Coprocessador para operações quânticas.

A demanda crescente por poder computacional estimulou a pesquisa e desenvolvimento de processadores digitais cada vez mais densos em termos de transistores e com clock mais rápido, porém não podendo desconsiderar aspectos limitantes como consumo, dissipação de calor, complexidade fabril e valor comercial. Em outra linha de tratamento da informação, está a computação quântica, que tem como repositório elementar de armazenamento a versão quântica do bit, o q-bit ou quantum bit, guardando a superposição de dois estados, diferentemente do bit clássico, o qual registra apenas um dos estados. Simuladores quânticos, executáveis em computadores convencionais, possibilitam a execução de algoritmos quânticos mas, devido ao fato de serem produtos de software, estão sujeitos à redução de desempenho em razão do modelo computacional e limitações de memória. Esta Dissertação trata de uma versão implementável em hardware de um coprocessador para simulação de operações quânticas, utilizando uma arquitetura dedicada à aplicação, com possibilidade de explorar o paralelismo por replicação de componentes e pipeline. A arquitetura inclui uma memória de estado quântico, na qual são armazenados os estados individuais e grupais dos q-bits; uma memória de rascunho, onde serão armazenados os operadores quânticos para dois ou mais q-bits construídos em tempo de execução; uma unidade de cálculo, responsável pela execução de produtos de números complexos, base dos produtos tensoriais e matriciais necessários à execução das operações quânticas; uma unidade de medição, necessária à determinação do estado quântico da máquina; e, uma unidade de controle, que permite controlar a operação correta dos componente da via de dados, utilizando um microprograma e alguns outros componentes auxiliares.

A pós-graduação em Estudos de Problemas Brasileiros na UERJ: uma reflexão sociológica sobre um projeto de socialização política no Brasil

Esta tese tem como objetivo principal analisar o processo de montagem e desmontagem de um projeto de pós-graduação em Estudo de Problemas Brasileiros, desenvolvido na UERJ em meados dos anos 70, que visava a socialização política dos jovens na ideologia do regime militar. A UERJ foi berço para o desenvolvimento dos cursos de Especialização e Mestrado em EPB, que sobreviveram até os primeiros anos do regime democrático, nos anos 80. Defende-se nesta tese que a pós-graduação em EPB da UERJ expressa o transplante de um projeto de Mestrado em EPB criado na Escola Superior de Guerra e fundamentado na Doutrina de Segurança Nacional, com vistas a garantir a reprodução da ideologia do regime militar, através da projeção sobre o campo educacional-universitário. Para compreender o referido processo de transplante, com seus respectivos interesses, mostrou-se necessário explicitar as relações de colaboração existentes entre autoridades da UERJ e da ESG a partir dos anos 60 e as próprias condições de possibilidade para a UERJ, e não outra universidade, ter sido palco para o estabelecimento dessas relações e do desenvolvimento da única experiência de pós-graduação stricto sensu em EPB no Brasil. Esta tese sustenta-se sobre a análise de fontes primárias relativas aos cursos de Especialização e Mestrado em EPB da UERJ e aos cursos desenvolvidos na ESG no início dos anos 70. Fontes secundárias também foram importantes para remontar a história da UERJ, do regime militar e do Estudo de Problemas Brasileiros no país. O marco temporal deste estudo compreende cerca de duas décadas, indo do final dos anos 60, quando as relações entre civis e militares da UERJ e ESG começaram a ser tecidas, até o final dos anos 80, quando foram extintos os cursos de Especialização e Mestrado em EPB na UERJ.

A imunologia da infecção pelo HIV em pacientes com idade avançada: caracterização fenotípica e funcional da resposta imune mediada pela célula T CD4+

A proporção de idosos portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (aids) tem aumentado de maneira importante nos últimos anos e, até a presente data, existem poucos estudos que abordam a infecção nessa população especial. As particularidades imunológicas decorrentes do fenômeno da imunossenescência podem acarretar mudanças significativas na evolução da infecção pelo HIV, bem como na resposta ao tratamento. O objetivo maior desta Tese foi avaliar o impacto da idade na recuperação funcional do sistema imune de pacientes com aids acima de 55 anos, quando tratados adequadamente com terapia anti-retroviral, caracterizando a resultante imunológica da idade avançada e da infecção pelo HIV. Para tanto, foram estudados quatro grupos experimentais: indivíduos jovens saudáveis ou com aids, e indivíduos acima de 55 anos saudáveis ou com aids. Todos os pacientes com aids estavam recebendo terapia anti-retroviral, em sucesso terapêutico. No primeiro artigo apresentado, avaliamos resposta linfoproliferativa e produção de citocinas in vitro e resposta humoral in vivo mediante desafio antigênico com toxóide tetânico (TT) em indivíduos previamente vacinados contra o tétano. Os resultados mostraram deficiências imunológicas significativas relacionadas à idade avançada no que diz respeito a produção de IgG anti-TT, resposta linfoproliferativa e produção de IFN-. Em contrapartida, a produção de IL-10 foi significativamente maior nos indivíduos acima de 55 anos, infectados ou não pelo HIV. No segundo artigo, foram caracterizadas as subpopulações de células T mediante estímulo policlonal ou específico com antígenos do envelope do HIV (Env). Em culturas não-estimuladas de PBMC do grupo com aids e idade avançada, observamos frequência reduzida de células T naive e de memória central, associada a aumento de células T efetoras. Quando estimuladas policlonalmente, essas culturas apresentaram deficiência na produção de IFN- e hiperprodução de IL-10, como na resposta ao TT. Mediante estímulo específico com Env, a citometria de fluxo revelou frequência elevada de células T CD4+FoxP3-CD152+ com forte marcação intracelular para IL-10, indicando predomínio do fenótipo Tr-1, e não das células Treg clássicas. Interessantemente, em ambos os artigos, a replicação viral in vitro foi significativamente menor nos pacientes com aids acima de 55 anos, condizendo com a excelente resposta virológica desses pacientes ao tratamento antirretroviral. A neutralização da IL-10 com anticorpo anti-IL-10 nas culturas ativadas pelos peptídeos Env aumentou de forma significativa a replicação viral no sobrenadante. Tanto na resposta ao TT quanto aos peptídeos Env, o bloqueio da IL-10 aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias, mas não melhorou a produção de IFN- dos pacientes acima de 55 anos com aids. Coletivamente, os achados dessa Tese revelam distúrbios em vários segmentos da resposta imune, particularmente no compartimento Th1, de pacientes acima 55 anos com aids e adequadamente tratados, sugerindo que, para esses pacientes, a reconstituição imune pós-tratamento não ocorre com a mesma eficácia que no jovem. Apesar do aumento da produção de IL-10 provavelmente contribuir, ao menos em parte, para o controle virológico, pode comprometer a resposta tanto ao próprio HIV, quanto a outros desafios antigênicos, a exemplo do toxóide tetânico. Sugere-se, portanto, a necessidade de recomendações específicas de manejo clínico para esse grupo de pacientes

Problemas inversos em engenharia financeira: regularização com critério de entropia

Esta dissertação aplica a regularização por entropia máxima no problema inverso de apreçamento de opções, sugerido pelo trabalho de Neri e Schneider em 2012. Eles observaram que a densidade de probabilidade que resolve este problema, no caso de dados provenientes de opções de compra e opções digitais, pode ser descrito como exponenciais nos diferentes intervalos da semireta positiva. Estes intervalos são limitados pelos preços de exercício. O critério de entropia máxima é uma ferramenta poderosa para regularizar este problema mal posto. A família de exponencial do conjunto solução, é calculado usando o algoritmo de Newton-Raphson, com limites específicos para as opções digitais. Estes limites são resultados do princípio de ausência de arbitragem. A metodologia foi usada em dados do índice de ação da Bolsa de Valores de São Paulo com seus preços de opções de compra em diferentes preços de exercício. A análise paramétrica da entropia em função do preços de opções digitais sínteticas (construídas a partir de limites respeitando a ausência de arbitragem) mostraram valores onde as digitais maximizaram a entropia. O exemplo de extração de dados do IBOVESPA de 24 de janeiro de 2013, mostrou um desvio do princípio de ausência de arbitragem para as opções de compra in the money. Este princípio é uma condição necessária para aplicar a regularização por entropia máxima a fim de obter a densidade e os preços. Nossos resultados mostraram que, uma vez preenchida a condição de convexidade na ausência de arbitragem, é possível ter uma forma de smile na curva de volatilidade, com preços calculados a partir da densidade exponencial do modelo. Isto coloca o modelo consistente com os dados do mercado. Do ponto de vista computacional, esta dissertação permitiu de implementar, um modelo de apreçamento que utiliza o princípio de entropia máxima. Três algoritmos clássicos foram usados: primeiramente a bisseção padrão, e depois uma combinação de metodo de bisseção com Newton-Raphson para achar a volatilidade implícita proveniente dos dados de mercado. Depois, o metodo de Newton-Raphson unidimensional para o cálculo dos coeficientes das densidades exponenciais: este é objetivo do estudo. Enfim, o algoritmo de Simpson foi usado para o calculo integral das distribuições cumulativas bem como os preços do modelo obtido através da esperança matemática.

Apoptose induzida por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Streptococcus agalactiae, ou Streptococcus do grupo B (GBS), é um importante patógeno oportunista que causa pneumonia, sepse e meningite em recém-nascidos e infecções em adultos imunocomprometidos. O pulmão aparentemente é o portal de entrada para o EGB na corrente sanguínea o que pode evoluir para uma septicemia. Os mecanismos de virulência relevantes envolve a habilidade do EGB em penetrar e sobreviver intracelularmente em células hospedeiras. Neste trabalho, foram analisados os mecanismos moleculares da apoptose epitelial induzida pelo EGB, e a produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) em células epiteliais respiratórias A549 durante a infecção por EGB. Todas as amostras de EGB exibiram a capacidade de aderir e invadir células A549. A sobrevivência intracelular do EGB em células A549 ocorreu durante 24 h de incubação sem replicação do patógeno. No entanto, a amsotra 88641-V isolada de vagina não sobreviveu após 0,5 h de interação. O EGB promoveu a perda de viabilidade do epitélio durante a infecção. As alterações morfológicas em células A549 infectadas com o EGB incluem arredondamento celular, condensação nuclear, encolhimento celular e perda de contato célula-célula e célula-substrato. A dupla marcação AV/IP revelou que amostras de EGB sorotipo III induziram apoptose enquanto amostras do sorotipo V induziram morte celular semelhante a necrose em células A549. Caspase-3 foi ativada durante a apoptose induzida por EGB em células epiteliais. No entanto, a ativação de caspases-8 e -9 foi detectada apenas para a amostra 88641-V e as amostras EGB do sorotipo III, respectivamente. Experimentos comparativos de Immunoblotting revelaram que o EGB induziu um aumento da expressão Bim, uma proteína pró-apoptótica e diminuiu a expressão de Bcl-2 e Bcl-xL, proteínas anti-apoptóticas. As células A549 apresentaram perda de potencial de membrana mitocondrial Δψm e co-localização com o Bax. Ensaio de espectrometria de massa identificou a proteína PI-2a, uma proteína estrutural de pili, que exibe atividade carboxipepdidase. Descobrimos que os dois sorotipos (III e V) induziram a produção ROS e NO em células A549. Em conclusão, a apoptose induzida pelo EGB em células A549 é um mecanismo importante de virulência, resultando na destruição de tecidos, escape do sistema imune do hospedeiro com espalhamento bacteriano e, em consequência, a doença invasiva ou uma infecção sistémica.

Influência das alterações imunes em gestantes infectadas pelo HIV-1 no perfil funcional das células T de neonatos não infectados

O número de mulheres jovens infectadas pelo HIV-1 vem crescendo desde o início da epidemia da aids, principalmente nos países em desenvolvimento, onde a frequência de gravidez é elevada. O desenvolvimento de estratégias para evitar a transmissão vertical tem aumentado o número de recém-nascidos não infectados nascidos de gestantes portadora do vírus. O objetivo da presente tese foi avaliar, in vivo e in vitro, o perfil de citocinas de neonatos não infectados, porém nascidos de mulheres infectadas pelo HIV-1. Os resultados demonstraram elevados níveis de citocinas pró-inflamatórias relacionadas ao fenótipo Th17, associadas à baixa produção de IL-10, tanto nos plasmas quanto nos sobrenadantes das culturas de células T ativadas obtidas do sangue do cordão umbilical de neonatos nascidos de gestantes infectadas pelo HIV-1 com cargas virais plasmáticas(PVL) detectáveis. De modo interessante, um perfil similar pró-inflamatório foi observado em amostras de sangue periférico de suas respectivas mães. Por outro lado, níveis elevados de IL-10, associados à reduzida produção de citocinas inflamatórias, foram dosados no sangue e nos sobrenadantes das culturas de células T ativadas de gestantes que controlavam a PVL, assim como de seus neonatos. Com relação à caracterização fenotípica das células T maternas produtoras de IL-10, a análise por citometria de fluxo demonstrou que essa citocina é majoritariamente produzida por células T CD4+Foxp3-. Curiosamente, a replicação viral in vitro do HIV-1 foi inferior nas culturas das gestantes infectadas pelo HIV-1 e foi relacionada aos efeitos inibitórios da IL-10 sobre a produção de TNF-α. Por fim, os neonatos não infectados expostosin utero à terapia antirretroviral (ART) apresentaram um menor peso ao nascer, e este achado foi inversamente correlacionado com os níveis periféricos maternos de TNF-α. Em conclusão, nossos achados sugerem que gestantes que conseguem controlar a PVL, e o incremento na produção de IL-10 materna possam favorecer a expansão das células Tr-1, as quais podem auxiliar em reduzir o risco de transmissão vertical do HIV-1 por reduzir a taxa de replicação viral. Por outro lado, outros resultados também apresentados aqui, apesar de preliminares, revelaram efeitos adversos da replicação viral e da ART em gestantes infectadas pelo HIV-1 no desenvolvimento funcional das células T de neonatos não infectados. Esses dados podem ajudar a explicar por que algumas dessas crianças apresentam elevado risco à morbidade e mortalidade devido a um estado basal de hipersensibilidade patológica.

Estudo do metabolismo mitocondrial e da resposta anti-apoptótica de células endoteliais humanas durante a evolução da infecção por taquizoítos de Toxoplasma gondii

A toxoplasmose é uma zoonose amplamente distribuída que afeta mais de um terço da população mundial e de grande importância na saúde pública. A maioria das infecções em humanos por Toxoplasma gondii é assintomática. A toxoplasmose é amplamente investigada visto que se apresenta como uma doença grave em pessoas imunodeprimidas (portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (SIDA), não tratados, indivíduos transplantados, paciente em tratamento quimioterápico ou em uso de drogas supressoras e gestantes). A toxoplasmose congênita frequentemente pode levar ao aborto espontâneo ou até mesmo resultar na formação de crianças com algum grau de atraso no desenvolvimento mental e/ou físicos, deste modo, a transmissão congênita pode ser muito mais importante do que se pensava, pois os parasitos encontrados na circulação sanguinea são capazes de infectar as células endoteliais dos vasos e os tecidos circunjacentes, podendo resultar no encistamento do T. gondii. Atualmente a toxoplasmose vem sendo investigada devido a sua associação a inúmeras outras doenças, assim, estudos sobre a evolução da infecção por T. gondii em diferentes tipos de células hospedeiras se fazem necessários para uma abordagem terapêutica adequada. Ao invadir a célula hospedeira o parasito possui a capacidade de recrutar as mitocôndrias promovendo mudanças na organização mitocondrial ao longo da progressão da infecção, garantindo um ambiente favorável a sua multiplicação. Diante disso, investigamos se o parasito possui a capacidade de interferir no metabolismo mitocondrial e na resposta apoptótica da célula endotelial. O presente trabalho teve como objetivo analisar o metabolismo mitocondrial através da respirometria de alta-resolução e da resposta apoptótica através do western blotting das células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) infectadas por 2, 6 e 20 horas por taquizoítos de T. gondii. A respirometria de alta-resolução revelou que o parasito interfere no metabolismo energético da célula hospedeira. A análise do conteúdo de proteínas da família Bcl-2 por western blotting revelou maior estímulo apoptótico no tempo inicial de infecção, quando comparado aos demais tempos. Os resultados dos conteúdos de caspase 3, proteína efetora da apoptose, não demonstrou diferença nos tempos iniciais de infecção Entretanto, em tempos mais tardios, o conteúdo de caspase 3 mostrou-se significativamente aumentado quando comparado às HUVEC não infectadas. A dinâmica de replicação do parasito foi observada através do monitoramento pelo sistema Time-Lapse Nikon BioStation IMQ em tempo real das células infectadas por T.gondii. Portanto, nossos resultados sugerem que o protozoário ao recrutar as mitocôndrias da célula hospedeira interfere no metabolismo mitocondrial e na modulação da apoptose para garantir um ambiente favorável a sua multiplicação.

Análise comparativa do efeito de resposta ao tratamento da Hepatite C entre o interferon peguilado e interferon-alfa associados à ribavirina em pacientes do HSE-RJ

A Hepatite C (HC) é um sério problema mundial de saúde pública. Pelas estimativas da Organização Mundial da Saúde, calcula-se que cerca de 3% da população mundial esteja infectada pelo vírus da hepatite C. O tratamento da HC objetiva deter a progressão da doença hepática pela inibição da replicação viral. O objetivo deste estudo foi comparar o efeito de resposta ao tratamento da Hepatite C entre o interferon peguilado (PEGINF) + ribavirina (RBV) e interferon-alfa (INF) + ribavirina (RBV) além de avaliar a relação de fatores de risco, idade, sexo, genótipo, grau de fibrose hepática, tempo de tratamento e comorbidades associadas. Foi realizado levantamento retrospectivo dos prontuários dos pacientes atendidos no ambulatório de Hepatologia do Hospital dos Servidores do Estado do RJ (HSE), de 2001 a 2009. Modelos de regressão logística bivariadas e multivariadas foram utilizados nas análises. Cerca de 85% dos pacientes que trataram por 48 semanas e 15% dos que trataram por 24 semanas tiveram resposta virológica sustentada (RVS) positiva. Cerca de 65% dos pacientes que receberam PEGINF + RBV e 35% dos que receberam INF + RBV tiveram RVS positiva. Os achados deste estudo apontam que o efeito de resposta do tratamento de hepatite C com PEG-INF + RBV é superior ao tratamento com INF + RBV, e que a maior duração do tempo de tratamento também tem influência positiva na RVS. Em relação à interrupção do tratamento houve associação estatisticamente significativa entre o grau de fibrose hepática e a probabilidade de permanecer no tratamento, o risco de interrupção é seis vezes maior com o grau mais avançado de fibrose (F4) em relação ao menos avançado (F2). Também foi encontrado que o risco de interromper o tratamento após as primeiras 24 semanas para pacientes com genótipo 3 foi 2,5 vezes maior do que àqueles pacientes com genótipo 1.

Aderência, invasão e indução de apoptose por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Estreptococos do grupo B (EGB), principalmente sorotipo III são a principal causa de pneumonia neonatal, sepse e meningite. O potencial de virulência das amostras de EGB pode determinar a colonização ou a infecção do hospedeiro. Como o pulmão constitui uns dos primeiros órgãos durante o processo de invasão sistêmica por EGB, nós decidimos investigar os mecanismos de adesão e invasão de amostras do sorotipo III (90356-líquor e 80340-vagina) com linhagem de células epiteliais do pulmão humano (A549). Desta forma, o principal objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de aderência e invasão de duas amostras de EGB sorotipo III com células de epiteliais pulmonares A549, a persistência bacteriana intracelular, a fusão com compartimentos acídicos, potencial citotóxico e indução de apoptose. As amostras mostraram capacidade de aderir e invadir o epitélio pulmonar A549, onde a amostra 90356-líquor isolada de paciente a que apresentou maior propriedade adesiva e invasiva que a amostra 80340-vagina (p<0,05). Ambas as cepas mostraram persistência intracelular sem replicação no interior do epitélio respiratório até 24h de incubação. Além disso, verificamos que os EGB são capazes de promover vacuolização celular permanecendo viáveis dentro de vacúolos acídicos, sugerindo a ocorrência de fusão lisossomo-fagossomo. A amostra 90356-líquor também mostrou maior citotoxidade quando comparada com a amostra 80340-vagina. A análise por citometria de fluxo demonstrou, pela primeira vez, que o EGB induz apoptose em epitélio respiratório, podendo representar um mecanismo importante para o desenvolvimento da lesão celular aguda e a patogênese bacteriana.