In vitro transference and molecular characterization of bla TEM genes in bacteria isolated from Portuguese ready-to-eat foods

The principal aim of this study was to investigate the possibility of transference to Escherichia coli of β-lactam resistance genes found in bacteria isolated from ready-to-eat (RTE) Portuguese traditional food. From previous screenings, 128 β-lactam resistant isolates (from different types of cheese and of delicatessen meats), largely from the Enterobacteriaceae family were selected and 31.3% of them proved to transfer resistance determinants in transconjugation assays. Multiplex PCR in donor and transconjugant isolates did not detect bla CTX, bla SHV and bla OXY, but bla TEM was present in 85% of them, while two new TEMs (TEM-179 and TEM-180) were identified in two isolates. The sequencing of these amplicons showed identity between donor and transconjugant genes indicating in vitro plasmid DNA transfer. These results suggest that if there is an exchange of genes in natural conditions, the consumption of RTE foods, particularly with high levels of Enterobacteriaceae, can contribute to the spread of antibiotic resistance.

ß-lactamases in the biochemistry and molecular biology laboratory

β-lactamases are hydrolytic enzymes that inactivate the β-lactam ring of antibiotics such as penicillins and cephalosporins. The major diversity of studies carried out until now have mainly focused on the characterization of β-lactamases recovered among clinical isolates of Gram-positive staphylococci and Gram-negative enterobacteria, amongst others. However, only some studies refer to the detection and development of β-lactamases carriers in healthy humans, sick animals, or even in strains isolated from environmental stocks such as food, water, or soils. Considering this, we proposed a 10-week laboratory programme for the Biochemistry and Molecular Biology laboratory for majors in the health, environmental, and agronomical sciences. During those weeks, students would be dealing with some basic techniques such as DNA extraction, bacterial transformation, polymerase chain reaction (PCR), gel electrophoresis, and the use of several bioinformatics tools. These laboratory exercises would be conducted as a mini research project in which all the classes would be connected with the previous ones. This curriculum was compared in an experiment involving two groups of students from two different majors. The new curriculum, with classes linked together as a mini research project, was taught to a major in Pharmacy and an old curriculum was taught to students from environmental health. The results showed that students who were enrolled in the new curriculum obtained better results in the final exam than the students who were enrolled in the former curriculum. Likewise, these students were found to be more enthusiastic during the laboratory classes than those from the former curriculum.

Molecular imprinted nanoelectrodes for ultra sensitive detection of ovarian cancer marker

The relentless discovery of cancer biomarkers demands improved methods for their detection. In this work, we developed protein imprinted polymer on three-dimensional gold nanoelectrode ensemble (GNEE) to detect epithelial ovarian cancer antigen-125 (CA 125), a protein biomarker associated with ovarian cancer. CA 125 is the standard tumor marker used to follow women during or after treatment for epithelial ovarian cancer. The template protein CA 125 was initially incorporated into the thin-film coating and, upon extraction of protein from the accessible surfaces on the thin film, imprints for CA 125 were formed. The fabrication and analysis of the CA 125 imprinted GNEE was done by using cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. The surfaces of the very thin, protein imprinted sites on GNEE are utilized for immunospecific capture of CA 125 molecules, and the mass of bound on the electrode surface can be detected as a reduction in the faradic current from the redox marker. Under optimal conditions, the developed sensor showed good increments at the studied concentration range of 0.5–400 U mL−1. The lowest detection limit was found to be 0.5 U mL−1. Spiked human blood serum and unknown real serum samples were analyzed. The presence of non-specific proteins in the serum did not significantly affect the sensitivity of our assay. Molecular imprinting using synthetic polymers and nanomaterials provides an alternative approach to the trace detection of biomarker proteins.

Efeito de um programa de exercício em indivíduos com patologia cardíaca: serie de estudos de caso

Sendo, o exercício físico uma parte importante na Reabilitação de pacientes com patologia cardíaca, o presente estudo tem por Objectivo: verificar se um programa de exercícios aeróbios, mesmo quando associadas a patologias crónicas poderão ter efeito nas variáveis da capacidade funcional, ansiedade e depressão e qualidade de vida. Tipo de estudo: série de estudos de caso prospectivo. Métodos: O programa de exercício realizou-se em 8 semanas tendo cada um dos doentes cardíacos sido avaliados no início do plano e no fim das 8 semanas sobre os seguintes aspectos: a composição corporal (massa magra, massa gorda, Taxa metabólica basal e água), o teste dos 6 minutos de marcha, em termos de ansiedade /depressão e percepção do estados de saúde. Resultados: Em relação à composição corporal, destacase a perda de peso no caso clínico 4 com uma variação de -4.54%; aumento de massa magra de 46.6% e uma diminuição de massa gorda de -41 .1% no caso clínico 2 e um aumento de 4,78% da taxa de metabolismo basal no caso clínico 1 . Na capacidade funcional de exercício houve uma variação média positiva de 16,8% na distância percorrida; verifica-se também um aumento gradual de tempo de exercício ao longo das 8 semanas de tratamento. Por último, uma variação média negativa nos níveis de ansiedade de -28,5% e depressão de -40%; um aumento de 30% na percepção subjectiva do estado de saúde nos 4 casos clínicos deste estudo. Conclusão: O programa de exercícios teve efeitos positivos nos 4 casos clínicos estudados. No entanto, pelas características individuais de cada caso, os seus efeitos tiveram impacto diferente em cada caso, devendo por isso, ser prescrito exercício de forma individualizada.

Metodologia de análise da patologia de fachadas de edifícios recentes com sistema ETICS

Ao percorrermos as cidades portuguesas, deparámo-nos frequentemente com fachadas de edifícios muito degradadas, não só de edifícios antigos, mas também de edifícios recentes (construção edificada a partir do início da década de 70). A presença de anomalias nas fachadas, para além de ser esteticamente desagradável na paisagem urbana, pode também potenciar a degradação prematura da envolvente vertical dos edifícios, deixando estas de desempenhar satisfatoriamente as funções de impermeabilidade e eficiência térmica. Tem-se assistido nas últimas décadas em Portugal, não só a uma evolução das técnicas construtivas das fachadas face à crescente exigência da qualidade dos edifícios, mas também a uma crescente utilização de novos revestimentos, nomeadamente, o sistema de isolamento térmico pelo exterior, conhecido pela sigla inglesa ETICS (External Thermal Insulation Composite System) e designado por “revestimento delgado armado sobre isolante”. O principal objectivo da presente dissertação consiste no desenvolvimento e aplicação de uma proposta de metodologia para análise da patologia de fachadas de edifícios recentes com sistema ETICS, que gradualmente tem vindo a implantar-se em Portugal como uma das soluções de carácter inovador de isolamento térmico e de protecção higrométrica da envolvente vertical opaca dos edifícios.

Novel potentiometric sensors of molecular imprinted polymers for specific binding of chlormequat

Molecularly imprinted polymers (MIP) were used as potentiometric sensors for the selective recognition and determination of chlormequat (CMQ). They were produced after radical polymerization of 4-vinyl pyridine (4-VP) or methacrylic acid (MAA) monomers in the presence of a cross-linker. CMQwas used as template. Similar nonimprinted (NI) polymers (NIP) were produced by removing the template from reaction media. The effect of kind and amount of MIP or NIP sensors on the potentiometric behavior was investigated. Main analytical features were evaluated in steady and flow modes of operation. The sensor MIP/4-VP exhibited the best performance, presenting fast near-Nernstian response for CMQover the concentration range 6.2×10-6 – 1.0×10-2 mol L-1 with detection limits of 4.1×10-6 mol L-1. The sensor was independent from the pH of test solutions in the range 5 – 10. Potentiometric selectivity coefficients of the proposed sensors were evaluated over several inorganic and organic cations. Results pointed out a good selectivity to CMQ. The sensor was applied to the potentiometric determination of CMQin commercial phytopharmaceuticals and spiked water samples. Recoveries ranged 96 to 108.5%.

Patologia da comunicação humana e intervenção terapêutica: algumas reflexões teóricas e metodológicas

Integram este trabalho quatro temas: a descrição do procedimento da avaliação acústica de um falante, da sua produção das vogais tónicas do Português Europeu, enquanto abordagem de avaliação quantitativa da qualidade vocal e que é actualmente utilizada com frequência por quem trabalha em saúde vocal; um outro que consiste num levantamento de algumas questões teóricas ligadas à pragmática da comunicação e quanto às suas aplicações no campo das pessoas com lesão cerebral, quer na avaliação quer quanto à intervenção terapêutica; o terceiro versa sobre a avaliação fonológica da criança, sendo apresentado um estudo de caso com dados recolhidos com a utilização de um instrumento formal; por fim, o último tema é a classificação, avaliação e intervenção terapêutica nas perturbações motoras da fala, com um foco especial na prosódia.

Caracterização molecular da resistência a antimicrobianos em Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado isoladas em cães e estudo da partilha de clones bacterianos entre animais de companhia e coabitantes humanos

A pressão seletiva originada pelo uso excessivo de antimicrobianos na medicina humana e veterinária tem contribuído para a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes, sendo os estudos mais escassos relativamente à sua presença nos animais de companhia. Porque os animais e os seus proprietários partilham o mesmo espaço habitacional, apresentando comportamentos de contacto próximo, existe uma hipótese elevada de transferência microbiana inter-espécie. Ante esta possibilidade é importante escrutinar o papel dos animais de companhia enquanto reservatórios de estirpes e de genes de resistência, bem como a sua envolvência na disseminação de estirpes bacterianas multirresistentes. Importa também, investigar o papel das superfícies e objetos domésticos partilhados por ambos, como potenciadores deste fenómeno. O objetivo deste trabalho foi, identificar o filogrupo e fazer a caracterização molecular dos genes que conferem resistência aos β-lactâmicos e às quinolonas, em quarenta isolados de Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado (ESBL), obtidas em zaragatoas fecais de cães consultados no Hospital Veterinário do ICBAS-UP. Complementarmente pretendeu-se inferir sobre a partilha de clones de Escherichia coli e Enterococcus spp. com elevadas resistências, em cinco agregados familiares (humanos e seus animais de companhia) assim como avaliar a potencial disseminação de estirpes multirresistentes no ambiente doméstico. Previamente foram recolhidas zaragatoas de fezes, pelo e mucosa oral dos animais e em alguns casos, dos seus proprietários, e ainda do ambiente doméstico. As zaragatoas foram processadas e as estirpes isoladas com base em meios seletivos. Foram realizados testes de suscetibilidade antimicrobiana de modo a estabelecer o fenótipo de resistência de cada isolado. O DNA foi extraído por varias metodologias e técnicas de PCR foram utilizadas para caracterização de filogrupos (Escherichia coli) e identificação da espécie (Enterococcus spp.). A avaliação da proximidade filogenética entre isolados foi efetuada por ERIC PCR e PFGE. No conjunto de quarenta isolados produtores de ESBL e/ou resistentes a quinolonas verificou-se que 47,5% pertenciam ao filogrupo A, havendo uma menor prevalência do filogrupo D (25,0%), B1 (17,5%), e B2 (10,0%).A frequência de resistência nestes isolados é factualmente elevada, sendo reveladora de uma elevada pressão seletiva. Com exceção de dois isolados, os fenótipos foram justificados pela presença de β-lactamases. A frequência da presença de genes foi: 47% blaTEM, 34% blaSHV, 24% blaOXA , 18% blaCTX-M-15, 8% blaCTX-M-2, 3% blaCTX-M-9. Nos isolados resistentes às quinolonas verificou-se maioritariamente a presença de mutações nos genes cromossomais gyrA e parC, e em alguns casos a presença de um determinante de resistência mediado por plasmídeo – qnrS. Nos cinco “agregados familiares” (humanos e animais) estudados foi observada uma partilha frequente de clones de E. coli e Enterococcus faecalis com múltiplas resistências, isolados em fezes e mucosa oral de cães e gatos e fezes e mãos dos respetivos proprietários, evidenciando-se assim uma possível transferência direta entre coabitantes (agregados A, C, D, E). Ficou também comprovado com percentagens de similaridade genotípica superiores a 94% que essa disseminação também ocorre para o ambiente doméstico, envolvendo objetos dos animais e de uso comum (agregados A, E). Os resultados obtidos reforçam a necessidade de um uso prudente dos antimicrobianos, pois elevados padrões de resistências terão um impacto não só na qualidade de vida dos animais mas também na saúde humana. Adicionalmente importa sensibilizar os proprietários para a necessidade de uma maior vigilância relativamente às formas de interação com os animais, bem como para a adoção de medidas higiénicas cautelares após essa mesma interação.

Ligand-Induced structural changes in TEM‑1 probed by molecular dynamics and relative binding free energy calculations

The TEM family of enzymes has had a crucial impact on the pharmaceutical industry due to their important role in antibiotic resistance. Even with the latest technologies in structural biology and genomics, no 3D structure of a TEM- 1/antibiotic complex is known previous to acylation. Therefore, the comprehension of their capability in acylate antibiotics is based on the protein macromolecular structure uncomplexed. In this work, molecular docking, molecular dynamic simulations, and relative free energy calculations were applied in order to get a comprehensive and thorough analysis of TEM-1/ampicillin and TEM-1/amoxicillin complexes. We described the complexes and analyzed the effect of ligand binding on the overall structure. We clearly demonstrate that the key residues involved in the stability of the ligand (hot-spots) vary with the nature of the ligand. Structural effects such as (i) the distances between interfacial residues (Ser70−Oγ and Lys73−Nζ, Lys73−Nζ and Ser130−Oγ, and Ser70−Oγ−Ser130−Oγ), (ii) side chain rotamer variation (Tyr105 and Glu240), and (iii) the presence of conserved waters can be also influenced by ligand binding. This study supports the hypothesis that TEM-1 suffers structural modifications upon ligand binding.

Telomerase promoter mutations in cancer: an emerging molecular biomarker?

João Vinagre, Vasco Pinto and Ricardo Celestino contributed equally to the manuscript.

Immunohistochemical molecular phenotypes of gastric cancer based on SOX2 and CDX2 predict patient outcome

Background Gastric cancer remains a serious health concern worldwide. Patients would greatly benefit from the discovery of new biomarkers that predict outcome more accurately and allow better treatment and follow-up decisions. Here, we used a retrospective, observational study to assess the expression and prognostic value of the transcription factors SOX2 and CDX2 in gastric cancer. Methods SOX2, CDX2, MUC5AC and MUC2 expression were assessed in 201 gastric tumors by immunohistochemistry. SOX2 and CDX2 expression were crossed with clinicopathological and follow-up data to determine their impact on tumor behavior and outcome. Moreover, SOX2 locus copy number status was assessed by FISH (N = 21) and Copy Number Variation Assay (N = 62). Results SOX2 was expressed in 52% of the gastric tumors and was significantly associated with male gender, T stage and N stage. Moreover, SOX2 expression predicted poorer patient survival, and the combination with CDX2 defined two molecular phenotypes, SOX2+CDX2- versus SOX2-CDX2+, that predict the worst and the best long-term patients’ outcome. These profiles combined with clinicopathological parameters stratify the prognosis of patients with intestinal and expanding tumors and in those without signs of venous invasion. Finally, SOX2 locus copy number gains were found in 93% of the samples reaching the amplification threshold in 14% and significantly associating with protein expression. Conclusions We showed, for the first time, that SOX2 combined with CDX2 expression profile in gastric cancer segregate patients into different prognostic groups, complementing the clinicopathological information. We further demonstrate a molecular mechanism for SOX2 expression in a subset of gastric cancer cases.

Nova Técnica de Imagem no Diagnóstico da Patologia Mamária - Tomossíntese Mamária

O cancro da mama é uma das patologias mais frequentes nas mulheres, à qual está associada uma elevada taxa de mortalidade. Sabe-se que à detecção, diagnóstico e tratamento precoce desta patologia, está associada uma elevada taxa de sobrevivência. Estas premissas tornam a detecção e o diagnóstico desta patologia, de importância central. A mamografia é o exame “gold standard” para o rastreio e diagnóstico do cancro da mama. Os sistemas convencionais de mamografia já demonstraram a sua mais valia na detecção de cancro da mama e de outras patologias mamárias, no entanto têm vindo a ser substituídos por sistemas digitais. A utilização da mamografia digital, aumentou a exactidão diagnóstica, especialmente em mulheres que apresentam elevada densidade do parenquima mamário. Apesar deste avanço, a natureza bidimensional da mamografia traduz-se numa imagem sobreposta dos tecidos da mama, o que dificulta, não raras vezes, a visualização de patologia, criando sérios obstáculos à sua detecção e diagnóstico. A tomossíntese mamária surge como uma técnica inovadora que, pela aquisição de dados tridimensionais, elimina ou reduz a sobreposição dos tecidos, disponibilizando informação mais detalhada e aumentando a sensibilidade e especificidade da mamografia. Esta técnica tem sido alvo de múltiplos estudos, contudo, o seu papel para uma possível integração na prática clínica não está, ainda, perfeitamente esclarecido. Este trabalho pretende dar a conhecer o “estado da arte” da Tomossíntese Mamária e toda a tecnologia que lhe está subjacente, os benefícios clínicos que da mesma podem advir e ainda os desafios inerentes à sua implementação na prática clínica. No desenvolvimento deste trabalho, utilizou-se uma metodologia científica baseada na revisão bibliográfica de conceitos inerentes à Tomossíntese mamária, através da selecção de artigos científicos e livros de referência na área em estudo, e ainda à exposição ilustrativa de casos que fundamentam o potencial desta técnica.

The role of molecular imaging in modern drug development

Drug development represents a highly complex, inefficient and costly process. Over the past decade, the widespread use of nuclear imaging, owing to its functional and molecular nature, has proven to be a determinant in improving the efficiency in selecting the candidate drugs that should either be abandoned or moved forward into clinical trials. This helps not only with the development of safer and effective drugs but also with the shortening of time-to-market. The modern concept and future trends concerning molecular imaging will assumedly be hybrid or multimodality imaging, including combinations between high sensitivity and functional (molecular) modalities with high spatial resolution and morphological techniques.

Synthesis of molecular biomimetics

Biomimetics has paved the way toward new materials and technologies inspired in Nature. Biomolecules and their supramolecular organization have today a leading role in biomimetics, benefiting from the recent advances in nanotechnology. The production of biomimetic materials may be however a difficult task, because Nature does it very well. The use of several building blocks assembled in bottom-up arrangement is without doubt at the core of this process. Such building blocks include different molecules or molecular arrangements, of synthetic or natural origin, such as amino acids, lipids, carbohydrates, nucleic acids, carbon allotropes, dendrimers, or organosilanes, among others. The most common approaches to produce synthetic biomimetic materials are reported herein, with special emphasis to building blocks and their supramolecular arrangement.