β de CN y en condiciones donde la concentración de Ca2+ sea del orden micromolar e imite niveles del ión durante un estrés. Con respecto al estado de fosforilación de CN, debido a los resultados preliminares, donde solo se la encontró fosforilada en condiciones basales, se piensa que CN podría interactuar con mayor afinidad con PERK cuando CN se encuentre desfosforilada. Por último, se espera encontrar un aumento de eIF2α fosforilado y una acentuación de la atenuación de la síntesis de proteína como consecuencia de la mayor activación de PERK por su asociación con la isoforma β de CN en astrocitos donde el Estrés de RE se indujo por privación de oxigeno y glucosa. Estos experimentos permitirán avanzar en el estudio de una nueva función citoprotectora de CN recientemente descrita por nuestro grupo de trabajo y sus implicancias en un modelo de isquemia.

Mejoramiento de insecticidas de banda verde por incorporación en ciclodextrinas, co-cristales y niosomas

La aplicación de agroquímicos para proteger granos y vegetales es una parte importante de los procedimientos corrientes en el manejo integrado de plagas ya que 20- 40% de la producción mundial potencial se pierde cada año por plagas, malezas y enfermedades. La necesidad de modificar la naturaleza química de los pesticidas para hacerlos más amigables con el ambiente llevó al desarrollo de un gran número de pesticidas clasificados como de banda verde, menos tóxicos, menos contaminantes y más selectivos que los tradicionales. Entre ellos se incluyen los insecticidas reguladores de crecimiento (IGR) seleccionados para este proyecto. Sin embargo, como compuestos orgánicos, tienen baja solubilidad acuosa lo que usualmente requiere de la formulación para su uso agrícola con otros vehículos como aceites o solventes que son contaminantes. Las regulaciones internacionales son cada vez mas estrictas en cuanto al uso de pesticidas por lo que es muy importante el desarrollo de tecnologías apropiadas para la utilización de compuestos de banda verde en los cultivos de la región. Nuestra propuesta se enfoca en generar formas alternativas (‘paquetes moleculares’ multi-componentes) de estos IGR que tengan mayor solubilidad acuosa que los compuestos no tratados, posibilitando su formulación en medio acuoso ambientalmente amigable. Las rutas elegidas comprenden la inclusión de los IGR dentro de sistemas nanoestructurados como la cavidad de ciclodextrinas (CDs), su incorporación en co-cristales y el encapsulado en niosomas. Las CDs son moléculas cíclicas biodegradables y no-tóxicas, formadas por unidades de glucosa. Los niosomas son vesículas microscópicas con un corazón acuoso encerrado por una membrana de surfactantes no iónicos que forman estructuras bicapa cerradas. Los co-cristales resultan de la interacción entre un compuesto y un co-formador con una estructura complementaria con el primero que permite la formación de enlaces puente H entre ambos. Los tres procesos involucran interacciones ‘suaves’ entre el IGR y la otra especie, dejando intacta la integridad biológica del insecticida. Se espera así obtener una diversidad de sistemas para diferentes opciones de formulación. Se eligieron IGR derivados de benzoilfenilurea (BPU), dibenzoilhidracinas (DBH) e isopreno, clasificados como clase U (unlikely to present acute hazard in normal use) por la OMS que tienen relativamente baja toxicidad para humanos y otros mamíferos, alta selectividad para insectos y muy poca solubilidad acuosa. Luego del aislamiento de las nuevas construcciones moleculares, se establecerán los efectos sobre las propiedades fisicoquímicas de los IGR. Se efectuarán estudios en estado sólido y en solución. Los complejos sólidos en CDs preparados por distintos métodos se examinarán por FTIR y RMN en estado sólido, microscopía FTIR, difracción de Rayos X de polvo y monocristales, TGA, DSC y microscopía ‘hot stage’. Por RMN, dicroísmo circular inducido y titulación calorimétrica isotérmica se estudiarán aspectos termodinámicos y estructurales de la inclusión en solución. El efecto sobre la solubilidad y estabilidad química de los IGR se investigará midiendo, respectivamente, las velocidades de disolución de los complejos y las velocidades de degradación de los IGR en presencia y ausencia de CDs. Para la obtención de co-cristales se usarán moléculas co-formadoras ‘GRAS’ (generally regarded as safe) elegidas en base a la complementariedad de sus grupos funcionales capaces de formar enlaces de H con los de los IGR. Las medidas de los puntos de fusión y velocidad de disolución son parámetros importantes para determinar su eventual utilidad. Los niosomas se prepararán en presencia de los IGR por distintas técnicas usando los surfactantes no iónicos y no tóxicos Tween 20 y 80, Span 20 y 80 y Brij-35. Se analizarán el tamaño y morfología de los agregados por microscopía de transmisión electrónica y se determinará la estabilidad en el tiempo de los niosomas por UV-vis.

ESTUDIO DE MOLÉCULAS INVOLUCRADAS EN LA REGULACIÓN DE LA HOMEOSTASIS VACUOLAR Y LA ENDOCITOSIS DE ANTIPARASITARIOS NATURALES EN GIARDIA LAMBLIA

La endocitosis y el tráfico de proteínas lisosomales son eventos esenciales en los parásitos patógenos ya que están directamente vinculados a procesos específicos vitales tales como la invasión de células hospedadoras, la nutrición y la diferenciación celular a estadios resistentes. En el parásito unicelular G. lamblia, las moléculas que participan en estos procesos fueron analizadas por nuestro grupo e incluyen la acción de las proteínas adaptadoras AP-1 y AP-2 y del coatómero clatrina, con implicancia incierta de otras proteínas adaptadoras. Recientemente, hemos identificado a la proteína GlENTHp (Giardia lamblia ENTH protein) que contiene un dominio de ENTH presente en las proteínas adaptadoras monoméricas epsina o epsinaR (proteína relacionada a epsina), que participan en la endocitosis y el tráfico de proteínas desde el aparato de Golgi a los endosomas, respectivamente, en otros tipos celulares. Hemos encontrado que GlENTHp se une clatrina y ubiquitina y, notablemente, también interactúa con la subunidad alfa de la AP-2 (que participan en la endocitosis) y la subunidad gamma de la AP-1 (implicada en el tráfico de Golgi-a-lisosoma). Encontramos también que GlENTHp estaría asociada a membrana a través de su unión a fosfoinosítidos vinculados al anclaje a la membrana plasmática y membrana de Golgi en células de mamífero. La reducción de la expresión de GlENTHp o la sobreexpresión de una mutante de GlENTHp no funcional mostró una acumulación inusual de material electrodenso en las vacuolas lisosomales periféricas o PVs, estando gravemente afectado el crecimiento de los trofozoítos. Un hallazgo similar se observó en trofozoítos salvajes tratados con lactoferrina, un metabolito antimicrobiano natural y una de las barreras de defensa del hospedador más importantes contra G. lamblia. El mismo efecto, se vió luego de la exposición de trofozoítos a LY294002, un inhibidor de las enzimas PI3 quinasas capaces de fosforilar fosfatidilinositol a fosfoinosítidos. Estos estudios acerca de la función molecular de drogas antiparasitarias y el análisis de su relación con la maquinaria endocítica nos permitirían inferir la utilidad clínica de esta droga natural en particular pero también nos permitirán establecer nuevas bases en la investigación de un enfoque de administración de drogas específicas a través de receptores de alta afinidad en general. Por lo tanto, en este proyecto nos proponemos continuar con el estudio del tráfico de proteínas mediado por clatrina implicado en el mantenimiento de la homeostasis de las PVs y su implicancia en la incorporación de giardicidas naturales. Nuevos hallazgos posiblemente nos darán una visión diferente de la función de las PVs y pueden brindar información sobre vías de intervención terapéutica alternativas contra Giardia y otros parásitos relacionados.

Terapêutica na insuficiência cardíaca aguda

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Investigating the role of glycine in astrocyte signalling using calcium imaging of rat primary cultures of cortical astrocytes

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Buraco macular : revisão a propósito de um caso clínico

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Impacte ambiental comparado do ciclo de vida de soluções de impermeabilização de coberturas planas: Aplicação das soluções estudadas na reabilitação de infraestruturas militares

As coberturas são um elemento fundamental na maioria dos edifícios. A evolução das técnicas e dos materiais, e das exigências funcionais e arquitetónicas, permitiram o apareci-mento das coberturas planas. A evolução dos materiais e das técnicas fez também com que se começasse a ter em conta os impactes ambientais que a produção dos materiais a utilizar nos edifícios provocam. Nesta dissertação, pretende-se fazer uma comparação do ciclo de vida de várias soluções de impermeabilização que se pode utilizar em coberturas planas, a nível ambiental. Existem atualmente declarações ambientais que auxiliam essa comparação, nomeadamente as Declarações Ambientais de Produto (DAP) individuais ou médias, que podem ser encontradas em bases de dados a nível Europeu. No entanto, também é possível encontrar dados relevan-tes para este tipo de estudos em bases de dados genéricas. Depois de recolhidos os dados disponíveis, fez-se uma avaliação dos impactes ambientais de cada solução de impermeabilização. Teve-se em conta as categorias de impacte ambiental definidas e posteriormente tratou-se os dados das três categorias com mais relevância ambiental. Após a recolha dos custos dos vários tipos de material de impermeabilização, fez-se ainda a avaliação económica. Nesta fase, foi necessário ter em conta que cada membrana apresenta uma durabilidade diferenciada, obrigando a substituições em momentos diferentes. Utilizou-se o Valor Atualizado Líquido para prever o custo do ciclo de vida das membranas, incluindo os custos de aquisição, de aplicação e de substituição. Para finalizar, conciliou-se as avaliações ambiental e económica. Na vertente ambiental, teve-se em consideração apenas as duas categorias de impacte mais importante. Utilizando uma análise multicritério, foi possível ordenar as soluções de impermeabilização para cada tipologia de cobertura plana. No caso de estudo, propôs-se a aplicação da solução com melhor desempenho ambiental e económico, para determinado tipo de cobertura.

Effects of the fibers distribution in the human eardrum: A biomechanical study

The eardrum separates the external ear from the middle ear and it is responsible to convert the acoustical energy into mechanical energy. It is divided by pars tensa and pars flaccida. The aim of this work is to analyze the susceptibility of the four quadrants of the pars tensa under negative pressure, to different lamina propria fibers distribution. The development of associated ear pathology, in particular the formation of retraction pockets, is also evaluated. To analyze these effects, a computational biomechanical model of the tympano-ossicular chain was constructed using computerized tomography images and based on the finite element method. Three fibers distributions in the eardrum middle layer were compared: case 1 (eardrum with a circular band of fibers surrounding all quadrants equally), case 2 (eardrum with a circular band of fibers that decreases in thickness in posterior quadrants), case 3 (eardrum without circular fibers in the posterior/superior quadrant). A static analysis was performed by applying approximately 3000Pa in the eardrum. The pars tensa of the eardrum was divided in four quadrants and the displacement of a central point of each quadrant analyzed. The largest displacements of the eardrum were obtained for the eardrum without circular fibers in the posterior/superior quadrant.

Metastização no periodonto

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Effects of the fibers distribution in the human eardrum: A biomechanical study

The eardrum separates the external ear from the middle ear and it is responsible to convert the acoustical energy into mechanical energy. It is divided by pars tensa and pars flaccida. The aim of this work is to analyze the susceptibility of the four quadrants of the pars tensa under negative pressure, to different lamina propria fibers distribution. The development of associated ear pathology, in particular the formation of retraction pockets, is also evaluated. To analyze these effects, a computational biomechanical model of the tympano-ossicular chain was constructed using computerized tomography images and based on the finite element method. Three fibers distributions in the eardrum middle layer were compared: case 1 (eardrum with a circular band of fibers surrounding all quadrants equally), case 2 (eardrum with a circular band of fibers that decreases in thickness in posterior quadrants), case 3 (eardrum without circular fibers in the posterior/superior quadrant). A static analysis was performed by applying approximately 3000Pa in the eardrum. The pars tensa of the eardrum was divided in four quadrants and the displacement of a central point of each quadrant analyzed. The largest displacements of the eardrum were obtained for the eardrum without circular fibers in the posterior/superior quadrant.

Relação ácido-base na absorção de fármacos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Nanotossicologia dei quantum dot di CdS in linee cellulari umane

Le nanotecnologie sono un settore emergente in rapida crescita, come dimostra l'esplosione del mercato dei prodotti ad esso collegati. I quantum dot di cadmio solfuro (CdS QD) sono ampiamente utilizzati per la produzione di materiali semiconduttori e dispositivi optoelettronici; tuttavia, non sono ancora completamente chiari gli effetti di questi nanomateriali sulla salute umana. Questo lavoro di dottorato si pone l'obbiettivo di definire il potenziale citotossico e genotossico dei CdS QD in linee cellulari umane e definirne il meccanismo implicato. A questo scopo, essendo il fegato uno dei principali organi di accumulo del cadmio e dei nanomateriali a base di cadmio, è stata utilizzata la linea cellulare HepG2 derivante da un epatocarcinoma umano. È stato evidenziato, in seguito all'assorbimento, da parte delle cellule, dei CdS QD, un effetto citotossico, con conseguente modulazione dell'espressione genica di una serie di geni coinvolti sia nei processi di rescue (autofagia, risposta allo stress) sia in quelli di morte cellulare programmata. È stato, inoltre, dimostrata l'assenza di un rilevante effetto genotossico dipendente da questi nanomateriali. Infine, è stato osservato che cellule esposte ai CdS QD presentano mitocondri con un potenziale di membrana alterato, con conseguente alterazione della funzionalità di tale organello, pur conservando l'integrità del DNA mitocondriale.

DEVELOPMENT OF INTEGRATED BIOPROCESSING TECHNOLOGIES FOR THE PRODUCTION OF PECTIC OLIGOSACCHARIDES (POS) FROM AGRO-PROCESSING RESIDUES

This research deals with the production of pectic oligosaccharides (POS) from agro-industrial residues, with specific focus on development of continuous cross flow enzyme membrane reactor. Pectic oligosaccharides have recently gained attention due to their prebiotic activity. Lack of information on the continuous production of POS from agro-industrial residues formed the basis for the present study. Four residues i.e sugar beet pulp, onion hulls, pressed pumpkin cake and berry pomace were taken to study their pectin content. Based on the presence of higher galacturonic acid and arabinose (both homogalacturonan and rhamnogalacturonan) in sugar beet pulp and galacturonic acid (only homogalacturonan) in onion hulls, further optimization of different extraction methods of pectin (causing minimum damage to pectic chain) from these residues were done. The most suitable extractant for sugar beet pulp and onion hulls were nitric acid and sodium hexametaphosphate respectively. Further the experiments on the continuous production of POS from sugar beet pulp in an enzyme membrane reactor was initiated. Several optimization experiments indicated the optimum enzyme (Viscozyme) as well as feed concentration (25 g/L) to be used for producing POS from sugar beet pulp in an enzyme membrane reactor. The results highlighted that steady state POS production with volumetric and specific productivity of 22g/L/h and 11 g/gE/h respectively could be achieved by continuous cross flow filtration of sugar beet pulp pectic extract over 10 kDa membrane at residence time of 20 min. The POS yield of about 80% could be achieved using above conditions. Also, in this thesis preliminary experiments on the production and characterization of POS from onion hulls were conducted. The results revelaed that the most suitable enzyme for POS production from onion hulls is endo-polygalacturonase M2. The POS produced from onion hulls were present in the form of DP1 -DP10 in substituted as well as unsubstituted forms. This study clearly demonstrates that continuous production of POS from pectin rich sources can be achieved by using cross flow continuous enzyme membrane reactor.

Análise comparativa da imunoexpressão de GLUT-1, GLUT-3 e M-CSF em lesão periférica e central de células gigantes

The peripheral giant cell lesion ( PG CL ) and the central giant cell lesion ( CGC L) are lesions histologically similar affecting the head and neck region . The study aimed to analyze the immunohistochemical expression of markers GLUT - 1 , GLUT - 3 and M - CSF in a series of cases of PGCL and CGCL , in trying to understand the different biological behavior of these pathologies . The sample consisted of 20 tissue specimens of PGCL 20 central lesion of not aggressive giant cell ( CLNAGC) and 20 central lesi on of aggressive giant cell ( CLAGC), coming from the Pathology Unit of Oral Pathology of the Department of Dentistry of UFRN . W as performed the s emi - quantitative and qualitative analysis of immunohistochemical expression of the markers in giant cells and m ononuclear cells . In relation to the GLUT - 1, it was found a statistically significant difference (p < 0.05) in the number of mononuclear cells immunomarked between the PGCL and the CLNAGC and between the PGCL and CLAGC . Regarding the intensity of staining w as also observed a statistically significant difference both at the mononuclear cells as in giant cells between PL and CLNAGC and between PGCL and CLAGC , at the giant cells there was also a statistically significant difference between the CLNAGC and CLAGC . In relation to GLUT - 3 , was found a statistically significant difference between PGCL and CLAGC and between CLAGC and CLNAGC in amount of mononuclear cells immunomarked . Regarding the intensity of labeling for such protein was found a statistically signifi cant difference at the giant cells between PL and CLAGC . To the M - CSF was observed only a statistically significant difference in the intensity of labeling at the mononuclear cells between PGCL and CLNAGC and between PGCL and CLAGC . Based on these results, we can conclude the participation of GLUT - 1, GLUT - 3 and M - CSF in the pathogenesis of the lesions studied. The bigger immunostaining of these proteins in mononuclear cells show that these cells perform a higher metabolic activity and osteoclastogenic, espe cially in CLAGC . It was found that the mononuclear cells were more related to the pathogenesis of the studied lesions than properly the giant s cell s.

Obtenção e conservação de espermatozoides de cutia (Dasyprocta leporina Linneaus, 1753) do semiárido brasileiro

The general objective of this thesis was to stablish protocols to obtain and conserve agouti (Dasyprocta leporina) sperm bred in captivity in the Brazilian semi-arid, aiming its sustainable production. The thesis was divided in three experiments. In the first one, we studied the influence of the interaction between two probes (quadratics and sine waves) and two stimulation protocols (continuous and in series) on the agouti sperm collection by electroejaculation efficiency. The most efficient interaction on this obtainment was the one with probes with rings associated with stimuli in series (4/7; 57%, P<0.05). In the second experiment we compared the cryoprotectant effects of different substances (glycerol, ethyleneglycol, dimethylsulfoxide, dimethylformamide) on epididymis sperm cryopreservation. The highest values on motility (39.5±4.6%), vigor (2.9±0.2) and membrane integrity (30.6±4.5%) were observed on the samples cryopreserved using glycerol when compared to those with ethyleneglycol and dimethylformamide, but there was no difference (P>0.05) when compared to the samples cryopreserved with dimethylsulfoxide. At last, we studied the effects of the methods to obtain sperm (electroejaculation vs epididymal collection) on post thawing sperm quality. The samples obtained by epididymal retrograde flushing showed values for motility of 25.0±10.9% and vigor 2.4±0.8, and those obtained by electroejaculation had 31.2±14.2% of motility and vigor of 2.2±0.7, however, without statistical difference (P>0.05), which shows the possibility to successfully use the epididymal sperm cryopreservation protocol on agouti ejaculated sperm. In conclusion, significant advances on obtainment and processing of agouti sperm were made, allowing the establishment of germplasm banks from sperm samples obtained from the epididymis or by electroejaculation.