Interaction of malaria parasites with host late endocytic and autophagic pathways is essential for Plasmodium liver stage development

RESUMO: A Malária é causada por parasitas do género Plasmodium, sendo a doença parasitária mais fatal para o ser humano. Apesar de, durante o século passado, o desenvolvimento económico e a implementação de diversas medidas de controlo, tenham permitido erradicar a doença em muitos países, a Malária continua a ser um problema de saúde grave, em particular nos países em desenvolvimento. A Malária é transmitida através da picada de uma fêmea de mosquito do género Anopheles. Durante a picada, os esporozoítos são injetados na pele do hospedeiro, seguindo-se a fase hepática e obrigatória do ciclo de vida. No fígado, os esporozoítos infetam os hepatócitos onde se replicam, dentro de um vacúolo parasitário (VP) e de uma forma imunitária silenciosa, em centenas de merozoitos. Estas novas formas do parasita são as responsáveis por infetar os eritrócitos, iniciando a fase sanguínea da doença, onde se os primeiros sintomas se manifestam, tais como a característica febre cíclica. A fase hepática da doença é a menos estudada e compreendida. Mais ainda, as interações entre o VP e os organelos da células hospedeira estão ainda pouco caracterizados. Assim, neste estudo, as interações entre os organelos endocíticos e autofágicos da célula hospedeira e o VP foram dissecados, observando-se que os anfisomas, que são organelos resultantes da intersecção do dois processos de tráfego intracelular, interagem com o parasita. Descobrimos que a autofagia tem também uma importante função imunitária durante a fase hepática inicial, ao passo, que durante o desenvolvimento do parasita, já numa fase mais tardia, o parasita depende da interação com os endossomas tardios e anfisomas para crescer. Vesiculas de BSA, EGF e LC3, foram, também, observadas dentro do VP, sugerindo que os parasitas são capazes de internalizar material endocítico e autofágico do hospedeiro. Mais ainda, mostramos que esta interação depende da cinase PIKfyve, responsável pela conversão do fosfoinositidio-3-fosfato no fosfoinositidio-3,5-bifosfato, uma vez que inibindo esta cinase o parasita não é capaz de crescer normalmente. Finalmente, mostramos que a proteína TRPML1, uma proteína efetora do fosfoinositidio-3,5-bifosfato, e envolvida no processo de fusão das membranas dos organelos endocíticos e autofágicos, também é necessária para o crescimento do parasita. Desta forma, o nosso estudo sugere que a membrana do VP funde com vesiculas endocíticas e autofágicas tardias, de uma forma dependente do fositidio-3,5-bifosfato e do seu effetor TRPML1, permitindo a troca de material com a célula hospedeira. Concluindo, os nossos resultados evidenciam que o processo autofágico que ocorre na célula hospedeira tem um papel duplo durante a fase hepática da malaria. Enquanto numa fase inicial os hepatócitos usam o processo autofágico como forma de defesa contra o parasita, já durante a fase de replicação o VP funde com vesiculas autofágicas e endocíticas de forma a obter os nutrientes necessários ao seu desenvolvimento.--------- ABSTRACT: Malaria, which is caused by parasites of the genus Plasmodium, is the most deadly parasitic infection in humans. Although economic development and the implementation of control measures during the last century have erradicated the disease from many areas of the world, it remains a serious human health issue, particularly in developing countries. Malaria is transmitted by female mosquitoes of the genus Anopheles. During the mosquito blood meal, Plasmodium spp. sporozoites are injected into the skin dermis of the vertebrate host, followed by an obligatory liver stage. Upon entering the liver, Plasmodium parasites infect hepatocytes and silently replicate inside a host cell-derived parasitophorous vacuole (PV) into thousands of merozoites. These new parasite forms can infect red blood cells initiating the the blood stage of the disease which shows the characteristic febrile malaria episodes. The liver stage is the least characterized step of the malaria infection. Moreover, the interactions between the Plasmodium spp. PV and the host cell trafficking pathways are poorly understood. We dissected the interaction between Plasmodium parasites and the host cell endocytic and autophagic pathways and we found that both pathways intersect and interconnect in the close vicinity of the parasite PV, where amphisomes are formed and accumulate. Interestingly, we observed a clearance function for autophagy in hepatocytes infected with Plasmodium berghei parasites at early infection times, whereas during late liver stage development late endosomes and amphisomes are required for parasite growth. Moreover, we found the presence of internalized BSA, EGF and LC3 inside parasite vacuoles, suggesting that the parasites uptake endocytic and autophagic cargo. Furthermore, we showed that the interaction between the PV and host traffic pathways is dependent on the kinase PIKfyve, which converts the phosphoinositide PI(3)P into PI(3,5)P2, since PIKfyve inhibition caused a reduction in parasite growth. Finally, we showed that the PI(3,5)P2 effector protein TRPML1, which is involved in late endocytic and autophagic membrane fusion, is also required for parasite development. Thus, our studies suggest that the parasite parasitophorous vacuole membrane (PVM) is able to fuse with late endocytic and autophagic vesicles in a PI(3,5)P2- and TRPML1-dependent manner, allowing the exchange of material between the host cell and the parasites, necessary for the rapid development of the latter that is seen during the liver stage of infection. In conclusion, we present evidence supporting a specific and essential dual role of host autophagy during the course of Plasmodium liver infection. Whereas in the initial hours of infection the host cell uses autophagy as a cell survival mechanism to fight the infection, during the replicative phase the PV fuses with host autophagic and endocytic vesicles to obtain nutrients required for parasite growth.

Resíduos de construção e demolição: fatores determinantes para a sua gestão integrada e sustentável

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Caracterização de argamassas de cal aérea e terra. A influência do traço e tipo de fibra natural

A crescente consciencialização das sociedades para a reabilitação de edifícios tem aumentado o interesse da comunidade científica por argamassas tradicionais baseadas em materiais mais susten-táveis e compatíveis com suportes antigos. Contrariamente ao cimento, de uso generalizado nas últi-mas décadas, as argamassas com base em cal aérea têm recuperado espaço na construção graças aos seus bons resultados, sobretudo quando aplicadas em edifícios antigos. A introdução de fibras naturais constitui uma tentativa para melhorar certas características das argamassas, aumentando a sua durabilidade, sem perder sustentabilidade. Contudo, a incorporação de terra e fibras naturais em argamassas de cal aérea não é actualmente uma prática generalizada, pelo que o seu estudo é im-prescindível para perceber a sua viabilidade. Neste contexto, esta dissertação avalia a influência da introdução de terra argilosa e de fibras natu-rais em argamassas de cal aérea. As argamassas estudadas são constituídas por cal aérea e areias siliciosas, partindo de traços volumétricos 1:2 e 1:3. Nas argamassas de traço mais forte é feita uma substituição de 25% do ligante (cal aérea) por terra, enquanto nas de traço mais fraco se substitui 10% de areia fina por terra. Realizaram-se ensaios de caracterização nas argamassas em estado fresco e em estado endurecido (28, 90 e 180 dias), sobre provetes condicionados em laboratório (prismáticos e sobre tijolo) e, aos 28 dias, sobre painéis de reboco aplicados num murete de taipa existente na Estação de Exposição Natural de Revestimentos do DEC da FCT-UNL. No estado fresco verificou-se que a introdução de fibras naturais nas argamassas aumenta o seu espalhamento, melhorando a trabalhabilidade. No estado endurecido, constatou-se que a inclusão dessas fibras tornou as argamassas mais porosas e, consequentemente, com melhor comportamento térmico e pior comportamento mecânico, pela redução de resistências. No comportamento face à água, a adição de lã de ovelha destacou-se como uma solução que melhora, consideravelmente, as condições de secagem. A generalidade das argamassas estudadas revela grande aptidão para apli-cação em reboco de edifícios antigos mas o teor de fibras deve ser limitado.

Produção de compósitos Alumínio/NiTi através do processo híbrido de fricção linear

Os compósitos inteligentes de matriz metálica (CIMM) têm sido intensamente explorados nas últimas décadas devido à capacidade destes sistemas poderem alterar as suas propriedades mediante um estímulo externo. As ligas de Níquel-Titânio (Ni-Ti) são materiais inteligentes e desempenham, maioritariamente, funções de atuação ou controlo de vibrações nos sistemas em que se inserem, permitindo que estes apresentem características funcionais. A soldadura por fricção linear (SFL) tem sido uma alternativa aos processos de soldadura por fusão para materiais difíceis de soldar como as ligas de alumínio (AA) ou ainda na ligação de materiais dissimilares. No entanto, devido à ocorrência de defeitos, gerados como consequência do deficiente fluxo visco-plástico produzidos pela SFL, surgiram novas variantes deste processo, como a SFL assistida por corrente elétrica (SFLACE), que, por efeito de Joule, provoca o aquecimento do material processado e, consequente, aumento do fluxo visco-plástico, diminuindo ou eliminando a presença de defeitos. Este trabalho incide na produção de CIMM utilizando chapas de AA1100 reforçadas com Ni-Ti por SFLACE em configuração de junta sobreposta. As interfaces e os fluxos de material resultantes foram analisados recorrendo às técnicas de microscopia ótica (MO), SEM, EDS e difração de raio-x (DRX). O controlo de vibrações do CIMM produzido foi também estudado através de ensaios de vibração à temperatura ambiente, bem como a temperaturas superiores à de fim da formação da fase austenítica, e efetuaram-se ensaios de flexão e pull-out com vista à caracterização mecânica. Observou-se que o compósito produzido apresenta um fator de amortecimento superior quando o reforço se encontra na fase martensítica. O ensaio de pull-out confirmou a existência da ligação entre a matriz e o reforço, igualmente observada por SEM. O compósito produzido apresenta uma forte ligação entre os materiais dissimilares, com franca melhoria no caso das amostras processadas com corrente elétrica, obtendo-se um material com características funcionais.

Análise comparada da classificação “pixel a pixel” e orientada por objecto de uma imagem WorldView 2 de Maputo, Moçambique

O desenvolvimento das tecnologias associadas à Detecção Remota e aos Sistemas de Informação Geográfica encontram-se cada vez mais na ordem do dia. E, graças a este desenvolvimento de métodos para acelerar a produção de informação geográfica, assiste-se a um crescente aumento da resolução geométrica, espectral e radiométrica das imagens, e simultaneamente, ao aparecimento de novas aplicações com o intuito de facilitar o processamento e a análise de imagens através da melhoria de algoritmos para extracção de informação. Resultado disso são as imagens de alta resolução, provenientes do satélite WorldView 2 e o mais recente software Envi 5.0, utilizados neste estudo. O presente trabalho tem como principal objectivo desenvolver um projecto de cartografia de uso do solo para a cidade de Maputo, com recurso ao tratamento e à exploração de uma imagem de alta resolução, comparando as potencialidades e limitações dos resultados extraídos através da classificação “pixel a pixel”, através do algoritmo Máxima Verossimilhança, face às potencialidades e eventuais limitações da classificação orientada por objecto, através dos algoritmos K Nearest Neighbor (KNN) e Support Vector Machine (SVM), na extracção do mesmo número e tipo de classes de ocupação/uso do solo. Na classificação “pixel a pixel”, com a aplicação do algoritmo classificação Máxima Verosimilhança, foram ensaiados dois tipos de amostra: uma primeira constituída por 20 classes de ocupação/uso do solo, e uma segunda por 18 classes. Após a fase de experimentação, os resultados obtidos com a primeira amostra ficaram aquém das espectativas, pois observavam-se muitos erros de classificação. A segunda amostra formulada com base nestes erros de classificação e com o objectivo de os minimizar, permitiu obter um resultado próximo das espectativas idealizadas inicialmente, onde as classes de interesse coincidem com a realidade geográfica da cidade de Maputo. Na classificação orientada por objecto foram 4 as etapas metodológicas utilizadas: a atribuição do valor 5 para a segmentação e 90 para a fusão de segmentos; a selecção de 15 exemplos sobre os segmentos gerados para cada classe de interesse; bandas diferentemente distribuídas para o cálculo dos atributos espectrais e de textura; os atributos de forma Elongation e Form Factor e a aplicação dos algoritmos KNN e SVM. Confrontando as imagens resultantes das duas abordagens aplicadas, verificou-se que a qualidade do mapa produzido pela classificação “pixel a pixel” apresenta um nível de detalhe superior aos mapas resultantes da classificação orientada por objecto. Esta diferença de nível de detalhe é justificada pela unidade mínima do processamento de cada classificador: enquanto que na primeira abordagem a unidade mínima é o pixel, traduzinho uma maior detalhe, a segunda abordagem utiliza um conjunto de pixels, objecto, como unidade mínima despoletando situações de generalização. De um modo geral, a extracção da forma dos elementos e a distribuição das classes de interesse correspondem à realidade geográfica em si e, os resultados são bons face ao que é frequente em processamento semiautomático.

Estudos quimiométricos em amostras de arroz nacional: caracterização do perfil de aminoácidos e sua correlação com o teor de arsénio

O arroz é um dos alimentos básicos mais importantes para a população mundial, sendo um dos cereais mais consumidos em todo o mundo. Possui um alto teor em hidratos de carbono devido à alta concentração de amido, contém ainda proteínas, vitaminas, minerais e poucas gorduras. A quantidade de proteína a ingerir é requisito para uma dieta adequada (0,75g/kg/dia), devido ao desempenho vital que esta tem na saúde humana. O arroz pelo seu papel determinante na alimentação mundial faz com que os aminoácidos, constituintes das proteínas, mereçam o foco deste estudo. Por outro lado, o arroz pelo seu tipo de cultivo é uma das maiores fontes de ingestão de arsénio para o Homem, um importante agente cancerígeno e contaminante da cadeia alimentar. Isto faz com que este elemento seja igualmente merecedor de análise no presente estudo. Neste estudo foram analisadas, ao nível dos diferentes aminoácidos e do arsénio, 39 amostras de diferentes tipos e regiões de arroz nacional que foram remetidas para uma análise multivariada. Foi feita uma caracterização e posterior comparação entre tipos/variedades/região de arroz, que demonstra para ambos os tipos de estatística (ANOVA e Kruskal-Wallis), diferenças entre variedades, arroz integral e arroz branco. Verifica-se que ao analisar pelas várias características do arroz, não existem diferenças ao nível do arsénio e que, através da correlação de Spearman, este se correlaciona positivamente com arroz integral e negativamente com arroz branco. Na análise de clusters, os aminoácidos (variáveis) foram 3 conjuntos: baixa, média e alta concentração. Por sua vez, as amostras dividem-se pela variedade, formando ainda um cluster em que existe uma fusão de variedades. Para classificação de arroz no futuro, com base no perfil de aminoácidos, foi possível a criação de um modelo k-NN cujo erro de classificação fosse nulo.

Preparação e caracterização de filmes poliméricos inteligentes incorporando grafenos para aplicações biomédicas

O objectivo deste trabalho foi combinar o comportamento magnético de micropartículas de óxido de grafeno (GO) modificado com Fe3O4 (GO - 0%, 0.05%, 0.1% e 0.2%) com as propriedades do polímero álcool polivinílico (PVA), nomeadamente a sua elasticidade, de forma a obter-se materiais poliméricos com capacidade de reversão das suas características estruturais, topográficas e consequentemente controlar as suas características de transporte por ajuste de campo magnético. Preparou-se e caracterizou-se filmes/membranas poliméricas de PVA com GO na presença e ausência de campo magnético. Caracterizou-se a morfologia destas membranas, através de microscopia óptica e de varrimento electrónico; o efeito na superfície de membranas por incorporação de GO através de ângulos de contacto, a avaliação da estabilidade estrutural e química através de estudos de inchamento e degradação, adsorção de proteínas e o impacto da presença de GO e o seu comportamento magnético na permeabilidade a gases. As membranas apresentaram boa afinidade com o GO, e um bom alinhamento das micropartículas quando expostas a campo. A estabilidade estrutural foi avaliada durante um período de imersão de 28 dias, usando uma solução de PBS a 0.01M, a pH 6.9 e a 37ºC. A análise dos espectros de UV-Vis obtidos para solução de imersão ao longo do tempo não revelaram degradação das membranas. O efeito na rugosidade da superfície das membranas por incorporação de GOs obteve-se através de ensaios de ângulos de contacto de glicerol. Verificou-se um aumento destes com o aumento de %GO; uma diminuição dos ângulos quando as membranas humidificadas foram expostas a um campo magnético de intensidade 0.0832T; e um aumento destes nas membranas expostas a humidade e temperatura controlada, a 50% e 17ºC. Foi observado o efeito do conteúdo magnético existente nas membranas alinhadas e não-alinhadas, com diferentes %GO, no desempenho da adsorção de BSA, submetidas a campo. Verificou-se um aumento de adsorção na membrana com menor %GO, devido provavelmente ao aumento da sua rugosidade; e a diminuição de adsorção com o aumento de intensidade de campo. Nos ensaios de permeabilidade, observou-se que a membrana de PVA (0% GO) é mais permeável ao CO2 do que ao O2. As membranas com GOs (0.05% e 0.1%) apresentam uma maior permeabilidade ao O2 do que ao CO2, devendo-se isto a uma provável alteração topográfica das membranas por incorporação das micropartículas já referidas.

Produção de anticorpos para tratamento do cancro da mama

A terapia anti-cancro baseada em anticorpos monoclonais tem vindo a ser atractiva na medida em que os anticorpos têm a capacidade de reconhecer especificamente antigénios alvo associados a cancro e de serem reconhecidos por células do sistema imunitário. Um dos antigénios que tem vindo a ser estudado é o glicano sialil-Tn (STn), presente na maioria dos carcinomas humanos e aproximadamente em 30% dos casos de cancro da mama. O objectivo geral deste trabalho foi o desenvolvimento de novos anticorpos terapêuticos contra STn. Especificamente, foi estudada a imunogenicidade de diferentes antigénios baseados em STn na produção desses anticorpos. Através da análise dos soros, verificou-se uma resposta imune com produção de anticorpos pelos murganhos imunizados, em separado, com mucina1 decorada com STn, mucinas de origem animal STn+ e lisados celulares STn+. Contrariamente, a imunização com STn associado a treonina ou poliacrilamida não desencadeou nenhuma resposta imunológica. Assim, percebeu-se que o STn é muito pouco imunogénico, e que a imunogenicidade deste depende do seu acoplamento a proteínas (mucinas) e da densidade do glicano a decorar as mesmas. Os sobrenadantes da cultura dos hibridomas obtidos pela fusão celular foram analisados por citometria de fluxo. Embora, se esperasse obter hibridomas produtores de anticorpos anti-STn, isto não se verificou. Uma das hipóteses levantadas está relacionada com a tolerância imunológica induzida por este antigénio, tal como verificado anteriormente pelo nosso e outros grupos de investigação. Assim, novas imunizações estão a ser realizadas com alterações relevantes no protocolo. A segunda parte deste trabalho consistiu na criação (transdução lentiviral) e análise (citometria de fluxo e RT-PCR) da linha celular fluorescente MCF-7/GFP STn+, que permitirá analisar o mecanismo de acção dos anticorpos anti-STn futuramente produzidos. A realização deste trabalho permitiu optimizar diversas técnicas e passos-chave importantes para o desenvolvimento de anticorpos terapêuticos anti-STn para cancro da mama ou outros cancros que expressem STn.

Estudo orgânico-funcional das entidades tutelares da Agricultura (1918-2013): Uma contribuição para o Ficheiro Nacional de Autoridades Arquivísticas (FNAA)

O objeto de estudo desta dissertação são as entidades ministeriais tutelares da agricultura entre 1918 e 2013. As razões desta escolha prendem-se com o facto de estas serem entidades cuja produção documental e património arquivístico são fundamentais para a compreensão e estudo do sector primário da economia nacional durante todo o século XX até ao momento presente. Foi primeiramente realizado o estudo orgânico-funcional das entidades ministeriais, efetuado com base na sua legislação de criação, remodelação, fusão e extinção e que possibilitou a identificação da quantidade, natureza, duração e estrutura de cada uma delas. Tal estudo permitiu a identificação de 17 entidades ministeriais e a confirmação de que todas estas entidades reuniam as condições necessárias para serem consideradas produtoras de fundos documentais da Administração Pública Portuguesa, logo que todas podiam ser objeto de criação de Registos de Autoridade Arquivística. Os estudos orgânico-funcionais realizados foram então canalizados para a criação de um total de 17 Registos de Autoridade Arquivística, feitos com base no modelo do Ficheiro Nacional de Autoridades Arquivísticas (FNAA) e seguindo os princípios estabelecidos pelas normas internacionais do Conselho Internacional de Arquivos (ISAAR-CPF), bem como os estabelecidos pelas Orientações para a Descrição Arquivística. Ao utilizar o modelo do FNAA, a presente proposta tem como objetivos: identificar univocamente cada uma das entidades ministeriais estudadas enquanto autoridades arquivísticas produtoras de fundos documentais; identificar e mapear o seu percurso institucional e administrativo; facilitar a reunião intelectual da documentação produzida por estas entidades. A proposta apresentada nesta dissertação pretendeu assim articular o paradigma custodial atual, com as possibilidades trazidas pela mudança para um paradigma pós-custodial e potenciadas pelas tecnologias de informação (das quais o FNAA constitui o modelo nacional atualmente na vanguarda). Com isto espera-se poder contribuir para o módulo de entidades produtoras (MEP) do FNAA, nomeadamente na sua vertente de criação de registos para organizações (extintas) da Administração Pública.

Estudos cinéticos em reacções de hidrólise enzimática de proteínas acelerada por ultrasons

No decorrer do trabalho experimental que originou esta dissertação efectuaram-se vários estudos com o intuito de estudar cineticamente a reacção de hidrólise enzimática de proteínas acelerada por ultrasons. Utilizaram-se quatro proteínas diferentes: albumina sérica bovina (BSA), anidrase carbónica, ovalbumina e α-lactoalbumina que foram digeridas com tripsina. No sentido de monitorizar em tempo real a reacção de hidrólise recorreu-se a espectrofotometria ultravioleta-visivel, utilizando tecnologia NanoDrop® ND-1000, com base nas características físico-químicas das cadeias polipeptídicas, bem como à incorporação de um corante extrínseco através do ensaio de Bradford. Efectuaram-se igualmente estudos de espectrofotometria de fluorescência, também através da tecnologia NanoDrop® ND-3300, por incorporação de um fluoróforo extrínseco, SYPRO® Orange, à estrutura proteica. Para além dos ensaios espectrofotométricos, recorreu-se a uma nova metodologia de quantificação proteica através da marcação isotópica com oxigénio 18O acoplada a jusante com espectrometria de massa MALDI-TOF-MS. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que através do protocolo testado de digestão enzimática de proteínas acelerada por ultrasons não foi possível monitorizar em tempo real a reacção, quer por espectrofotometria de UV-Vis, quer por espectrofotometria de fluorescência através do fluoróforo SYPRO® Orange. No que diz respeito à marcação isotópica por 18O também não foi possível efectuar qualquer estudo cinético, uma vez que esta metodologia apenas permite a quantificação relativa das amostras proteicas.