Dissecting the role of CLASP1 in the mammalian development

A mitose é o evento celular, através do qual uma células transmite uma cópias do seu DNA às células filhas. Este processo é mediado pelo fuso mitótico, o qual consiste numa rede bipolar microtubulos. A dinâmica dos microtubulos é regulada por proteínas associadas a estes (MAPs – Microtubule-Associated Proteins), tais como as proteínas associadas às extremidades positivas dos microtubulos (+TIPs – Plus-ends Tracking proteins). As proteínas associadas às CLIPs (CLASPs – CLIP-associated proteins) pertencem a esta família e estão altamente conservadas nos eucariotas. Estas interagem com os microtubulos regulando o fuso mitótico, a segregação dos cromossomas e o comportamento dos microtubulos ao nível do cinetocoro. Assim, as CLASPs têm sido descritas como essenciais à manutenção da integridade genética durante a divisão celular. Um modelo animal knockout para o gene Clasp1 é uma ferramenta indispensável à descoberta do papel da CLASP1 a nível fisiológico. Nos animais knockout foi observado um fenótipo letal, no qual 100% dos recém-nascidos morreram poucos minutos após o nascimento, no decurso de falência respiratória. Após análise histopatológica, observamos que os pulmões dos animais knockout apresentam um atraso no desenvolvimento. Porém, a análise da expressão de marcadores de diferenciação celular, mostrou que os pneumócitos tipo I e II estão presente e diferenciados nos animais knockout aquando do seu nascimento. No entanto, um defeito primário a nível pulmonar ainda não pode ser excluído. Níveis elevados de glicogénio no parênquima alveolar dos animais knockout sugerem imaturidade pulmonar ou deficiente produção do líquido surfactante. Adicionalmente, ainda não está esclarecido de que forma pode este atraso explicar a letalidade observada nos recémnascidos knockout. Verificamos também que expressão de CLASP1 é transiente ao longo do desenvolvimento, sendo particularmente elevada no cérebro, o que pode explicar o seu papel já descrito na biologia dos neurónios. A CLASP1 é ubiquamente expressa em mamíferos adultos, o que sugere que esta proteína é também importante em tecidos diferenciados. Nesta fase, o significado biológico da CLASP1 em mamíferos ainda não foi descortinado. No entanto, nenhum animal knockout para Clasp1 foi capaz de sobreviver ex uterus, o que sugere um papel fundamental desta proteína na fase final do desenvolvimento dos mamíferos.

Neurokinin-1 receptor, a new modulator of lymphangiogenesis in obese-asthma phenotype

Aims Obesity and asthma are widely prevalent and associated disorders. Recent studies of our group revealed that Substance P (SP) is involved in pathophysiology of obese-asthma phenotype in mice through its selective NK1 receptor (NK1-R). Lymphangiogenesis is impaired in asthma and obesity, and SP activates contractile and inflammatory pathways in lymphatics. Our aim was to study whether NK1-R expression was involved in lymphangiogenesis on visceral (VAT) and subcutaneous (SAT) adipose tissues and in the lungs, in obese-allergen sensitized mice. Main methods Diet-induced obese and ovalbumin (OVA)-sensitized Balb/c mice were treated with a selective NK1-R antagonist (CJ 12,255, Pfizer Inc., USA) or placebo. Lymphatic structures (LYVE-1 +) and NK1-R expression were analyzed by immunohistochemistry. A semi-quantitative score methodology was used for NK1-R expression. Key findings Obesity and allergen-sensitization together increased the number of LYVE-1 + lymphatics in VAT and decreased it in SAT and lungs. NK1-R was mainly expressed on adipocyte membranes of VAT, blood vessel areas of SAT, and in lung epithelium. Obesity and allergen-sensitization combined increased the expression of NK1-R in VAT, SAT and lungs. NK1-R antagonist treatment reversed the effects observed in lymphangiogenesis in those tissues. Significance The obese-asthma phenotype in mice is accompanied by increased expression of NK1-R on adipose tissues and lung epithelium, reflecting that SP released during inflammation may act directly on these tissues. Blocking NK1-R affects lymphangiogenesis, implying a role of SP, with opposite physiological consequences in VAT, and in SAT and lungs. Our results provide a clue for a novel SP role in the obese-asthma phenotype.

Efeitos auditivos em doentes com tumores de cabeça e pescoço e tumores cerebrais sujeitos a Radioterapia e terapia combinada

Introdução: A capacidade auditiva dos doentes com neoplasias de cabeça e pescoço e tumores cerebrais pode ser comprometida com os tratamentos antineoplásicos realizados. A Quimioterapia com cisplatina pode provocar perda auditiva de condução ou neurossensorial, podendo agravar-se quando combinada com Radioterapia (RT). O objectivo deste trabalho foi a análise da relação entre a Terapia Combinada (Cisplatina+RT) e a Radioterapia isolada, e os seus efeitos adversos sobre a audição tendo em consideração a inclusão das estruturas do ouvido no campo de tratamento de RT. Métodos: Foram seguidos 10 doentes submetidos a Terapia Combinada (grupo TC) e 11 a Radioterapia isolada (grupo RT). A avaliação audiológica realizou-se antes do inicio (M1), no fim (M2) e um mês após (M3) o termo dos tratamentos e incluiu anamnese audiológica, otoscopia e audiometria tonal. Resultados: No grupo TC, 94,4% dos doentes apresentaram uma relação directamente proporcional entre a dose de radiação na cóclea e a perda auditiva. Esta relação só se verificou em 31% dos doentes do grupo RT, tendo-se verificado diferenças significativas entre grupos (p <0,001). Conclusões: Verificou-se maior incidência da perda auditiva no grupo TC relativamente ao grupo RT. Sugere-se um melhor planeamento do tratamento de RT, reduz - indo a dose à cóclea com o objectivo de minimizar a perda auditiva neurossensorial irreversível, sobretudo quando são utilizadas as duas modalidades de tratamento.

Deregulated expression of selected histone methylases and demethylases in prostate carcinoma

Prostate cancer (PCa), a leading cause of cancer-related morbidity and mortality, arises through the acquisition of genetic and epigenetic alterations. Deregulation of histone methyltransferases (HMTs) or demethylases (HDMs) has been associated with PCa development and progression. However, the precise influence of altered HMTs or HDMs expression and respective histone marks in PCa onset and progression remains largely unknown. To clarify the role of HMTs and HDMs in prostate carcinogenesis, expression levels of 37 HMTs and 20 HDMs were assessed in normal prostate and PCa tissue samples by RT-qPCR. SMYD3, SUV39H2, PRMT6, KDM5A, and KDM6A were upregulated, whereas KMT2A-E (MLL1-5) and KDM4B were downregulated in PCa, compared with normal prostate tissues. Remarkably, PRMT6 was the histone modifier that best discriminated normal from tumorous tissue samples. Interestingly, EZH2 and SMYD3 expression levels significantly correlated with less differentiated and more aggressive tumors. Remarkably, SMYD3 expression levels were of independent prognostic value for the prediction of disease-specific survival of PCa patients with clinically localized disease submitted to radical prostatectomy. We concluded that expression profiling of HMTs and HDMs, especially SMYD3, might be of clinical usefulness for the assessment of PCa patients and assist in pre-therapeutic decision-making.

Regulation of histone H2A.Z expression is mediated by sirtuin 1 in prostate cancer

Histone variants seem to play a major role in gene expression regulation. In prostate cancer, H2A.Z and its acetylated form are implicated in oncogenes’ upregulation. SIRT1, which may act either as tumor suppressor or oncogene, reduces H2A.Z levels in cardiomyocytes, via proteasome-mediated degradation, and this mechanism might be impaired in prostate cancer cells due to sirtuin 1 downregulation. Thus, we aimed to characterize the mechanisms underlying H2A.Z and SIRT1 deregulation in prostate carcinogenesis and how they interact. We found that H2AFZ and SIRT1 were up- and downregulated, respectively, at transcript level in primary prostate cancer and high-grade prostatic intraepithelial neoplasia compared to normal prostatic tissues. Induced SIRT1 overexpression in prostate cancer cell lines resulted in almost complete absence of H2A.Z. Inhibition of mTOR had a modest effect on H2A.Z levels, but proteasome inhibition prevented the marked reduction of H2A.Z due to sirtuin 1 overexpression. Prostate cancer cells exposed to epigenetic modifying drugs trichostatin A, alone or combined with 5-aza-2’-deoxycytidine, increased H2AFZ transcript, although with a concomitant decrease in protein levels. Conversely, SIRT1 transcript and protein levels increased after exposure. ChIP revealed an increase of activation marks within the TSS region for both genes. Remarkably, inhibition of sirtuin 1 with nicotinamide, increased H2A.Z levels, whereas activation of sirtuin 1 by resveratrol led to an abrupt decrease in H2A.Z. Finally, protein-ligation assay showed that exposure to epigenetic modifying drugs fostered the interaction between sirtuin 1 and H2A.Z. We concluded that sirtuin 1 and H2A.Z deregulation in prostate cancer are reciprocally related. Epigenetic mechanisms, mostly histone post-translational modifications, are likely involved and impair sirtuin 1-mediated downregulation of H2A.Z via proteasome-mediated degradation. Epigenetic modifying drugs in conjunction with enzymatic modulators are able to restore the normal functions of sirtuin 1 and might constitute relevant tools for targeted therapy of prostate cancer patients

Neurokinin-1 receptor, a new modulator of lymphangiogenesis in obese-asthma phenotype

Aims: Obesity and asthma are widely prevalent and associated disorders. Recent studies of our group revealed that Substance P (SP) is involved in pathophysiology of obese-asthma phenotype in mice through its selective NK1 receptor (NK1-R). Lymphangiogenesis is impaired in asthma and obesity, and SP activates contractile and inflammatory pathways in lymphatics. Our aim was to study whether NK1-R expression was involved in lymphangiogenesis on visceral (VAT) and subcutaneous (SAT) adipose tissues and in the lungs, in obeseallergen sensitized mice. Main methods: Diet-induced obese and ovalbumin (OVA)-sensitized Balb/c mice were treated with a selective NK1-R antagonist (CJ 12,255, Pfizer Inc., USA) or placebo. Lymphatic structures (LYVE-1+) and NK1-R expression were analyzed by immunohistochemistry. A semi-quantitative score methodology was used for NK1-R expression. Key findings: Obesity and allergen-sensitization together increased the number of LYVE-1+ lymphatics in VAT and decreased it in SAT and lungs. NK1-R was mainly expressed on adipocyte membranes of VAT, blood vessel areas of SAT, and in lung epithelium. Obesity and allergen-sensitization combined increased the expression of NK1-R in VAT, SAT and lungs. NK1-R antagonist treatment reversed the effects observed in lymphangiogenesis in those tissues. Significance: The obese-asthma phenotype in mice is accompanied by increased expression of NK1-R on adipose tissues and lung epithelium, reflecting that SP released during inflammation may act directly on these tissues. Blocking NK1-R affects lymphangiogenesis, implying a role of SP, with opposite physiological consequences in VAT, and in SAT and lungs. Our results provide a clue for a novel SP role in the obese-asthma phenotype.

A theoretical study on modelling the respiratory tract with ladder networks by means of intrinsic fractal geometry

Fractional order modeling of biological systems has received significant interest in the research community. Since the fractal geometry is characterized by a recurrent structure, the self-similar branching arrangement of the airways makes the respiratory system an ideal candidate for the application of fractional calculus theory. To demonstrate the link between the recurrence of the respiratory tree and the appearance of a fractional-order model, we develop an anatomically consistent representation of the respiratory system. This model is capable of simulating the mechanical properties of the lungs and we compare the model output with in vivo measurements of the respiratory input impedance collected in 20 healthy subjects. This paper provides further proof of the underlying fractal geometry of the human lungs, and the consequent appearance of constant-phase behavior in the total respiratory impedance.

Sistema de deteção de arritmias

Esta dissertação apresenta o trabalho realizado no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação (TEDI), do 2º ano, do Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores no ramo de Automação e Sistemas. O principal objetivo desta dissertação consiste no desenvolvimento de um sistema que permita efetuar a deteção de um determinado número de anomalias num sinal eletrocardiográfico. O coração é um dos órgãos mais importantes do corpo humano. É ele que recebe e bombeia o sangue pelo organismo. Isto é, recebe sangue pobre em oxigénio, encaminha-o para os pulmões onde será enriquecido em oxigénio. O sangue enriquecido em oxigénio é então encaminhado novamente para o coração que será enviado para todas as partes do corpo humano. O eletrocardiograma desempenha um papel fundamental de modo a diagnosticar eventuais anomalias no correto funcionamento do coração. Estas anomalias podem dever-se a diversos fatores como tabaco, colesterol, pressão sanguínea alta ou diabetes entre outros. As anomalias associadas ao ritmo cardíaco são denominadas de arritmias. As arritmias são fundamentalmente originadas pela alteração da frequência ou do ritmo cardíaco. Utilizando a lógica difusa, pretendeu-se desenvolver um sistema que fizesse a identificação de um determinado número de tipos de batimentos entre os quais: o bloqueio do ramo esquerdo (LBBB), bloqueio do ramo direito (RBBB), contração prematura ventricular (VPC) e contração prematura auricular (APC). Todos os desenvolvimentos efetuados, a nível de programação, são neste documento relatados de forma a constituírem um possível guia para a utilização deste tipo de sistemas. Mais ainda, descrevem-se nele toda a pesquisa efetuada e as alternativas de desenvolvimento selecionadas. O Sistema de Deteção de Arritmias (SDA) desenvolvido mostrou-se eficaz desde que o utilizador consiga identificar corretamente os parâmetros que lhe são pedidos. A interface gráfica desenvolvida permitiu também uma maior facilidade durante a análise do sinal eletrocardiográfico.