Desenvolvimento e optimização de um sensor de fibra óptica para determinação da concentração de oxigénio

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Instrumentação, Manutenção Industrial e Qualidade

Estudo de novas técnicas de caracterização da resposta eléctrica em (Bio)sensores (para detecção de componentes agrícolas)

Faculdade de Ciências e Tecnologia – Universidade Nova de Lisboa Departamento de Engenharia Electrotécnica Tese de mestrado

Contributo para o estudo da influência do stress na resposta imunitária à vacina contra a gripe em profissionais de saúde

Resumo: Os profissionais de saúde podem estar expostos a vários factores indutores de stress crónico nomeadamente de natureza profissional destacando-se, entre os seus possíveis efeitos, a diminuição da resposta de anticorpos após administração de vacinas, entre as quais, a vacina contra a gripe. Uma vez que os trabalhadores da saúde estão expostos a factores indutores de stress e, simultaneamente, a agentes biológicos cujos efeitos poderão ser prevenidos pela vacinação, é pertinente estudar a influência do stress na resposta imunitária à vacina contra a gripe em enfermeiros. Constituíram objectivos deste trabalho: (1) estudar a associação entre a presença de stress crónico em enfermeiros hospitalares e a “insuficiente” resposta imunitária à vacina contra a gripe, avaliada um mês após a vacinação (T1); (2) estudar a associação entre a presença de stress crónico em enfermeiros hospitalares e a redução dos títulos de anticorpos dirigidos às hemaglutininas seis meses após a vacinação (T6) e (3) identificar algumas características das unidades de internamento e do trabalho dos participantes que possam estar associadas à presença de stress crónico e estudar a sua possível associação com a resposta imunitária à vacina contra a gripe. Realizou-se um estudo caso-controlo incorporado num estudo de coortes e a amostra em estudo foi constituída por 136 enfermeiros saudáveis (83,8% sexo feminino; média de idades de 33anos) de um hospital universitário. Realizaram-se entrevistas individuais e aplicaram-se as versões portuguesas dos questionários The General Health Questionnaire (GHQ12) e Maslach Burnout Inventory – Human Services Survey (MBI-HSS) para determinação da presença de stress crónico pelo método da triangulação, no início do estudo (T0) e realizou-se a recolha de dados relativos à caracterização de elementos de trabalho nas unidades de internamento. Foi administrada a vacina contra a gripe e determinou-se os títulos de anticorpos dirigidos às hemaglutininas de cada estirpe componentes da vacina contra a gripe utilizada em 2007, antes da vacinação, um mês e seis meses após a vacinação. Não se encontrou associação, ao nível de significância de 5%, entre a presença de stress e a “insuficiente” resposta à vacina contra a gripe, avaliada pela taxa de indivíduos que apresentaram um aumento, ao fim de um mês, inferior a quatro vezes os títulos de anticorpos antes da vacinação. No entanto, encontrou-se uma maior proporção de indivíduos com stress no grupo de participantes em que ocorreu uma diminuição do título de anticorpos dirigidos à hemaglutinina AH1 (ac AH1) em T6, quando comparado com o respectivo grupo controlo. A diferença entre grupos foi estatisticamente significativa, quando se avaliou a presença de stress pelo método da triangulação usando a entrevista (p=0,006), pelo método da triangulação usando o GHQ12 (p=0,045) e ainda usando a combinação dos três critérios (p=0,001). Após análise multivariada, verificou-se que a associação entre a presença de XXVI stress e a redução dos ac AH1 em T6 manteve significado estatístico (respectivamente, p= 0,010, p= 0,042 e p=0,002) e apresentou odds ratio ajustados, em função de cada um dos métodos de avaliação da presença de stress, de 3,643, de 2,733 e de 5,223. A quantidade de trabalho percepcionada como sobrecarga constituiu o factor indutor de stress mais vezes referido (58,8% da amostra e 61,8% dos enfermeiros de unidades de internamento), seguida dos conflitos entre profissionais. O contacto com o sofrimento e a morte de doentes foram identificados em quarto lugar pela amostra, mas em segundo pelos enfermeiros de unidades de internamento. Nesses, verificou-se uma associação positiva entre trabalhar em Serviços onde o número de doentes falecidos foi muito elevado e a presença de stress, medido pelo método da triangulação usando a entrevista (p=0,039), usando o GHQ12 (p=0,019), usando a escala de exaustão emocional do MBI-HSS (p=0,012) e pela combinação dos três métodos (p=0,014). Verificou-se também uma associação positiva entre a presença de stress, identificada pelo método da triangulação usando a escala de exaustão emocional do MBI-HSS, e o trabalho em serviços de internamento onde a percentagem de doentes idosos (p=0,025) e a taxa de letalidade (p=0,036) foram elevadas. Contudo, não se encontrou associação entre a exposição muito frequente ao sofrimento e à morte de doentes e a redução do título de ac AH1 em T6. Possivelmente, a exposição a esse factor indutor de stress, apesar de estar relacionada com a presença de stress nos enfermeiros de serviços de internamento, não foi suficientemente intenso para, por si só, estar associada à redução do título de ac AH1 em T6. A associação encontrada entre a presença de stress crónico e a redução do título de anticorpos AH1 em T6 vem apoiar a resposta à questão de investigação inicialmente colocada de que o stress poderá influenciar negativamente a manutenção dos títulos de anticorpos, mesmo em indivíduos adultos não idosos. Assim, o risco de um enfermeiro com stress apresentar redução do título de anticorpos dirigidos à hemaglutinina da estirpe AH1N1 – A/Solomon Islands/3/2006 ao fim dos seis meses do estudo, foi 3,6, 2,7 ou 5,2 vezes superior ao de um enfermeiro sem stress, consoante o critério de stress ter sido determinado, respectivamente, pelo método da triangulação usando a entrevista, pelo método da triangulação utilizando o GHQ12 ou pela combinação dos três critérios. Summary: Health workers may be exposed to various factors causing chronic stress namely those related directly to their activity, in particular the decrease in the capacity of the response of antibodies after the administration of the vaccines, amongst others the Influenza vaccine. Since health workers are exposed to factors causing stress and at the same time biological agents, whose effects may be prevented through vaccination, it is important to study the influence of stress in the immunity response to the Influenza vaccine on nurses. The aims of this study are: (1) to examine the relation between chronic stress in hospital nurses and the “insufficient” immunity response to the Influenza vaccine, assessed at one month after vaccination (T1); (2) to examine the relation between chronic stress in hospital nurses and the decrease of the hemagglutinin titles of antibodies six months after vaccination (T6); (3) to identify some characteristics of internment units and the work of the participants that may be related to the presence of chronic stress and to study its possible relation with the immunity response to the Influenza vaccine. A control-case study, integrated in a coortes study, was carried out and the sample under analysis consisted of 136 healthy nurses (83,8% female; average age 33 years old) from a university hospital. Several individual interviews were conducted and the portuguese versions of General Health Questionnaire (GHQ12) and Maslach Burnout Inventory – Human Services Survey (MBI-HSS) was applied in order to determine the presence of chronic stress, using the triangulation method at the beginning of the study (T0). Data concerning the particular features of the internment units was collected. The Influenza vaccine was administered and the titles of hemagglutinin antibodies of each strain composing the Influenza vaccine used in 2007, before vaccination, and a month and six months after vaccination, were determined. There was no statistically relevant (5%) relation between stress and the “insufficient” immune response to the Influenza vaccine, according to the rate of individuals that showed, after a month, a level of antibodies concentration lower than four times the level prior to the vaccination. Nevertheless, there was a greater number of individuals with stress in the group of participants in which there was a decrease of the hemagglutinin titles of antibodies AH1 (ac AH1) in T6, when compared to the control group under study. The difference between groups was statistically relevant when assessing the presence of stress by triangulation method using the interview (p=0,006), by triangulation method using the GHQ12 (p=0,045) and by the combination of the three criteria (p=0,001). After multivariate analysis, it was verified that the XXVIII relation between the presence of stress and the reduction of the ac AH1 in T6 was statistically relevant (respectively, p= 0,010, p= 0,042 and p=0,002) and the odds ratio were, according to each of the methods used to assess the presence of stress, 3,643, 2,733 and 5,223. Overwork was the most emphasised stress-causing factor (58,8% of the sample and 61,8% of the nurses working in the Internment Units), followed by conflicts arousing among co-workers. Witnessing the suffering and death of patients was ranked as the fourth cause of stress, but the second by the nurses of the internment units. The former revealed a positive connection between working in the services, where there was a high rate of deaths, and the presence of stress, when assessing the presence of stress by triangulation method using the interview (p=0,039), the GHQ12 (p=0,019), the MBI-HSS emotional exhaustion scale (p=0,012) and by the combination of the three criteria (p=0,014).There was also a connection between the presence of stress, identified by the method of triangulation using the MBI-HSS emotional exhaustion scale, and working in the internment units, where the percentage of elderly people (p=0,025) and the mortality rate (p=0,036) were high. However, there was no connection between frequent exposure to suffering and death in patients and the reduction of ac AH1 titles, in T6. Although one can establish a connection between stress in nurses working in the internment units and the aforementioned stress-causing factor, the exposure to that factor was not, per se, intense enough to reduce the ac AH1 title in T6. The relation found between the presence of chronic stress and the reduction of AH1 antibodies titles in T6, corroborates the hypothesis that stress can negatively influence the title of antibodies, even in non-elderly adults. Thus, and according to the criteria used to define stress, by the triangulation method using the interview, by the triangulation method using the GHQ12 or the combination of the three criteria respectively, the risk of a nurse suffering from stress showing a reduction in the title of hemagglutinin antibodies for the strain AH1N1 – A/Solomon Islands/3/2006 six-month after Influenza vaccine was 3,6, 2,7 or 5,2 times greater than on a nurse suffering from no stress at all. Résumé: Les professionnels de la santé peuvent être exposés à différents facteurs inducteurs de stress chronique de nature professionnelle. On remarque, parmi les effets possibles, une baisse de la réponse des anticorps après l´administration de vaccins, comme en particulier, le vaccin de la grippe. Lorsque les professionnels de la santé ont été exposés à des facteurs inducteurs de stress, et de manière simultanée, à des agents biologiques dont les effets pourront être prévenus par la vaccination, il est pertinent d´étudier l´influence du stress dans la réponse immunitaire au vaccin de la grippe chez les infirmiers. Ils ont constitué des objectifs d´études et de discussion : (1) étudier l´association entre la présence de stress chronique chez les infirmiers, en milieu hospitalier, et la “insuffisant” réponse immunitaire au vaccin de la grippe, vérifiée à un mois après la vaccination (T1); (2) étudier l´association entre la présence de stress chronique chez les infirmiers, en milieu hospitalier, et la réduction de la teneur des anticorps dirigé à la hémaglutinina six mois après la vaccination (T6) (3) identifier certaines caractéristiques des unités d´internement, et étudier les aspects du travail des participants, qui puissent être associée à la présence de stress chronique et étudier sa possible association avec la réponse immunitaire au vaccin de la grippe. Une étude cas-contrôle incorporée dans une étude de groupe a été réalisée et un échantillon, pour étude, a été constitué par 136 infirmiers sains (83,8% de sexe féminin, âge moyen 33 ans) travaillant dans un hôpital universitaire. Des entretiens individuels ont été réalisés et les versions portugaises des questionnaires de General Health Questionnaire (GHQ12) et Maslach Burnout Inventory- Human Service Survey (MBI-HSS) ont été utilisés pour déterminer la présence de stress chronique grâce à la méthode de triangulation, au début de l´étude (T0) et un relevé de données relatives à la caractérisation d´éléments de travail dans les unités d´internement a été fait. Le vaccin de la grippe a été administré et les teneurs en anticorps dirigés aux hémaglutininas de chaque composant du vaccin de la grippe pour 2007 ont été déterminés, avant la vaccination et un mois et six mois après. On n´a pas trouvé d´association, à un niveau significatif de au moins 5%, entre la présence de stress et la “insuffisant” réponse au vaccin de la grippe, évaluée par le taux d´individus qui ont présenté une augmentation, à la fin du mois, inférieur à quatre fois la teneur des anticorps par rapport à avant la vaccination. Cependant , on a trouvé une plus grande proportion d´individus victimes de stress dans le groupe des participants où il y a eu une baisse de la teneur des anticorps dirigé à la hémaglutinina AH1 (ac AH1) en T6, après comparaison avec le respectif groupe de contrôle. La différence entre les groupes a été statistiquement significative lorsqu´on a vérifié la présence de stress grâce à la méthode de triangulation, en utilisant l´entretien (p=0,006), par la méthode de triangulation en utilisant le GHQ12 (p=0,045) et en utilisant aussi la combinaison des trois critères (p=0,001). Après une analyse XXX multivariée, on a vérifié que l´association entre la présence de stress et la réduction des ac AH1 en T6 a conservé un signifié statistique (respectivement, p=0,010, p=0,042 et p=0,002) et a présenté des odds ratio ajustés, en fonction de chacune des méthodes de vérification de la présence de stress de 3,643, de 2,733 et de 5,223. La quantité de travail perçue comme une surcharge constitue le facteur inducteur de stress le plus souvent cité (58,8% de l´échantillon et 61,8% des infirmiers des unités d´internement), suivi par les conflits entre professionnels. Le contact avec la souffrance et la mort des patients a été placé en quatrième position par l´échantillon, mais en deuxième position par les infirmiers des unités d´internement. Dans ces cas, on a vérifié une association évidente entre le fait de travailler dans des services où le nombre de patients décédés a été très élevé et la présence de stress, identifiée par la méthode de triangulation, en utilisant l´entretien (p=0,039), le GHQ12 (p=0,019), l´échelle de fatigue émotionnelle du MBI-HSS (p=0,012) et en utilisant aussi la combinaison des trois critères (p=0,014). On a aussi vérifié une association positive entre la présence de stress, identifiée par la méthode de triangulation, en utilisant l´échelle de fatigue émotionnelle du MBI-HSS et le travail dans des services d´internement où le pourcentage de malade âgés (p=0,025) et le taux de mortalité ont été élevés (p=0,036). Malgré tout, on n´a pas trouvé d´association entre l´exposition très fréquente à la souffrance et à la mort des patients et la réduction de la teneur de ac AH1 en T6. Probablement l´exposition à ce facteur inducteur de stress, bien qu´elle soit liée à la présence de stress chez les infirmiers des services d´internement, n´a pas été suffisamment intense pour, en elle-même, être associée à la réduction de la teneur ac AH1 enT6. L´association trouvée entre la présence de stress chronique et la réduction de la teneur des anticorps AH1 en T6 vient renforcer l´hypothèse que le stress pourra influencer négativement la manutention des teneurs en anticorps même chez les individus adultes jeunes. Donc le risque qu´un infirmier stressé présente une réduction de la teneur en anticorps dirigés à la hémaglutinina de le composant AH1N1-A/Solomon Island/3/2006 à la fin des six mois d´études a été 3,6, 2,7 ou 5,2 fois supérieure à celui d´un infirmier sans stress, après avoir déterminé le critère de stress, respectivement par la méthode de triangulation utilisant l´entretien, par la méthode de triangulation utilisant le GHQ12 ou par la combinaison des trois critères.

Seroprevalência de cólera em área endémica : estudo

Ao longo da história, a cólera tem assolado populações sob a forma de epidemias e pandemias com elevada morbimortalidade, que condicionam o desenvolvimento das regiões atingidas (120.000 óbitos estimados por ano a nível mundial). Em 2001, 94% (173.359 casos) dos casos de cólera foram notificados no continente africano (OMS). A cidade da Beira é considerada área de endemo-epidemicidade de cólera. Na cidade da Beira foi realizado um estudo de seroprevalência de cólera (serogrupo O1), em período inter-epidémico, através do doseamento de anticorpos vibriocida, numa amostra de conveniência de 136 indivíduos adultos sem história de vacinação prévia contra a cólera. Obteve-se uma seroprevalência de 2,2%, que não pode ser extrapolada para a população em geral. Ambas as estirpes do serogrupo O1 (Inaba e Ogawa) foram identificadas. A metodologia utilizada é exequível em regiões com suporte laboratorial básico e pode ter interesse como ferramenta de vigilância epidemiológica da cólera na cidade da Beira, dado que a seroprevalência em anticorpos vibriocida traduz a imunidade de grupo da população. A monitorização da seroprevalência pode contribuir para orientar as estratégias de intervenção no sentido do controlo da cólera, nomeadamente na implementação de uma campanha de vacinação. De facto, tendo em conta o impacto da cólera na população e as limitações da estratégia existente, urge equacionar de forma objectiva o papel da vacinação oral na estratégia de controlo da cólera na cidade da Beira.

Lipoproteínas e inflamação na esclerose múltipla

Preâmbulo Os processos inflamatórios induzem alterações marcadas do metabolismo das lipoproteínas plasmáticas e estas, por sua vez, regulam as reacções imunitárias. Dadas as muitas relações existentes entre imunidade inata e adquirida e o metabolismo das lipoproteínas, investigámos neste trabalho a sua possível relevância para a compreensão da Esclerose Múltipla (EM), uma doença neuroinflamatória e neurodegenrativa do Sistema Nervoso Central (SNC). Como será evidente ao longo da nossa exposição, consideramos também que ao tomarmos esta doença como modelo de investigação para estas interacções, poderemos também obter informação importante sobre as bases bioquímicas de mecanismos fisiopatológicos relevantes para muitas outras entidades patológicas. Dividiu-se esta dissertação nas seguintes partes e capítulos: PARTE I – INTRODUÇÃO Capítulo I. Introdução Neste capítulo faz-se uma breve definição da Esclerose Múltipla, dos seus mecanismos patogénicos, apresentação clínica, diagnóstico e tratamento. Capítulo 2. Inflamação e Esclerose Múltipla Apresentam-se alguns marcadores inflamatórios e as suas relações com EM detalhando aqueles com relevância para a discussão deste trabalho Capítulo 3. Lipoproteínas e EM Neste local são revistas as relações do metabolismo lipoproteico com os processos inflamatórios e a sua possível relevância para a EM Capítulo 4. Fundamentos e Objectivos do Trabalho Com base na revisão efectuada neste capítulo são apresentados os objectivos deste trabalho. PARTE II - MATERIAL E MÉTODOS Neste é caracterizada a população estudada, os parâmetros determinados, e metodologia laboratorial utilizada, e métodos estatísticos usados. PARTE III – RESULTADOS Os resultados obtidos e publicados são aqui apresentados PARTE IV – DISCUSSÃO Neste local efectuamos uma discussão geral dos resultados Parte V - SÍNTESE E CONCLUSÃO PARTE VI – BIBLIOGRAFIA ANEXOS

Immune reconstitution after autologous hematopoietic stem cell transplantation

Abstract The investigation of the web of relationships between the different elements of the immune system has proven instrumental to better understand this complex biological system. This is particularly true in the case of the interactions between B and T lymphocytes, both during cellular development and at the stage of cellular effectors functions. The understanding of the B–T cells interdependency and the possibility to manipulate this relationship may be directly applicable to situations where immunity is deficient, as is the case of cancer or immune suppression after radio and chemotherapy. The work presented here started with the development of a novel and accurate tool to directly assess the diversity of the cellular repertoire (Chapter III). Contractions of T cell receptor diversity have been related with a deficient immune status. This method uses gene chips platforms where nucleic acids coding for lymphocyte receptors are hybridized and is based on the fact that the frequency of hybridization of nucleic acids to the oligonucleotides on a gene chip varies in direct proportion to diversity. Subsequently, and using this new method and other techniques of cell quantification I examined, in an animal model, the role that polyclonal B cells and immunoglobulin exert upon T cell development in the thymus, specifically on the acquisition of a broader repertoire diversity by the T cell receptors (Chapter IV and V). The hypothesis tested was if the presence of more diverse peptides in the thymus, namely polyclonal immunoglobulin, would induce the generation of more diverse T cells precursors. The results obtained demonstrated that the diversity of the T cell compartment is increased by the presence of polyclonal immunoglobulin. Polyclonal immunoglobulin, and particularly the Fab fragments of the molecule, represent the most diverse self-molecules in the body and its peptides are presented by antigen presenting cells to precursor T cells in the thymus during its development. This probably contributes significantly to the generation of receptor diversity. Furthermore, we also demonstrated that a more diverse repertoire of T lymphocytes is associated with a more effective and robust T cell immune function in vivo, as mice with a more diverse T cell receptors reject minor histocompatiblility discordant skin grafts faster than mice with a shrunken T cell receptor repertoire (Chapter V). We believe that a broader T cell receptor diversity allows a more efficient recognition and rejection of a higher range of external and internal aggressions. In this work it is demonstrated that a reduction of TCR diversity by thymectomy in wild type mice significantly increased survival of H-Y incompatible skin grafts, indicating decrease on T cell function. In addiction reconstitution of T-cell diversity in mice with a decreased T cell repertoire diversity with immunoglobulin Fab fragments, lead to a increase on TCR diversity and to a significantly decreased survival of the skin grafts (Chapter V). These results strongly suggest that increases on T cell repertoire diversity contribute to improvement of T cell function. Our results may have important implications on therapy and immune reconstitution in the context of AIDS, cancer, autoimmunity and post myeloablative treatments. Based on the previous results, we tested the clinical hypothesis that patients with haematological malignancies subjected to stem cell transplantation who recovered a robust immune system would have a better survival compared to patients who did not recover such a robust immune system. This study was undertaken by the examination of the progression and overall survival of 42 patients with mantle cell non-Hodgkin lymphoma receiving autologous hematopoietic stem cell transplantation (Chapter VI). The results obtained show that patients who recovered higher numbers of lymphocytes soon after autologous transplantation had a statistically significantly longer progression free and overall survivals. These results demonstrate the positive impact that a more robust immune system reconstitution after stem cell transplantation may have upon the survival of patients with haematological malignancies. In a similar clinical research framework, this dissertation also includes the study of the impact of recovering normal serum levels of polyclonal immunoglobulin on the survival of patients with another B cell haematological malignancy, multiple myeloma, after autologous stem cell transplantation (Chapter VII). The relapse free survival of the 110 patients with multiple myeloma analysed was associated with their ability to recover normal serum levels of the polyclonal compartment of immunoglobulin. These results suggest again the important effect of polyclonal immunoglobulin for the (re)generation of the immune competence. We also studied the impact of a robust immunity for the response to treatment with the antibody anti CD20, rituximab, in patients with non- Hodgkin’s lymphoma (NHL) (Chapter VIII). Patients with higher absolute counts of CD4+ T lymphocytes respond better (in terms of longer progression free survival) to rituximab compared to patients with lower number of CD4+ T lymphocytes. These observations highlight again the fact that a competent immune system is required for the clinical benefit of rituximab therapy in NHL patients. In conclusion, the work presented in this dissertation demonstrates, for the first time, that diverse B cells and polyclonal immunoglobulin promote T cell diversification in the thymus and improve T lymphocyte function. Also, it shows that in the setting of immune reconstitution, as after autologous stem cell transplantation for mantle cell lymphoma and in the setting of immune therapy for NHL, the absolute lymphocyte counts are an independent factor predicting progression free and overall survival. These results can have an important application in the clinical practice since the majority of the current treatments for cancer are immunosuppressive and implicate a subsequent immune recovery. Also, the effects of a number of antineoplastic treatments, including biological agents, depend on the immune system activity. In this way, studies similar to the ones presented here, where methods to improve the immune reconstitution are examined, may prove to be instrumental for a better understanding of the immune system and to guide more efficient treatment options and the design of future clinical trials. Resumo O estudo da rede de inter-relações entre os diversos elementos do sistema immune tem-se mostrado um instrumento essencial para uma melhor compreensão deste complexo sistema biológico. Tal é particularmente verdade no caso das interacções entre os linfócitos B e T, quer durante o desenvolvimento celular, quer ao nível das funções celulares efectoras. A compreensão da interdependência entre linfócitos B e T e a possibilidade de manipular esta relação pode ser directamente aplicável a situações em que a imunidade está deficiente, como é o caso das doenças neoplásicas ou da imunossupressão após radio ou quimioterapia. O trabalho apresentado nesta dissertação iniciou-se com o desenvolvimento de um novo método laboratorial para medir directamente a diversidade do reportório celular (Capítulo III). Reduções da diversidade do reportório dos receptores de células T têm sido relacionadas com um estado de imunodeficiência. O método desenvolvido utiliza “gene chips”, aos quais hibridizam os ácidos nucleicos codificantes das cadeias proteicas dos receptores linfocitários. A diversidade é calculada com base na frequência de hibridização do ácido nucleico da amostra aos oligonucleótidos presentes no “gene chip”. De seguida, e utilizando este novo método e outras técnicas de quantificação celular examinei, num modelo animal, o papel que as células policlonais B e a imunoglobulina exercem sobre o desenvolvimento linfocitário T no timo, especificamente na aquisição de um reportório diverso de receptores T (Capítulos IV e V). Testei, então, a hipótese de que a presença no timo de péptidos mais diversos, como a imunoglobulna policlonal, induzisse a génese de precursores T mais diversos. Demonstrámos que a diversidade do compartimento T é aumentado pela presença de imunoglobulina policlonal. A imunoglobulina policlonal, e particularmente os fragmentos Fab desta molécula, representam as moléculas autólogas mais diversas presentes nos organismos vertebrados. Estes péptidos são apresentados por células apresentadoras de antigénio às células precursoras T no timo, durante o desenvolvimento celular T. Tal, provavelmente, contribui para a génese da diversidade dos receptores. Também demonstrámos que a presença de um reportório mais diverso de linfócitos T se associa a um incremento da função imunológica T in vivo. Uma diversidade de receptores T mais extensa parece permitir um reconhecimento e rejeição mais eficientes de um maior número de agressores internos e externos. Demonstrámos que ratinhos com receptores de células T (RCT) com maior diversidade rejeitam transplantes cutâneos discordantes para antigénios minor de histocompatibilidade mais rapidamente do que ratinhos com um menor reportório T (Capítulo V). Por outro lado, uma redução da diversidade do RCT, causada por timectomia de ratinhos de estirpes selvagens, mostrou aumentar significativamente a sobrevivência de transplantes cutâneos incompatíveis para o antigénio H-Y (antigénio minor de histocompatibilidade), indicando uma diminuição da função linfocitária T. Além disso, a reconstituição da diversidade dos linfócitos T em ratinhos com uma diversidade de reportório T diminuída, induzida pela administração de fragmentos Fab de imunoglobulina, conduz a um aumento da diversidade dos RCT e a uma diminuição significativa da sobrevivência dos enxertos cutâneos (Capítulo V). Estes resultados sugerem que o aumento do reportório de células T contribui para uma melhoria das funções celulares T e poderão ter implicações importantes na terapêutica e reconstitutição imunológica em contexto de SIDA, neoplasias, autoimunidade e após tratamentos mieloablativos. Baseado nos resultados anteriores, decidimos testar a hipótese clínica de que doentes com neoplasias hematológicas sujeitos a transplantação de precursores hematopoiéticos e com recuperação imunológica precoce após transplante teriam uma sobrevivência mais longa do que doentes que não recuperassem tão bem a sua imunidade. Analisámos a sobrevivência global e sobrevivência sem doença de 42 doentes com linfoma não Hodgkin de células do manto sujeitos a transplante autólogo de precursores hematopoiéticos (Capítulo VI). Os resultados obtidos mostraram que os doentes que recuperaram contagens mais elevadas de linfócitos imediatamente após o transplante autólogo, apresentaram uma sobrevivência global e sem progressão mais longa do que doentes que não recuperaram contagens linfocitárias tão precocemente. Estes resultados demonstram o efeito positivo de uma reconstitutição imunológica robusta após transplante de presursores hematopoiéticos, sobre a sobrevivência de doentes com neoplasias hematológicas. Do mesmo modo, estudámos o efeito que a recuperação de níveis séricos normais de imunoglobulina policlonal tem na sobrevivência de doentes com outras neoplasias hematológicas de linfócitos B, como o mieloma múltiplo,após transplante autólogo de precursos hematopoiéticos (Capítulo VII). A sobrevivência livre de doença dos 110 doentes com mieloma múltiplo analizados está associada com a sua capacidade de recuperar níveis séricos normais do compartmento policlonal de imunoglobulina. Estes resultados pioneiros indicam a importância da imunoglobulina policlonal para a génese de competência imunológica. Também estudámos o impacto de um sistema imunitário eficiente sobre a resposta ao tratamento com o anticorpo anti CD20, ituximab, em doentes com linfoma não Hodgkin (LNH) (Capítulo VIII). Os resultados mostram que doentes com valores mais elevados de linfócitos T CD4+ respondem melhor (em termos de maior sobrevida livre de doença) ao rituximab, do que doentes com valores mais baixos. Estas observações ilustram a necessidade de um sistema imunitário competente para o benefício clínico da terapêutica com rituximab em doentes com LNH. Em conclusão, o trabalho apresentado nesta dissertação demonstra que as células B e a imunoglobulina policlonal promovem a diversidade das células T no timo e melhoram a função linfocitária T periférica. Concomitantemente, também demonstrámos que, no contexto de reconstituição imune, por exemplo, após transplante autólogo de precursores hematopoiéticos em doentes com linfomas de células do manto, o número absoluto de linfócitos é uma factor independente da sobrevivência. Os resultados demonstram, também, a importância dos valores de linfocitos T na resposta ao tratamento com rituximab no caso de doentes com LNH. O mesmo princípio se prova pelo facto de que doentes com mieloma múltiplo sujeitos a transplante autólogo de precursores hematopoiéticos que recuperam valores normais séricos de imunoglobulinas policlonais, terem melhores taxas de resposta em comparação com doentes que não recuperam valores normais de imunoglobulinas policlonais. Estes resultados podem ter importantes aplicações na prática clínica dado que a maioria dos tratamentos de doenças neoplásicas implica imunossupressão e, subsequente, recuperação imunológica. Estes estudos podem ser um instrumento fundamental para uma melhor compreensão do sistema imune e guiar uma escolha mais eficiente de opções terapêuticas bem como contribuir para a concepção de futuros estudos clínicos.

Produção de DNases extracelulares em estirpes de Streptococcus agalactiae de origem humana e bovina

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

A infertilidade na mulher e a ocorrência de infecções sexualmente transmissíveis em idade fértil

RESUMO - Enquadramento: Num momento em que a população mundial atinge os 7 biliões, um dos capítulos do Relatório do Fundo de População das Nações Unidas é dedicado à fertilidade. A maioria dos países europeus apresenta taxas de fecundidade abaixo das necessárias para a reposição populacional. Portugal não é excepção, apresentando um índice sintético de fecundidade, em 2009 de 1,32 crianças por mulher. Calcula-se que 10% dos casais portugueses são inférteis, com uma distribuição equitativa de causas femininas e masculinas (30% individualmente e 90% em conjunto). Para esta diminuição da taxa de fecundidade concorrem vários determinantes, entre eles a ocorrência de infecções sexualmente transmissíveis anteriores que desencadeiam alterações do aparelho genital feminino, provocando doença pélvica inflamatória e consequentemente infertilidade. Das infecções sexualmente transmissíveis, a infecção por Chlamydia trachomatis continua a ser a mais reportada por toda a Europa, encontrada em rastreios em grupos de jovens com idades abaixo dos 25 anos. É uma infecção passível de ser tratada, com cura, embora não confira uma imunidade duradoura. As infecções sexualmente transmissíveis, algumas delas há muito conhecidas do homem, constituem uma causa evitável de infertilidade. Finalidade / Objectivos: Conhecer a frequência de infecções sexualmente transmissíveis na história ginecológica de mulheres com infertilidade, com a finalidade de poder contribuir para o desenvolvimento de novas estratégias na Saúde Reprodutiva para aumentar a índice sintético de fecundidade de Portugal. Metodologia: Estudo exploratório, natureza retrospectiva, uma vez que partimos do problema infertilidade, e averiguam-se antecedentes de infecções sexualmente transmissíveis, através da aplicação de um questionário às mulheres seguidas em consulta de infertilidade em instituições de saúde do SNS na área de abrangência da ARS LVT, durante o período de 1 de Janeiro a 31 de Dezembro de 2012. Discussão / Conclusão: É expectável que os resultados obtidos neste estudo vão de encontro ao que é relatado na literatura, confirmando a hipótese de trabalho que aponta para a existência de infecções sexualmente transmissíveis em mulheres seguidas em consultas de infertilidade. Certo é que a infertilidade tende a ser uma realidade crescente, associada a múltiplos factores, sendo que um deles continua a ser a exposição a agentes microbianos, constituindo em si mesma uma causa evitável. Se pretendemos aumentar o índice sintético de fecundidade de Portugal, é necessário investir também no estudo dos determinantes que concorrem para a fertilidade. Na realidade, para além da emergente necessidade de implementar um sistema de vigilância nacional das infecções sexualmente transmissíveis, é necessária uma aposta mais profunda na informação / educação, sensibilização dos jovens ainda antes do início da actividade sexual, e não apenas nas consultas de planeamento familiar. É certamente um trabalho pluridisciplinar que envolve parceiros comunitários como a escola e outros centros educativos, a família, o centro de saúde, a sociedade em geral, em particular, cada um de nós.

Transglutaminases de Anopheles gambiae: caracterização molecular, bioquímica e histológica.

A malária é causada por parasitas protozoários do género Plasmodium spp, a sua transmissão aos humanos deve-se à picada infecciosa de mosquitos fêmea do género Anopheles spp, sendo Anopheles gambiae o vector mais eficiente de malária em todo o mundo. O intestino médio do mosquito representa um dos ambientes mais desafiantes à sobrevivência e desenvolvimento do parasita, e é, portanto, também um dos locais mais atraentes para novas estratégias de controlo da malária, pois é onde se observa uma diminuição acentuada na população de parasitas invasores. A transglutaminase (TGM) desempenha um papel importante e diversificado em mamíferos, tais como a coagulação e a formação da barreira epitelial, catalisando o “crosslinking” entre proteínas. Em invertebrados, como Drosophila sp, a proteína TGM mostrou estar envolvida na defesa imunitária. O mosquito A. gambiae tem codificado no seu genoma três TGMs, o gene AGAP009099, já caracterizado, é expresso exclusivamente nas MAGs (glândulas auxiliares masculinas). Os genes AGAP009098 e AGAP009100, cujas funções não foram ainda clarificadas, são expressos ubiquamente e em baixos níveis. No presente trabalho, propõe-se a caracterização das duas proteínas codificadas por estes genes, de forma a identificar o modo como estas proteínas interagem dentro do mosquito, a esclarecer o seu papel na invasão do intestino médio de A. gambiae por Plasmodium spp., o que permitirá averiguar o seu envolvimento ao nível da imunidade inata do mosquito. Foi produzida e purificada a proteína recombinante AgTGM98-1, que se utilizou para a produção de um anticorpo anti-AgTGM98. A atividade de TGM no mosquito não se mostrou estatisticamente significativa entre os estadios larvares, pupas e adultos. A caracterização bioquímica de AgTGM98 e AgTGM100 revelou a possível existência de proteínas do tipo TGM. Através de western blotting, verificou-se uma diminuição de AgTGM98, comparando mosquitos não infetados com infetados por P. berghei, o que sugere alterações na expressão desta proteína face à invasão pelo parasita, o que pode significar o seu envolvimento direto na infeção. Caracterizou-se, por imunohistoquímica (IHC) a localização de AgTGM98 e AgTGM100 em intestinos médios de mosquitos. A proteína AgTGM98 apresentou uma localização membranar, na parte basal do intestino médio e com distribuição ao longo deste. Contrariamente, a AgTGM100 tem uma localização intracelular e uma distribuição presente apenas no proventrículo e zona mais apical do intestino médio durante uma fase da sua existência, sendo com o passar do tempo detectada em todo o intestino médio.

Impact of viral mmunomodulatory proteins

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Rastreio combinado do 1º trimestre e doenças autoimunes : Impacto das variaveis pré-analíticas na avaliação do risco

RESUMO: Contexto: As anomalias congénitas, com particular destaque para as neuploidias , afectam aproximadamente 2% dos recém-nascidos, constituindo causas frequentes de morbilidade e mortalidade. Actualmente, a avaliação do grau de risco para as aneuploidias mais prevalentes (T21, T13, T18) é efectuada através do “Rastreio Combinado do 1º Trimestre”, devendo as grávidas com risco acrescido ser sujeitas a exames invasivos (ex.biópsia das vilosidades coriónicas,amniocentese). Quanto mais qualidade existir num rastreio, menos falsos positivos existirão e menor o número de exames diagnósticos invasivos desnecessários. As doenças autoimunes são doenças inflamatórias crónicas em cuja fisiopatologia se encontram distúrbios da imunidade humoral e celular, dependentes de factores genéticos, hormonais,psicológicos e ambientais. Atingem mais o sexo feminino e durante a idade fértil,podendo influenciar o outcome da gravidez e a saúde neonatal causando significativa morbilidade e mortalidade. O lúpus eritematoso sistémico para além de potencialmente afectado pelas alterações imunoendócrinas fisiológicas da gravidez, associa-se frequentemente a problemas de fertilidade. Recentemente, foi sugerido que as anormalidades ocorridas durante a invasão precoce do sinciciotrofoblasto, resultando em deficiente diferenciação, deficiente maturação e diminuição na produção de hCG, poderão ser o mecanismo fisiopatológico primário para as perdas fetais no primeiro trimestre, nos doentes com SLE. A ocorrência de níveis elevados de hCG total e ß-hCG livre no rastreio para despiste de síndrome de Down do segundo e do primeiro trimestre foi assinalada em grávidas portadoras de lúpus, mas a escassez de estudos comprovativos e a pequena dimensão das amostras estudadas constituiu uma limitação significativa na fidedignidade dos resultados obtidos. Objectivos: O estudo teve como objectivos i. estabelecer valores normativos Portugueses e de distribuição para as MoM’s dos parâmetros séricos do primeiro trimestre, por semana de gestação:(PAPP-A e ß-hCG livre), ii. avaliar a influência que as doenças autoimunes têm sobre as MoM’s individuais dos parâmetros bioquímicos PAPP-A e/ou ß-hCG livre, utilizados no rastreio pré-natal combinado do 1º trimestre, e iii. saber se as doenças autoimunes podem condicionar um aumento da taxa de resultados falsos positivos, com consequente aumento do número de amniocenteses. Metodologia: Estudo longitudinal prospectivo, consistindo num rastreio pré-natal combinado de 1º trimestre para pesquisa de aneuploidias, em duas amostras provenientes do Reino Unido (n= 45,854) e de Portugal (n=3122). Foram avaliados parâmetros socio-demográficos, ecográficos, laboratoriais, e calculados os indicadores de desempenho do rastreio combinado. A execução analítica dos testes bioquímicos séricos (PAPP-A e ß-hCG livre) foi realizada no autoanalisador Brahms Kryptor e no autoanalizador 6000 Delfia Xpress. Compararam-se os grupos autoimune e não autoimune das amostras. Resultados: Relativamente às características populacionais, o grupo auto imune tinha valores significativamente superiores nas variáveis idade materna e idade gestacional. Comparando os grupos com e sem doença autoimune, constatou-se a existência de uma elevação das MoM’s da ß-hCG livre nas grávidas com doença autoimune, nomeadamente nos casos de lúpus eritematoso sistémico. Conclusões: os resultado obtidos reforçam a indicação do rastreio combinado do 1º trimestre certificado pela FMF nas grávidas com doenças autoimunes, nomeadamente para as doentes com LES; no entanto, devem ser calculados e introduzidos factores de correcção no algoritmo de risco, de modo a evitar a subida no número de resultados falso-positivos, e consequentemente a sobre- utilização de métodos invasivos.------------ ABSTRACT: Context: Congenital anomalies, with particular reference to aneuploidias, affect approximately 2% of newborns, and are frequent causes of morbidity and mortality. Currently, the risk evaluation for the most prevalent aneuploidias (T21, T13, T18) is carried out through the “combined first trimester screening”, and pregnant women with increased risk are subjected to invasive tests (e.g. villus biopsy done, amniocentesis). The more quality exists in a screening, less false positives exists and fewer unnecessary invasive diagnostic exams. Autoimmune diseases are chronic inflammatory diseases in whose pathophysiology are immune humoral and cellular disorders, dependent on genetic factors, hormonal, psychological and environmental factors. The disease is more prevalent among females, during the child-bearing age, and may influence the outcome of pregnancy and neonatal health causing significant morbidity and mortality. Lupus Erythematosus in addition to potentially affected by immunoendocrine physiological changes of pregnancy, is often associated with fertility problems. Recently, it has been suggested that the abnormalities that occurred during the early invasion of the syncytiotrophoblast, resulting in insufficient differentiation, deficient maturation and decrease in production of hCG may be the primary pathophysiological mechanism for fetal losses in the first quarter, in patients with SLE. The occurrence of elevated levels of total hCG and free ß-hCG in screening for Down’s syndrome of the second and first trimester was reported in pregnant women with lupus, but the paucity of supporting studies and the small size of the samples studied constituted a significant limitation on the trustworthiness of the results obtained. Objectives: this study aims to i. establish normative values for the serum parameters MoM’s (PAPP-A and free β-hCG) and it’s distribution, in the first trimester, by week of pregnancy; ii. assess the influence that the autoimmune diseases have on the MoM’s of individual biochemical PAPP-A and/or β-hCG, used in antenatal screening combined for the first trimester, and iii. whether the autoimmune diseases may make an increased rate of false positives, with consequent increase in the number of amniocenteses.Methodology: Prospective longitudinal study, consisting of a combined first trimester antenatal screening for aneuploidies lookup in two samples from the United Kingdom (n=45.854) and Portugal (n= 3.122). Socio-demographic, echographic and laboratory parameters were evaluated, and combined screening performance indicators were calculated. The analytical run of serum biochemical tests (PAPP-A and ß-hCG) was held at the Brahms Kryptor and in Delfia Xpress 6000. Comparisons between autoimmune group and non-autoimmune group were made. Results: Relating to population characteristics, the autoimmune group had significantly diferente values in the variables maternal age and gestational age. Comparing the groups with and without autoimmune disease, it was noted that there is an elevation of the MoM’s of free ß-hCG levels in pregnant women with autoimmune disease, particularly in cases of systemic lupus erythematosus. Conclusions: The results obtained reinforce the indication of FMF certified combined screening in pregnant women with autoimmune diseases, notably to the patients with SLE; However, correction factors should be calculated and entered in the risk algorithm, in order to avoid the rise in the number of false positive results, and consequently the over-use of invasive methods.

Prevalência de Anticorpos anti-Toxoplasma gondii em Grávidas da Região de Lisboa e Vale do Tejo e Estudo dos Factores de Risco

A toxoplasmose é uma antropozoonose de distribuição mundial que afecta quase um terço da população humana, bem como os animais e é causada por um protozoário intracelular obrigatório, Toxoplasma gondii. A prevalência desta parasitose na população humana varia com os hábitos alimentares, nível sócio-económico e com o clima. A transmissão ao homem está associada à ingestão de oocistos infecciosos (esporulados) provenientes das fezes dos gatos, a partir da água, de alimentos e do solo contaminados, ingestão de quistos na carne crua ou mal cozida, via congénita ou transfusional e por transplante de órgãos e/ou de tecidos de dadores infectados com o parasita e, mais raramente, através do leite não pasteurizado. A transmissão materno-fetal do parasita só ocorre quando a infecção é adquirida pela primeira vez na gravidez, podendo provocar sequelas graves para o feto, nomeadamente, atraso mental e morte fetal. O objectivo deste trabalho foi determinar a prevalência e os factores de risco associados à infecção por T. gondii em grávidas seguidas no Hospital Garcia de Orta. Este estudo teve a duração de 8 meses (Abril de 2010 a Janeiro de 2011) e foram contactadas 163 grávidas, das quais 140 (85,89 %) responderam ao questionário, tendo sido possível recolher soros de 155 (96,88%) grávidas. Os soros recolhidos foram testados para os anticorpos IgG anti-T. gondii pelo kit comercial Toxo-Screen Da e para os anticorpos IgM anti-T. gondii pelo kit comercial Toxo-ISAGA, ambos da bioMérieux®. Nas amostras seropositivas para o anticorpo IgM anti-T. gondii realizou-se a avidez dos anticorpos IgG anti-T. gondii através do kit NovaLisa - Toxoplasma gondii IgG Avidity Test da Novatec™. Foi efectuada a análise descritiva dos dados, centrada essencialmente em frequências absolutas para cada variável. Para testar a associação entre as variáveis utilizou-se o teste Qui-Quadrado de Pearson ou o teste exacto de Fisher (IC 95%, p≤0,05). A prevalência da toxoplasmose nas grávidas, neste estudo, foi de 21,94% (34), dos quais 50% (17) correspondem a grávidas seropositivas só para os anticorpos IgG (imunidade) e os outros 50% (17) correspondem a grávidas seropositivas para os anticorpos IgG/IgM. Neste último grupo, realizou-se a avidez e verificou-se que todas as grávidas eram portadoras de uma infecção antiga. Também, constatou-se que 78,06% das grávidas eram susceptíveis para a toxoplasmose, com risco de adquirirem a doença durante a gravidez. Na análise estatística entre os factores de risco e a infecção por T. gondii nas grávidas verificámos uma associação significativa (p<0,05) entre o número de partos, o conhecimento da toxoplasmose, o contacto com gatos de familiares/amigos e o consumo de carne proveniente da caça (pássaros, coelhos, javalis etc.). Estes factores parecem ser de grande importância na aquisição da infecção por T. gondii nas grávidas, deste estudo, dentre os vários factores investigados. vii Este trabalho pode constituir um alerta para que os profissionais de saúde insistam na prevenção primária, fornecendo informação (escrita e oral) sobre como evitar a infecção por T. gondii durante a gravidez e efectuar uma vigilância serológica, apenas quando esta se torna necessária, ou seja, nas grávidas não imunes à toxoplasmose.

Nota prévia à obra «Os conceitos jurídicos fundamentais aplicados na argumentação judicial» de Wesley Newcomb Hohfeld

Nota prévia à tradução, da autora, para a língua portuguesa, da obra de Wesley Newcomb Hohfeld «Os conceitos jurídicos fundamentais aplicados na argumentação judicial», publicada pela Fundação Calouste Gulbenkian em 2008. Original: «Fundamental legal conceptions as applied in judicial reasoning and other legal essays», New Haven 1923.

Primary cilia and the regulation of hedgehog signaling: link to cardiac development

RESUMO: As células eucarióticas evoluíram um sistema de sinalização complexo que lhes permite responder aos sinais extracelulares e intracelulares. Desta forma, as vias de sinalização são essenciais para a sobrevivência da célula e do organismo, uma vez que regulam processos fundamentais, tais como o desenvolvimento, o crescimento, a imunidade, e a homeostase dos tecidos. A via de transdução de sinal Hedgehog (Hh) envolve o receptor Patched1 (Ptch1), que tem um efeito inibidor sobre a proteína Smoothened (Smo) na ausência dos seus ligandos, as proteínas Sonic hedgehog (Shh). Estas proteínas são reguladores fundamentais do desenvolvimento embrionário, como ilustrado pelas malformações drásticas observadas em embriões humanos e de murganho com perturbações da transdução de sinal da via Hh e que incluem polidactilia, defeitos craniofaciais e malformações ósseas. Igualmente importantes são as consequências da ativação inapropriada da via de sinalização Hh na formação de tumores. Curiosamente, os componentes desta via localizam-se nos cílios primários. Além disso, demonstrou-se que esta localização é crucial para a sinalização através da via Hh. Na presença dos ligandos, Ptch1 é internalizado e destinado a degradação ou sequestrado num compartimento da célula de onde não pode desempenhar o seu papel inibitório. A proteína Arl13b é uma pequena GTPase pertencente à família Arf/Arl da superfamília Ras de pequenas GTPases e foi implicada no síndrome de Joubert, uma ciliopatia caracterizada por ataxia congénita cerebelar, hipotonia, atrso mental e cardiopatia congénita. Murganhos deficientes para Arl13b, chamado hennin (hnn) morrem morrem prematuramente ao dia 13,5 de gestação (E13,5) e exibem anomalias morfológicas nos cílios que levam à interrupção da sinalização Hh. Além disso, a Arl13b está diretamente envolvida na regulação da via Hh, controlando a localização de vários componentes desta via nos cílios primários. Neste trabalho, mostramos que a Arl13b se localiza em circular dorsal ruffles (CDRs), que são estruturas de actina envolvidas em macropinocitose e internalização de recetores, e que regula a sua formação. Além disso, aprofundámos o conhecimento do processo de ativação da via de sinalização Hh, mostrando que as CDRs sequestram seletivamente e internalizam o recetor Ptch1. As CDRs formam-se minutos após ativação da via por ligandos Shh ou pelo agonista de Smo SAG e continuam a ser formadas a partir daí, sugerindo uma indução contínua da reorganização do citoesqueleto de actina quando a via está ativada. Observámos ainda que a inibição da formação de CDRs através do silenciamento de WAVE1, uma proteína necessária para a formação destas estruturas, resulta na diminuição da ativação da via de sinalização Hh. Além disso, o bloqueio da macropinocitose, que se segue ao fecho das CDRs, através do silenciamento de uma proteína necessária para a cisão de macropinossomas, nomeadamente a proteína BARS, tem um efeito semelhante. Estes resultados sugerem que as CDRs e a macropinocitose são necessárias para a ativação da via de sinalização Hh e indicam que esta via de internalização controla os níveis de sinal Hh. Durante o desenvolvimento, as células proliferativas dependem do cílio primário para a transdução de várias vias de sinalização. A via Hh induz a diferenciação do músculo cardíaco. Por conseguinte, os murganhos deficientes na via de sinalização Hh exibem uma variedade de defeitos de lateralidade, incluindo alteração do looping do coração, como pode ser visto em murganhos deficientes para Arl13b. Por conseguinte, investigámos o papel da Arl13b no desenvolvimento do coração. Mostramos que a Arl13b é altamente expressa no coração de embriões de murganho e de murganhos adultos ao nível do mRNA e da proteína. Além disso, o perfil de distribuição da Arl13b no coração segue o dos cílios primários, que são essenciais para o desenvolvimento cardíaco. Corações de murganhos hnn no estadio E12,5 mostram um canal átrio-ventricular aberto, espessamento da camada compacta ventricular e aumento do índice mitótico no ventrículo esquerdo. Além disso, um atraso de 1 a 2 dias no desenvolvimento é observado em corações de murganhos hnn, quando comparados com controlos selvagens no estadio E13,5. Assim, estes resultados sugerem que a Arl13b é necessária para o desenvolvimento embrionário do coração e que defeitos cardíacos podem contribuir para a letalidade embrionária de murganhos hnn. Em suma, foi estabelecido um novo mecanismo para a regulação dos níveis de superfície do recetor Ptch1, que envolve a remodelação do citoesqueleto de actina e a formação de CDRs após a ativação da via de sinalização Hh. Este mecanismo permite um feedback negativo que evita a repressão excessiva da via através da remoção de Ptch1 da superfície da célula. Além disso, determinou-se que uma mutação de perda de função na Arl13b causa defeitos cardíacos durante o desenvolvimento, possivelmente relacionados com a associação dos defeitos em cílios primários e na sinalização Hh, existentes em murganhos deficientes para Arl13b. A via de sinalização Hh tem tido um papel central entre as vias de sinalização, uma vez que a sua regulação é crucial para o funcionamento apropriada da célula. Assim, a descoberta de um novo mecanismo de tráfego através de macropinocitose e CDRs que controla a ativação e repressão da via de sinalização Hh traz novas perspetivas de como esta via pode ser regulada e pode ainda conduzir à identificação de novos alvos e estratégias terapêuticas. --------------------ABSTRACT: Eukaryotic cells have evolved a complex signaling system that allows them to respond to extracellular and intracellular cues. Signaling pathways are essential for cell and organism survival, since they regulate fundamental processes such as development, growth, immunity, and tissue homeostasis. The Hedgehog (Hh) pathway of signal transduction involves the receptor Patched1 (Ptch1), which has an inhibitory effect on Smoothened (Smo) in the absence of its ligands, the Sonic hedgehog (Shh) proteins. These proteins are fundamental regulators of embryonic development, as illustrated by the dramatic malformations seen in human and mouse embryos with perturbed Hh signal transduction that include polydactyly, craniofacial defects and skeletal malformations. Equally important are the consequences of inappropriate activation of the Hh signaling response in tumor formation. Interestingly, the components of this pathway localize to primary cilia. Moreover, it has been shown that this localization is crucial for Hh signaling. However, in the presence of the ligands, Ptch1 is internalized and destined for degradation or sequestered in a cell compartment where it no longer can play its inhibitory role. ADP-ribosylation factor-like (Arl) 13b, a small GTPase belonging to Arf/Arl family of the Ras superfamily of small GTPases has been implicated in Joubert syndrome, a ciliopathy characterized by congenital cerebellar ataxia, hypotonia, intellectual disability and congenital heart disease. Arl13b-deficient mice, called hennin (hnn) die at embryonic day 13.5 (E13.5) and display morphological abnormalities in primary cilia that lead to the disruption of Hh signaling. Furthermore, Arl13b is directly involved in the regulation of Hh signaling by controlling the localization of several components of this pathway to primary cilia. Here, we show that Arl13b localizes to and regulates the formation of circular dorsal rufles (CDRs), which are actin-basedstructures known to be involved in macropinocytosis and receptor internalization. Additionally, we extended the knowledge of the Hh signaling activation process by showing that CDRs selectively sequester and internalize Ptch1 receptors. CDRs are formed minutes after Hh activation by Shh ligands or the Smo agonist SAG and keep being formed thereafter, suggesting a continuous induction of actin reorganization when the pathway is switched on. Importantly, we observed that disruption of CDRs by silencing WAVE1, a protein required for CDR formation, results in down-regulation of Hh signaling activation. Moreover, the blockade of macropinocytosis, which follows CDR closure, through silencing of a protein necessary for the fission of macropinosomes, namely BARS has a similar effect. These results suggest that CDRs and macropinocytosis are necessary for activation of Hh signaling and indicate that this pathway of internalization controls Hh signal levels. During development, proliferating cells rely on the primary cilium for the transduction of several signaling pathways. Hh induces the differentiation of cardiac muscle. Accordingly, Hh-deficient mice display a variety of laterality defects, including alteration of heart looping, as seen in Arl13b-deficient mice. Therefore, we investigated the role of Arl13b in heart development. We show that Arl13b is highly expressed in the heart of both embryonic and adult mice at mRNA and protein levels. Also, Arl13b localization profile mimics that of primary cilia, which have been shown to be essential to early heart development. E12.5 hnn hearts show an open atrioventricular channel, increased thickening of the ventricular compact layer and increased mitotic index in the left ventricle. Moreover, a delay of 1 to 2 days in development is observed in hnn hearts, when compared to wild-type controls at E13.5. Hence, these results suggest that Arl13b is necessary for embryonic heart development and that cardiac defects might contribute to the embryonic lethality of hnn mice. Altogether, we established a novel mechanism for the regulation of Ptch1 surface levels, involving cytoskeleton remodeling and CDR formation upon Hh signaling activation. This mechanism allows a negative feedback loop that prevents excessive repression of the pathway by removing Ptch1 from the cell surface. Additionally, we determined that the Arl13b loss-offunction mutation causes cardiac defects during development, possibly related to the associated ciliary and Hh signaling defects found in Arl13b-deficient mice. Hh signaling has taken a center stage among the signaling pathways since its regulation is crucial for the appropriate output and function of the cell. Hence, the finding of a novel trafficking mechanism through CDRs and macropinocytosis that controls Hh signaling activation and repression brings new insights to how this pathway can be regulated and can lead to the discovery of novel therapeutic targets and strategies.

Elucidating the role of glycans in leucocyte function

RESUMO: O processo de glicosilação é a modificação pós-traducional de proteínas mais comum e está envolvido em vários processos fisiológicos e patológicos. Especificamente, certos perfis glicosídeos estão correlacionados a estados específicos de diferenciação celular, e podem modular vários eventos celulares, como sinalização celular, migração celular e interações hospedeiro-patogénio. Assim sendo, a glicosilação desempenha um papel crucial na modulação de vários processos imunológicos. No entanto, permanece por esclarecer como as estruturas glicosídicas influenciam a imunidade. Especificamente, algumas estruturas glicosídicas terminais que estão modificadas pela ligação de ácido siálico desempenham um papel importante em várias funções do sistema imune, nomeadamente migração leucocitária em contexto de inflamação e ativação de células imunes. Como tal, este trabalho teve como objectivo investigar como a expressão de certos glicanos influencia componentes importantes da resposta imune inata e adaptativa. Este trabalho está dividido em três componentes principais: 1) A imunidade está amplamente dependente da habilidade das células circulantes migrarem para os tecidos inflamados, sendo que a ligação de leucócitos à Eselectina endotelial é o primeiro passo. Assim, nós analisámos a estrutura e função dos ligandos de E-selectina que são expressos pelas células humanas mononucleares de sangue periférico (PBMCs), fornecendo novos conhecimentos para a compreensão dos intervenientes moleculares que mediam a ligação dos monócitos, células CD4+ e CD8+T e células B ao endotélio vascular. Surpreendentemente, os monócitos apresentaram maior capacidade de ligação à E-selectina comparativamente aos linfócitos. Esta observação pode ser explicada pelo facto de os monócitos humanos expressarem, uniformemente, um vasto reportório de glicoproteínas que exibem afinidade de ligação à E-selectina, nomeadamente: as glicoformas do CD43 (CD43E) e do CD44 (HCELL), em adição à já previamente reportada glicoforma da PSGL-1 (CLA). Consistentemente, a diferente capacidade que as diversas populações linfocitárias apresentam de se ligar à E-selectina, está integralmente relacionada com a sua expressão de glicoproteínas com afinidade de ligação à E-selectina. Enquanto que as células CD4+T apresentam uma elevada reatividade à E-selectina, as células CD8+T e B demonstram pouca ou nenhuma capacidade de ligação à E-selectina. Esta atividade de ligação à E-selectina das células CD4+T é conferida pela expressão de HCELL, em adição às já previamente reportadas CLA e CD43E. As células CD8+ T não expressam HCELL e apenas expressam pequenas quantidades de CLA e CD43E, enquanto que as células B não expressam ligandos de Eselectina. Mais, a exofucosilação da superfície destas células, levou ao dramático aumento da expressão dos ligandos de E-selectina em todos as populações leucocitárias, verificando-se que a criação de certos ligandos de E-selectina está dependente do tipo de célula, após fucosilação. Colectivamente, estes resultados redefinem o nosso conhecimento acerca dos mecanismos moleculares que governam o tráfico das células mononucleares de sangue periférico em contexto de inflamação. 2) A habilidade das células dendríticas (DCs) para extravasarem em locais de inflamação é crucial para o sucesso da terapia com DCs. Assim, analisámos a estrutura e função das moléculas de adesão que mediam a migração transendotelial (TEM) das DCs. Para isso, foram usadas DCs geradas a partir da diferenciação de monócitos (mo-DCS), obtidos quer pelo métodos de separação imuno-magnética de células CD14+ (CD14-S) ou por isolamento por aderência ao plástico (PA-S). Os resultados obtidos indicam que as glicoformas de ligação à Eselectina de PSGL-1, CD43 e CD44 são expressas pelas CD14-S mo-DCs, enquanto que as PA-S mo-DCs expressam apenas CLA. É importante notar que a ligação do CD44 nas mo-DCs, mas não nas PA-S mo-DCs, desencadeia a ativação e consequente adesão da VLA-4 ao endotélio na ausência de um gradiente de quimiocinas. Procedeu-se também à análise dos ligandos E-selectina expressos em mo-DCs geradas a partir de monócitos do sangue do cordão umbilical (UCB) e, inesperadamente, as UCB mo-DCs não expressam qualquer glicoproteína com reatividade à E-selectina. Além disso, a exofucosilação das mo- DCs humanas utilizando uma α(1,3)-fucosiltransferase aumenta significativamente a expressão de HCELL e, portanto, estas células apresentam uma capacidade aumentada para se ligarem à E-selectina em condições de fluxo hemodinâmico. Estes resultados destacam o papel do HCELL no desencadeamento do TEM das CD14-S mo-DCs e sugerem que estratégias para potenciar a expressão de HCELL poderão impulsionar o recrutamento de mo-DCs para locais de inflamação. 3) Outro obstáculo para alcançar o sucesso promissor de vacinas baseadas em DCs é o estabelecimento de abordagens eficientes que poderão melhorar o estado de maturação e apresentação antigénica das DCs. Por conseguinte, foram investigadas abordagens alternativas que podem superar este obstáculo. Através da remoção de ácido siálico de superfície celular das DCs, conseguiu-se induzir a maturação de DC humanas e de ratinhos. Notavelmente, tanto as DCs humanas como as de ratinho, ao serem desialiladas mostraram uma capacidade aumentada para induzir a proliferação de células T, para secretar citocinas Th1 e para induzir a morte específica de células tumorais. Em adição, as DCs desialiladas apresentam uma maior capacidade de apresentação cruzada de antigénios tumorais às células T citotóxicas. Colectivamente, o presente estudo oferece uma visão chave para optimizar a capacidade das DCs em induzir respostas imunitárias anti-tumorais, e indica que o tratamento com sialidase é uma nova tecnologia para melhorar a eficácia e aplicabilidade das vacinas baseadas em DCs. Coletivamente, os nossos resultados demostram como a glicosilação e a sua manipulação podem modular a imunidade. Concretamente, através de uma reação de exofucosilação conseguimos aumentar fortemente a capacidade de os leucócitos extravasarem para os tecidos afectados, enquanto que a remoção dos níveis de ácido siálico da superfície celular das DCs, induz potentes respostas anti-tumorais mediadas por células T citotóxicas. ------------------------------------ ABSTRACT: Glycosylation is the most widely form of protein post-translational modification and is involved in many physiological and pathological processes. Specifically, certain patterns of glycosylation are associated with determined stages of cell differentiation and can modulate processes like cell-signaling and migration and host-pathogen interactions. As such, glycosylation plays a crucial role in the modulation of several immune events. However, how glycans execute this immune-modulation and, therefore, influence immunity is still poorly unknown. Specifically, some terminal sialic acid-modified determinants are known to be involved in several physiological immune processes, including leukocyte trafficking into sites of inflammation and cell immune activation. Therefore, in this work, we sought to investigate more deeply how the expression of these glycosidic structures affects events form both innate and adaptive immune responses. To this end, we divided our work into three main parts: 1) Immunity critically depends on the ability of sentinel circulating cells to infiltrate injured sites, of which leukocyte binding to endothelial E-selectin is the critical first step. Thus, we first analyzed the structure and function of the E-selectin ligands expressed on native human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), providing novel insights into the molecular effectors governing adhesion of circulating monocytes, and of circulating CD4+T, CD8+T and B cells, to vascular endothelium under hemodynamic shear conditions. Strikingly, monocytes show a higher ability to tether and roll on endothelial cells than lymphocyte subsets. This is due to the fact that human circulating monocytes uniformly display a wide repertoire of E-selectin binding glycoproteins, namely the E-selectin-binding glycoforms of CD43 (CD43E) and CD44 (HCELL), in addition to the previously described E-selectin-binding glycoform of PSGL-1 (CLA). In addition, we also observed a differential ability of the different lymphocyte subsets to bind to Eselectin under hemodynamic shear stress conditions, and these differences were highly correlated with their individual expression of E-selectin binding glycoproteins. While CD4+T cells show a robust E-selectin binding ability, CD8+T and B cells show little to no E-selectin reactivity. CD4+T cell potent Eselectin rolling activity is conferred by HCELL expression, in addition to the previously reported E-selectin-binding glycoproteins CD43E and CLA. CD8+T cells display no HCELL and low amounts of CLA and CD43E, whereas B cells lack E-selectin ligand expression. Moreover, enforced exofucosylation of cell surface of these cells noticeably increases expression of functional E-selectin ligands among all leukocytes subsets, with cell type-dependent specificity in the protein scaffolds that are modified. Taken together, these findings redefine our understanding of the molecular mechanisms governing the trafficking patterns of PBMCs that are relevant in the context of acute or chronic inflammatory conditions. 2) The ability of circulating dendritic cells (DCs) to extravasate at inflammatory sites is critical to the success of DC-based therapies. Therefore, we assessed the structure and function of adhesion molecules mediating the transendothelial migration (TEM) of human monocyte derived-DCs (mo-DCs), obtained either by CD14 positive immune-magnetic selection (CD14-S) or by plastic adherence of blood monocytes (PA-S). We report for the first time that the E-selectin binding glycoforms of PSGL-1, CD43 and CD44 are all expressed on CD14-S mo-DCs, in contrast to PA-S mo-DCs that express only CLA. Importantly, CD44 engagement on CD14-S mo-DCs, but not on PA-S mo-DCs, triggers VLA-4-dependent adhesiveness and programs TEM in absence of chemokine gradient. We also analyzed the E-selectin ligands expressed on mo-DCs generated from umbilical cord blood (UCB) monocytes, and unexpectedly, UCB mo-DCs do not express any glycoprotein with E-selectin reactivity. Furthermore, exoglycosylation of human mo-DCs using an α(1,3)-fucosyltransferase significantly increases expression of HCELL, and therefore exofucosylated mo-DCs exhibit an augmented ability to bind to E-selectin under hemodynamic shear stress conditions. These findings highlight a role for HCELL engagement in priming TEM of CD14-S mo-DCs, and suggest that strategies to enforce HCELL expression could boost mo-DC recruitment to inflammatory sites. 3) Another obstacle to achieve the promising success of DC-based vaccines is the establishment of efficient approaches that could successfully enhance maturation and cross-presentation ability of DCs. Therefore, we investigated an alternative approach that can overcome this problem. Through removal of sialic acid content from DC cell surface we are able to elicit maturation of both human and mouse DCs. Notably, desialylated human and murine DCs showed enhanced ability to induce autologous T cell to proliferate, to secrete Th1 cytokines and to kill tumor cells. Moreover, desialylated DCs display enhanced cross-presentation of tumor antigens to cytotoxic CD8+ T cells. Collectively, this study offers key insight to optimize the ability of DCs to boost anti-tumor immune responses, and indicates that the treatment with an exogenous sialidase is a powerful new technology to improve the efficacy and applicability of DC-based vaccines. Overall, our findings show how glycosylation and its manipulation can modulate immunity. Concretely, through an exofucosylation reaction we are able to greatly augment the ability of leukocytes to extravasate into injured tissues, while removal of sialic acid moieties from cell surface of DCs, significantly potentiate their ability to induce anti-tumor cytotoxic T cell-mediate responses.