Model morphisms (MoMo) to enable language independent information models and interoperable business networks

MSc. Dissertation presented at Faculdade de Ciências e Tecnologia of Universidade Nova de Lisboa to obtain the Master degree in Electrical and Computer Engineering

The role of the efflux mechanisms in multidrug resistance in Mycobacterium tuberculosis

Abstract The emergence of multi and extensively drug resistant tuberculosis (MDRTB and XDRTB) has increased the concern of public health authorities around the world. The World Health Organization has defined MDRTB as tuberculosis (TB) caused by organisms resistant to at least isoniazid and rifampicin, the main first-line drugs used in TB therapy, whereas XDRTB refers to TB resistant not only to isoniazid and rifampicin, but also to a fluoroquinolone and to at least one of the three injectable second-line drugs, kanamycin, amikacin and capreomycin. Resistance in Mycobacterium tuberculosis is mainly due to the occurrence of spontaneous mutations and followed by selection of mutants by subsequent treatment. However, some resistant clinical isolates do not present mutations in any genes associated with resistance to a given antibiotic, which suggests that other mechanism(s) are involved in the development of drug resistance, namely the presence of efflux pump systems that extrude the drug to the exterior of the cell, preventing access to its target. Increased efflux activity can occur in response to prolonged exposure to subinhibitory concentrations of anti-TB drugs, a situation that may result from inadequate TB therapy. The inhibition of efflux activity with a non-antibiotic inhibitor may restore activity of an antibiotic subject to efflux and thus provide a way to enhance the activity of current anti-TB drugs. The work described in this thesis foccus on the study of efflux mechanisms in the development of multidrug resistance in M. tuberculosis and how phenotypic resistance, mediated by efflux pumps, correlates with genetic resistance. In order to accomplish this goal, several experimental protocols were developed using biological models such as Escherichia coli, the fast growing mycobacteria Mycobacterium smegmatis, and Mycobacterium avium, before their application to M. tuberculosis. This approach allowed the study of the mechanisms that result in the physiological adaptation of E. coli to subinhibitory concentrations of tetracycline (Chapter II), the development of a fluorometric method that allows the detection and quantification of efflux of ethidium bromide (Chapter III), the characterization of the ethidium bromide transport in M. smegmatis (Chapter IV) and the contribution of efflux activity to macrolide resistance in Mycobacterium avium complex (Chapter V). Finally, the methods developed allowed the study of the role of efflux pumps in M. tuberculosis strains induced to isoniazid resistance (Chapter VI). By this manner, in Chapter II it was possible to observe that the physiological adaptation of E. coli to tetracycline results from an interplay between events at the genetic level and protein folding that decrease permeability of the cell envelope and increase efflux pump activity. Furthermore, Chapter III describes the development of a semi-automated fluorometric method that allowed the correlation of this efflux activity with the transport kinetics of ethidium bromide (a known efflux pump substrate) in E. coli and the identification of efflux inhibitors. Concerning M. smegmatis, we have compared the wild-type M. smegmatis mc2155 with knockout mutants for LfrA and MspA for their ability to transport ethidium bromide. The results presented in Chapter IV showed that MspA, the major porin in M. smegmatis, plays an important role in the entrance of ethidium bromide and antibiotics into the cell and that efflux via the LfrA pump is involved in low-level resistance to these compounds in M. smegmatis. Chapter V describes the study of the contribution of efflux pumps to macrolide resistance in clinical M. avium complex isolates. It was demonstrated that resistance to clarithromycin was significantly reduced in the presence of efflux inhibitors such as thioridazine, chlorpromazine and verapamil. These same inhibitors decreased efflux of ethidium bromide and increased the retention of [14C]-erythromycin in these isolates. Finaly, the methods developed with the experimental models mentioned above allowed the study of the role of efflux pumps on M. tuberculosis strains induced to isoniazid resistance. This is described in Chapter VI of this Thesis, where it is demonstrated that induced resistance to isoniazid does not involve mutations in any of the genes known to be associated with isoniazid resistance, but an efflux system that is sensitive to efflux inhibitors. These inhibitors decreased the efflux of ethidium bromide and also reduced the minimum inhibitory concentration of isoniazid in these strains. Moreover, expression analysis showed overexpression of genes that code for efflux pumps in the induced strains relatively to the non-induced parental strains. In conclusion, the work described in this thesis demonstrates that efflux pumps play an important role in the development of drug resistance, namely in mycobacteria. A strategy to overcome efflux-mediated resistance may consist on the use of compounds that inhibit efflux activity, restoring the activity of antimicrobials that are efflux pump substrates, a useful approach particularly in TB where the most effective treatment regimens are becoming uneffective due to the increase of MDRTB/XDRTB.

Maximum level and time to peak of dam-break waves on mobile horizontal bed

Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 135, No. 11, November 1, 2009

Prognostic modelling of breast cancer patients: a benchmark of predictive models with external validation

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores – Sistemas Digitais e Percepcionais pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Depressão : detecção, diagnóstico e tratamento. Estudo de prevalência e despite das perturbações depressivas e tratamento

RESUMO:A depressão clínica é uma patologia do humor, dimensional e de natureza crónica, evoluindo por episódios heterogéneos remitentes e recorrentes, de gravidade variável, correspondendo a categorias nosológicas porventura artificiais mas clinicamente úteis, de elevada prevalência e responsável por morbilidade importante e custos sociais crescentes, calculando-se que em 2020 os episódios de depressão major constituirão, em todo o mundo, a segunda causa de anos de vida com saúde perdidos. Como desejável, na maioria dos países os cuidados de saúde primários são a porta de entrada para o acesso à recepção de cuidados de saúde. Cerca de 50% de todas as pessoas sofrendo de depressão acedem aos cuidados de saúde primários mas apenas uma pequena proporção é correctamente diagnosticada e tratada pelos médicos prestadores de cuidados primários apesar dos tratamentos disponíveis serem muito efectivos e de fácil aplicabilidade. A existência de dificuldades e barreiras a vários níveis – doença, doentes, médicos, organizações de saúde, cultura e sociedade – contribuem para esta generalizada ineficiência de que resulta uma manutenção do peso da depressão que não tem sido possível reduzir através das estratégias tradicionais de organização de serviços. A equipa comunitária de saúde mental e a psiquiatria de ligação são duas estratégias de intervenção com desenvolvimento conceptual e organizacional respectivamente na Psiquiatria Social e na Psicossomática. A primeira tem demonstrado sucesso na abordagem clínica das doenças mentais graves na comunidade e a segunda na abordagem das patologias não psicóticas no hospital geral. Todavia, a efectividade destas estratégias não se tem revelado transferível para o tratamento das perturbações depressivas e outras patologias mentais comuns nos cuidados de saúde primários. Novos modelos de ligação e de trabalho em equipa multidisciplinar têm sido demonstrados como mais eficazes e custo-efectivos na redução do peso da depressão, ao nível da prestação dos cuidados de saúde primários, quando são atinentes com os seguintes princípios estratégicos e organizacionais: detecção sistemática e abordagem da depressão segundo o modelo médico, gestão integrada de doença crónica incluindo a continuidade de cuidados mediante colaboração e partilha de responsabilidades intersectorial, e a aposta na melhoria contínua da qualidade. Em Portugal, não existem dados fiáveis sobre a frequência da depressão, seu reconhecimento e a adequação do tratamento ao nível dos cuidados de saúde primários nem se encontra validada uma metodologia de diagnóstico simples e fiável passível de implementação generalizada. Foi realizado um estudo descritivo transversal com os objectivos de estabelecer a prevalência pontual de depressão entre os utentes dos cuidados de saúde primários e as taxas de reconhecimento e tratamento pelos médicos de família e testar metodologias de despiste, com base num questionário de preenchimento rápido – o WHO-5 – associado a uma breve entrevista estruturada – o IED. Foram seleccionados aleatoriamente 31 médicos de família e avaliados 544 utentes consecutivos, dos 16 aos 90 anos, em quatro regiões de saúde e oito centros de saúde dotados com 219 clínicos gerais. Os doentes foram entrevistados por psiquiatras, utilizando um método padronizado, o SCAN, para diagnóstico de perturbação depressiva segundo os critérios da 10ª edição da Classificação Internacional de Doenças. Apurou-se que 24.8% dos utentes apresentava depressão. No melhor dos cenários, menos de metade destes doentes, 43%, foi correctamente identificada como deprimida pelo seu médico de família e menos de 13% dos doentes com depressão estavam bem medicados com antidepressivo em dose adequada. A aplicação seriada dos dois instrumentos não revelou dificuldades tendo permitido a identificação de pelo menos 8 em cada 10 doentes deprimidos e a exclusão de 9 em cada 10 doentes não deprimidos. Confirma-se a elevada prevalência da patologia depressiva ao nível dos cuidados primários em Portugal e a necessidade de melhorar a capacidade diagnóstica e terapêutica dos médicos de família. A intervenção de despiste, que foi validada, parece adequada para ser aplicada de modo sistemático em Centros de Saúde que disponham de recursos técnicos e organizacionais para o tratamento efectivo dos doentes com depressão. A obtenção da linha de base de indicadores de prevalência, reconhecimento e tratamento das perturbações depressivas nos cuidados de saúde primários, bem como a validação de instrumentos de uso clínico, viabiliza a capacitação do sistema para a produção de uma campanha nacional de educação de grande amplitude como a proposta no Plano Nacional de Saúde 2004-2010.------- ABSTRACT: Clinical depression is a dimensional and chronic affective disorder, evolving through remitting and recurring heterogeneous episodes with variable severity corresponding to clinically useful artificial diagnostic categories, highly prevalent and producing vast morbidity and growing social costs, being estimated that in 2020 unipolar major depression will be the second cause of healthy life years lost all over the world. In most countries, primary care are the entry point for access to health care. About 50% of all individuals suffering from depression within the community reach primary health care but a smaller proportion is correctly diagnosed and treated by primary care physicians though available treatments are effective and easily manageable. Barriers at various levels – pertaining to the illness itself, to patients, doctors, health care organizations, culture and society – contribute to the inefficiency of depression management and pervasiveness of depression burden, which has not been possible to reduce through classical service strategies. Community mental health teams and consultation-liaison psychiatry, two conceptual and organizational intervention strategies originating respectively within social psychiatry and psychosomatics, have succeeded in treating severe mental illness in community and managing non-psychotic disorders in the general hospital. However, these strategies effectiveness has not been replicated and transferable for the primary health care setting treatment of depressive disorders and other common mental pathology. New modified liaison and multidisciplinary team work models have been shown as more efficacious and cost-effective reducing depression burden at the primary care level namely when in agreement with principles such as: systematic detection of depression and approach accordingly to the medical model, chronic llness comprehensive management including continuity of care through collaboration and shared responsibilities between primary and specialized care, and continuous quality improvement. There are no well-founded data available in Portugal for depression prevalence, recognition and treatment adequacy in the primary care setting neither is validated a simple, teachable and implementable recognition and diagnostic methodology for primary care. With these objectives in mind, a cross-sectional descriptive study was performed involving 544 consecutive patients, aged 16-90 years, recruited from the ambulatory of 31 family doctors randomized within the 219 physicians working in eight health centres from four health regions. Screening strategies were tested based on the WHO-5 questionnaire in association with a short structured interview based on ICD-10 criteria. Depression ICD-10 diagnosis was reached according to the gold standard SCAN interview performed by trained psychiatrists. Any depressive disorder ICD-10 diagnosis was present in 24.8% of patients. Through the use of favourable recognition criteria, 43% of the patients were correctly identified as depressed by their family doctor and about 13% of the depressed patients were prescribed antidepressants at an adequate dosage. The serial administration of both instruments – WHO-5 and short structured interview – was feasible, allowing the detection of eight in ten positive cases and the exclusion of nine in ten non-cases. In Portugal, at the primary care level, high depressive disorder prevalence is confirmed as well as the need to improve depression diagnostic and treatment competencies of family doctors. A two-stage screening strategy has been validated and seems adequate for systematic use in health centres where technical and organizational resources for the effective management of depression are made available. These results can be viewed as primary care depressive disorders baseline indicators of prevalence, detection and treatment and, along with clinical useful instruments, the health system is more capacitated for the establishment of a national level large education campaign on depression such as proposed in the National Health Plan 2004-2010.

Polyglutamine diseases (PolyQ): construction and characterization of yeast models

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

A calculus for modeling and analyzing conversations in service-oriented computing

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Informática pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Invited review: Models for the optimization of regional wastewater treatment systems

European Journal of Operational Research, nº 73 (1994)

O financiamento por capitação ajustada pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde : a utilização dos consumos com medicamentos como proxy da carga de doença em ambulatório

RESUMO - Introdução - Com o presente projecto de investigação pretendeu-se estudar o financiamento por capitação ajustado pelo risco em contexto de integração vertical de cuidados de saúde, recorrendo particularmente a informação sobre o consumo de medicamentos em ambulatório como proxy da carga de doença. No nosso país, factores como a expansão de estruturas de oferta verticalmente integradas, inadequação histórica da sua forma de pagamento e a recente possibilidade de dispor de informação sobre o consumo de medicamentos de ambulatório em bases de dados informatizadas são três fortes motivos para o desenvolvimento de conhecimento associado a esta temática. Metodologia - Este trabalho compreende duas fases principais: i) a adaptação e aplicação de um modelo de consumo de medicamentos que permite estimar a carga de doença em ambulatório (designado de PRx). Nesta fase foi necessário realizar um trabalho de selecção, estruturação e classificação do modelo. A sua aplicação envolveu a utilização de bases de dados informatizadas de consumos com medicamentos nos anos de 2007 e 2008 para a região de Saúde do Alentejo; ii) na segunda fase foram simulados três modelos de financiamento alternativos que foram propostos para financiar as ULS em Portugal. Particularmente foram analisadas as dimensões e variáveis de ajustamento pelo risco (índices de mortalidade, morbilidade e custos per capita), sua ponderação relativa e consequente impacto financeiro. Resultados - Com o desenvolvimento do modelo PRx estima-se que 36% dos residentes na região Alentejo têm pelo menos uma doença crónica, sendo a capacidade de estimação do modelo no que respeita aos consumos de medicamentos na ordem dos 0,45 (R2). Este modelo revelou constituir uma alternativa a fontes de informação tradicionais como são os casos de outros estudos internacionais ou o Inquérito Nacional de Saúde. A consideração dos valores do PRx para efeitos de financiamento per capita introduz alterações face a outros modelos propostos neste âmbito. Após a análise dos montantes de financiamento entre os cenários alternativos, obtendo os modelos 1 e 2 níveis de concordância por percentil mais próximos entre si comparativamente ao modelo 3, seleccionou-se o modelo 1 como o mais adequado para a nossa realidade. Conclusão - A aplicação do modelo PRx numa região de saúde permitiu concluir em função dos resultados alcançados, que já existe a possibilidade de estruturação e operacionalização de um modelo que permite estimar a carga de doença em ambulatório a partir de informação relativa ao seu perfil de consumo de medicamentos dos utentes. A utilização desta informação para efeitos de financiamento de organizações de saúde verticalmente integradas provoca uma variação no seu actual nível de financiamento. Entendendo este estudo como um ponto de partida onde apenas uma parte da presente temática ficará definida, outras questões estruturantes do actual sistema de financiamento não deverão também ser olvidadas neste contexto. ------- ABSTRACT - Introduction - The main goal of this study was the development of a risk adjustment model for financing integrated delivery systems (IDS) in Portugal. The recent improvement of patient records, mainly at primary care level, the historical inadequacy of payment models and the increasing number of IDS were three important factors that drove us to develop new approaches for risk adjustment in our country. Methods - The work was divided in two steps: the development of a pharmacy-based model in Portugal and the proposal of a risk adjustment model for financing IDS. In the first step an expert panel was specially formed to classify more than 33.000 codes included in Portuguese pharmacy national codes into 33 chronic conditions. The study included population of Alentejo Region in Portugal (N=441.550 patients) during 2007 and 2008. Using pharmacy data extracted from three databases: prescription, private pharmacies and hospital ambulatory pharmacies we estimated a regression model including Potential Years of Life Lost, Complexity, Severity and PRx information as dependent variables to assess total cost as the independent variable. This healthcare financing model was compared with other two models proposed for IDS. Results - The more prevalent chronic conditions are cardiovascular (34%), psychiatric disorders (10%) and diabetes (10%). These results are also consistent with the National Health Survey. Apparently the model presents some limitations in identifying patients with rheumatic conditions, since it underestimates prevalence and future drug expenditure. We obtained a R2 value of 0,45, which constitutes a good value comparing with the state of the art. After testing three scenarios we propose a model for financing IDS in Portugal. Conclusion - Drug information is a good alternative to diagnosis in determining morbidity level in a population basis through ambulatory care data. This model offers potential benefits to estimate chronic conditions and future drug costs in the Portuguese healthcare system. This information could be important to resource allocation decision process, especially concerning risk adjustment and healthcare financing.

Models and tools for value systems analysis in collaborative environments

Dissertation to obtain the degree of Doctor in Electrical and Computer Engineering, specialization of Collaborative Networks

Estimation of infection rate in epidemic models with multiple populations

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Matemática e Aplicações Especialização em Actuariado, Estatística e Investigação Operacional

Hybrid systems biology: application to Escherichia coli

Dissertation presented to obtain a Master degree in Biotechnology

Health care marketing: the theory of planned behavior applied to patients' choise between private and public providers in the portuguese health care system.

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for degree of Master in Statistics and Information Management.

Behavioral and synaptic circuit analysis in models of neuropsychiatric disorders: Dissecting the in vivo role of the postsynaptic density proteins nArgBP2 and Shank3 using genetic engineered mice

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Órgão de governação de topo do hospital público português : estrutura e constituição

RESUMO - Pretende-se com este projecto fazer uma reflexão sobre a problemática dos modelos de governação na gestão pública de hospitais e sobre a forma de incrementar a capacidade estratégica da gestão, contextualizando a governação dos hospitais num quadro mais amplo e comunitário, integrando os interesses e expectativas dos diversos interessados no funcionamento dos hospitais públicos. Sinteticamente, a questão fundamental de investigação é: Como conseguirá o sistema de governação de um hospital público incorporar os interesses de todos os seus stakeholders e shareholders? A resposta a esta questão integra duas fases, uma primeira dedicada ao estudo de um novo modelo de configuração para o órgão de governação de topo do hospital público e uma segunda fase dedicada à construção de um questionário para discussão e validação do modelo proposto através da técnica Delphi. A metodologia utilizada passou pela condução prévia de entrevistas exploratórias a informadores privilegiados e pela divisão do projecto em duas partes – uma primeira parte de enquadramento que segue a metodologia clássica da revisão bibliográfica e uma segunda parte prática que segue a metodologia Delphi, precedida de um levantamento das questões críticas para integrar no questionário que servirá de base à discussão dos peritos. Como resultado, o actual modelo pareceu-nos dificultar a consideração das expectativas e dos interesses dos proprietários/accionistas e dos stakeholders em geral do hospital público, concluindo-se pela necessidade de um novo modelo que estabeleça, inequivocamente, os papéis e as funções inerentes ao órgão de governação, garantindo a internalização da perspectiva de todos os interessados. -------------------------------ABSTRACT - The objective of this project is to reflect on the problematic of models of governance in the public management of hospitals and on the means for incrementing strategic management capacity. It does so by contextualizing the governance of public hospitals on a more ample community–wide scale, integrating the interests and expectations of different parties. The main research question is: how can the system of governance of a public hospital incorporate the interests of all its stakeholders and shareholders? The answer to this question involves two phases, one dedicated to the study of the configuration of the top-level governing body of the public hospital and, a second, dedicated to the construction of a questionnaire for discussion and validation of the proposed model by means of a Delphi technique. The methodology involved, first of all, exploratory interviews with key- informants and by the structuring of the project in two parts – the first, dedicated to contextualization by means of a standard literature review and the second, essentially practical by means of the Delphi technique, preceded by the raising of critical questions that integrate the questionnaire that will form the basis of expert discussion. The present model of public hospital governance appears to limit the possibility of integrating the expectations and interests of stakeholders and owner/shareholders. It is concluded that a new model is needed, one that establishes unequivocally the roles and functions of the top- level governing body, thereby