Osteoclastogenesis, inflammatory cytokines and biomarkers of bone metabolism in psoriatic arthritis

RESUMO:A artrite psoriática (AP) é uma doença inflamatória crónica caracterizada por várias manifestações nas articulações, nas enteses e na pele. A formação de novo osso após inflamação nas enteses é um dos aspetos mais intrigantes desta doença. Os mecanismos celulares e moleculares deste processo ainda não são completamente conhecidos. Este estudo tem como objetivo compreender melhor os mecanismos subjacentes à formação e reabsorção óssea, bem como o efeito de anti-inflamatórios não esteroides (AINEs) nestes processos. Para atingir este objetivo foram quantificados biomarcadores do metabolismo ósseo e citocinas inflamatórias em doentes AP, antes e após terapêutica com AINEs. Os biomarcadores selecionados foram marcadores de remodelação óssea como CTX-I e P1NP, fatores de diferenciação e ativação de osteoclastos como o RANKL e a OPG, inibidores da via de sinalização Wnt, nomeadamente o DKK-1 e a SOST e ainda citocinas pro-inflamatórias como a IL-22 e a IL-23 e a prostaglandina PGE2. Neste contexto foram também estabelecidas culturas celulares de monócitos, isoladas de doentes AP e de controlos saudáveis. Os monócitos foram cultivados in vitro em condições não estimuladas e estimuladas e realizados dois ensaios funcionais: coloração com TRAP e ensaio de reabsorção. Foi observada uma diminuição nos níveis séricos de CTX-I e OPG em doentes AP em relação aos controlos. De igual forma os níveis séricos de SOST encontram-se significativamente mais baixos, em comparação com os controlos saudáveis. Estes valores de SOST são semelhantes aos dos doentes com espondilite anquilosante (EA), documentados anteriormente. Os ensaios com osteoclastos confirmaram a necessidade da presença de RANKL para estimulação da osteoclastogénese e que o celecoxib parece ter um papel inibitório neste processo. Os resultados obtidos sugerem que a população de doentes com AP analisados têm baixos níveis de reabsorção óssea e alguma atividade na formação óssea. --------------------------- ABSTRACT: Psoriatic arthritis (PsA) is a chronic inflammatory disease characterized by several manifestations involving the joints, enthesis and the skin. New bone formation after inflammation at enthesis site has been one of the most intriguing aspects of the disease. Cellular and molecular mechanisms in this process are still not completely understood. This study aims to understand better the mechanisms underlying bone formation and resorption and the effect of non-steroid anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in these processes. To access that, biomarkers of bone metabolism and inflammatory cytokines were measured in PsA patients’ serum before and after NSAID therapy. These selected biomarkers were bone turnover markers such as CTX-I and P1NP, osteoclast differentiation and activation factors RANKL and OPG, Wnt pathway inhibitors DKK-1 and SOST and pro-inflammatory cytokines IL-22, IL-23 and prostaglandin PGE2. In this context monocyte cell culture was also established after PBMC isolation from PsA patients and healthy controls. Monocytes were cultured in vitro under unstimulated and stimulated conditions and two functional assays were performed: TRAP staining and resorption pit assay. It was demonstrated that CTX-I and OPG serum levels in PsA patients were lower than controls. SOST levels were extremely decreased in comparison with controls, resembling the ankylosing spondylitis patients results already documented. Osteoclast assays confirmed the need of RANKL in stimulating osteoclastogenesis and that celecoxib seems to have an inhibitor role in this process. The results obtained suggest that PsA patient population analyzed in this study have low bone resorption levels and some bone formation activity.

Homogneous time resolved fluorescence: a new technique for detection and quantifications of infliximab in autoimmune patients

RESUMO:As terapias biológicas revolucionaram o tratamento das doenças autoimunes nos últimos anos. Tipicamente têm como alvos mediadores importantes no mecanismo das doenças. Os antagonistas do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) são um grupo de agentes biológicos muito prescrito, pois estão indicados no tratamento de doenças imuno-mediadas comuns, tais como artrite reumatoide, artrite idiopática juvenil, artrite psoriática, espondilite anquilosante, doença de Crohn e colite ulcerosa. Com o uso frequente de inibidores do TNF-α, tem-se tornado evidente que estes agentes têm um potencial imunogénico importante, que pode comprometer o prognóstico a longo prazo dos doentes cronicamente tratados. A produção de anticorpos anti-fármaco parece causar falência terapêutica secundária em muitos doentes. Um dos efeitos dos anticorpos anti-fármaco é o aumento da eliminação do fármaco. A eliminação do fármaco, por sua vez, varia entre indivíduos, refletindo diferentes perfis farmacocinéticos. A determinação dos níveis séricos mínimos do agente anti-TNF-α é assim muito informativa e pode auxiliar nas decisões terapêuticas. Contudo, os testes imunológicos para determinar as concentrações séricas do fármaco não estão facilmente disponíveis na prática clínica. De forma a investigar uma nova técnica potencialmente fidedigna e prática para a deteção e quantificação dos agentes biológicos anti-TNF-α, foi testada a técnica por HTRF (homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer) para a determinação de concentrações séricas de infliximab. Apesar de apresentar algumas limitações relacionadas com as condições de leitura da fluorescência, esta técnica provou obter resultados próximos das concentrações obtidas por ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) bridging. Adicionalmente, tem a vantagem de ser de execução muito mais fácil e rápida. Deste modo, a técnica por HTRF poderá ser otimizada e tornar-se uma valiosa ferramenta laboratorial para orientar as decisões terapêuticas em doentes autoimunes com falência da terapêutica anti-TNF-α.--------- ABSTRACT: Biologic therapies revolutionized the treatment of autoimmune diseases in the last years. Typically, they target important disease mediators. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) antagonists constitute a very prescribed group of biologic agents as they are indicated for the treatment of common immune-mediated diseases, such as rheumatoid arthritis, juvenile idiopathic arthritis, psoriatic arthritis, ankylosing spondylitis, Crohn’s disease and ulcerative colitis. With the increasing use of TNF-α inhibitors it has been noticed that they have an important immunogenic potential that can compromise long-term outcomes in chronically treated patients. The production of anti-drug antibodies seems to cause secondary therapeutic failure in many patients. One of the effects of anti-drug antibodies is the enhancement of drug clearance. Drug clearance, in turn, varies among individuals, reflecting different pharmacokinetic profiles. Determination of serum anti-TNF-α drug trough levels is though very informative and could support treatment decisions. However, immunologic assays to determine drug serum concentrations are not readily available in clinical practice. In order to investigate a potentially reliable and practical new technique for detection and quantification of anti-TNF-α biologic agents, homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer (HTRF) technique was tested for determination of serum infliximab concentrations. Although presenting some limitations related with fluorescence reading conditions, this technique proved to give results close to the concentrations obtained by the widely used bridging enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In addition, it has the advantage of being much easier and faster to perform. Thus, HTRF technique can be optimized and become a valuable laboratorial tool to guide treatment decisions in autoimmune patients with anti-TNF-α therapy failure.

Susceptibility and prognostic factors in portuguese patients with juvenile idiopathic arthritis

ABSTRACT: Objectives: This study aimed to confirm whether 15 single nucleotide polymorphisms (SNPs) of selected genes are also associated with susceptibility for Juvenile idiopathic Arthritis (JIA) in thePortuguese population. Methods: Our study was conducted on Reuma.pt, the Rheumatic Diseases Portuguese Register, which includes patients with JIA receiving biological therapies and synthetic Disease Modifying Anti Rheumatic Drugs (DMARDs) since June 2001. Fifteen SNPs were investigated using Taqman® SNP genotyping assays in 291 Portuguese patients with JIA and 300 ethnically matched healthy controls. Results: Prior to Bonferroni correction for multiple testing, significant genotype association between one SNP and overall group of JIA was observed (PTPN22 rs2476601). In subgroup analysis, associations between six SNPs and the subgroup of patients with rheumatoid factor (RF)-positive Polyarticular (PTPN2 rs7234029), Extended oligoarticular (PTPN22 rs2476601), Systemic (PTPRC rs10919563, ANGPT1 rs7151781 and TNF rs361525) and Psoriatic JIA (IL2RA/CD25 rs2104286) were found. After Bonferroni correction for multiple testing, 3 genotype associations remained significant in the subgroup of patients with RF-positive polyarticular JIA (PTPN2 rs7234029 [corrected P 0.026]), extended oligoarticular (PTPN22 rs2476601 [corrected P 0.026]) and systemic JIA (ANGPT1 rs7151781 [corrected P 0.039]). Conclusion: Our results provide additional evidence for an association between polymorphisms in genes PTPN2, PTPN22 and ANGPT1 and the risk of RF-positive polyarticular, extended oligoarticular and systemic JIA, respectively, in a Portuguese population.

Bioactive beads for local sensing of proteases in 3D engineered tissues

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioengenharia (MIT)

Efectividade de um programa de exercício aquático na osteoartrose do joelho

RESUMO: A osteoartrose do joelho é uma condição clínica cuja prevalência tem aumentado nos últimos anos na população idosa. Trata-se de uma condição que pode ser bastante incapacitante para o idoso, gerando um forte impacto social e económico. O exercício aquático tem sido identificado como um factor de promoção da melhoria do quadro clínico nesta população, mas a sua efectividade não está, ainda, determinada. Objectivo: investigar a efectividade, a curto e médio prazo, de um programa de exercício aquático, realizado em grupo, com a duração de 8 semanas, na amplitude articular, dor e rigidez do joelho, e na função física e qualidade de vida, em idosos com osteoartrose do joelho. Metodologia: Recorreu-se a um estudo quase-experimental, double-blind, controlado, sem aleatorização, cuja amostra, constituída por 43 sujeitos, foi selecionada por conveniência. Os sujeitos do grupo experimental (n=22) foram submetidos ao programa de exercício aquático e os do grupo de controlo (n=21) foram submetidos ao programa de exercício no solo. Ambos os programas foram definidos de acordo com as recomendações internacionais para a prática de exercício físico em idosos com osteoartrose (Arthritis Foundation, 2009a, 2009b). Todo o grupo foi avaliado no início do programa, no final do mesmo (8 semanas) e após 6 semanas de follow-up, nos seguintes indicadores: amplitude articular do joelho (através do goniómetro), dor, rigidez, função e qualidade de vida (através do KOOS). Resultados: A amostra deste estudo foi constituída por sujeitos maioritariamente do género feminino (76,7%), com uma média de 72,7 anos (DP=5,49). O programa de exercício aquático implementado demonstrou um aumento da amplitude articular passiva de flexão (p<0,0001) e extensão (p=0,016) do joelho, uma diminuição da dor e da rigidez articular (p<0,0001), um aumento da função nas AVD’s (p<0,0001) e no desporto/lazer (p=0,031), e ainda, um aumento da qualidade de vida (p<0,0001). Contudo, apenas os níveis de amplitude articular passiva de extensão do joelho (p=0,083) e de função no desporto/lazer (p=0,244) se mantiveram ao longo das seis semanas de follow-up. Conclusões: Apesar de algumas limitações, considera-se que este estudo é de grande importância para a comunidade científica e para os fisioterapeutas preocupados com a crescente prevalência da osteoartrose e dos custos associados. O exercício aquático parece ser uma estratégia importante na melhoria do estado de saúde dos idosos com osteoartrose do joelho.----------------- ABSTRACT: The osteoarthritis of the knee is a clinical condition that has been increasing among the elderly population over the past few years. It’s a condition that can be fairly disabling to the elderly individual, and which generates a strong social and economic impact. Aquatic exercise has been named as a promotional factor in the improvement of the clinical picture in this population, but its effectiveness is yet to be determined. Objective: To investigate the effectiveness, in a short and medium term, of an aquatic exercise program undertaken by a group over eight weeks, in the joint amplitude, pain and stiffness of the knee, and in the physical function and quality of life in elderly people who suffer from knee osteoarthritis. Methodology: was used a double-blind, quasi-experimental study with no randomization and its 43 subjects were selected as a matter of convenience. The subjects of the experimental group (n=22) were subjected to an aquatic exercise program and those of the control group (n=21) were subjected to a land-based exercise program. Both programs have followed international recommendations on the practice of physical exercise in elderly people who suffer from osteoarthritis (Arthritis Foundation, 2009a, 2009b). The entire group was evaluated in the beginning and at the end of the program (8 weeks later), and after a 6 week follow-up, in these parameters: knee range of motion (through a goniometer), pain, stiffness, function and quality of life (through KOOS). Results: This sample was predominantly female (76,7%) with a mean age of 72,7 years (SD=5,49). Aquatic exercise resulted in increase of passive joint flexion (p<0,0001) and knee extension (p=0,016), in the decline of pain and stiffness (p<0,0001), in the increase of function in the ADLs (p<0,0001). However, only the knee extension amplitude (p=0,083) and the function in sports/leisure (p=0,244) were kept through the six-week follow-up. Conclusions: Despite some limitations, this study is of great importance to the community and to the physiotherapists concerned with the growing prevalence of osteoarthritis and the associated costs. Aquatic exercise appears to be an important strategy in the improvement of the health condition of patients who suffer from knee osteoarthritis.

Longitudinal evaluation of hemorheological markers in acute inflammatory diseases

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

Doppler ultrasound - a valid and reliable tool to assess spondyloarthritis

Enthesitis is the hallmark of spondyloarthritis and is observed in all subtypes. Namely, a wide information on spondyloarthritis abnormalities, including synovitis, bursitis, tendinitis, enthesitis and cortical bone abnormalities (erosions and enthesophytes), can be efficiently perceived by ultrasound power Doppler. Furthermore, several studies on imaging of enthesis showed that imaging techniques are better than clinical examination to detect pathology at asymptomatic enthesis. Vascularized enthesitis detected by ultrasound power Doppler appears to be a valuable diagnostic tool to confirm spondyloarthritis diagnosis. This article focuses on the validity and reliability of ultrasound enthesitis assessment in the management of spondyloarthritis patients.

Caracterização da adesão terapêutica dos doentes seguidos no Centro Hospitalar Lisboa Norte, EPE, no decurso do tratamento da, Esclerose Múltipla, Esclerose Lateral Amiotrófica, Artrite Reumatóide, Espondilite Anquilosante, Artrite Psoriática, Artrite Idiopática Juvenil Poliarticular, Psoríase em Placas, Polineuropatia Amiloidótica Familiar (Paramiloidose) e HIV/Sida : análise retrospetiva

RESUMO - Objetivos: Caracterizar a adesão à terapêutica nos doentes do CHLN, na área do VIH/SIDA, Esclerose, Artrite Reumatóide, Psoríase e Paramiloidose e avaliar a hipótese de ser possível prever o risco de um doente se tornar, num doente sem adesão. Metodologia: Estudo retrospetivo, observacional e longitudinal, realizado entre Janeiro de 2010 a 31 de Dezembro de 2013, a 4.761 doentes, em que a adesão à terapêutica foi calculada com base nos registos informáticos das dispensas de medicação, efectuados pelos Serviços Farmacêuticos, com recurso à Compliance Rate (CR) e utilizada como variável dependente. A estatística descritiva foi utilizada para caracterizar os doentes e os seus levantamentos e a regressão logística para avaliar o efeito das variáveis (idade, sexo, distrito de residência, período de observação, número de interrupções superiores a trinta dias e tempo até à primeira interrupção) sobre a adesão à terapêutica. Resultados e Conclusões: A percentagem de doentes com adesão foi de 64%, no entanto no HIV/Sida e na Artrite Reumatóide e Psoríase esta percentagem foi significativamente mais baixa, 42% dos doentes interromperam a terapêutica por períodos superiores a 30 dias, ocorrendo essa interrupção maioritariamente entre o primeiro e segundo ano de terapêutica. O modelo de regressão logística permitiu verificar que só com as variáveis sociodemográficas não é possível prever o risco de um doente se tornar num doente sem adesão, sendo para tal necessário adicionar ao modelo a variável número de interrupções superiores a 30 dias que foi identificada como importante factor preditivo da não adesão (OR=15,9, p=0,000).

Assessment by doppler ultrasound of entheseal lesions in spondyloarthritis : a longitudial study to determine structural damage and disease activity lesions

RESUMO: Enthesitis is the hallmark of spondyloarthritis (SpA), and is observed in all subtypes. Wide information on SpA abnormalities, including synovitis, tendinitis and enthesitis, can be efficiently perceived by Doppler ultrasound. Furthermore, several studies on imaging of enthesis showed that imaging techniques are better than clinical examination to detect enthesis alterations; and vascularized enthesitis detected by Doppler ultrasound appears to be a valuable diagnostic tool to confirm SpA diagnosis. However, data published until now concerning entheseal elementary alterations that characterize SpA enthesitis (enthesis inflammatory activity) or enthesopathy (permanent structural changes) reflect rather the authors’ empiric opinion than a methodological validation process. In this sense it seems crucial to identify elementary entheseal lesions associated with activity or damage, in order to improve monitoring and treatment response in SpA patients. The development of better assessment tools is today a challenge and a need in SpA. The first study of this thesis focused on the analysis of the reliability of inter-lector and inter-ultrasonography equipment of Madrid sonography enthesitis index (MASEI). Fundamental data for the remaining unrolling project validity. In the second and third studies we concerned about two entheseal elemental lesions: erosions and bursa. In literature erosions represent a permanent structural damage, being useful for monitoring joint injury, disease activity and therapeutic response in many rheumatic diseases; and to date, this concept has been mostly applied in rheumatoid arthritis (RA). Unquestionably, erosion is a tissue-related damage and a structural change. However, the hypothesis that we decided to test was if erosions represent a permanent structural change that can only grow and worsen over time, as occurs in RA, or a transitory alteration. A longitudinal study of early SpA patients was undertaken, and the Achilles enthesis was used as a model. Our results strongly suggested that previously detected erosions could disappear during the course of the disease, being consistent with the dynamic behavior of erosion over time. Based on these striking results it seems reasonable to suggest that the new-bone formation process in SpA could be associated with the resolution of cortical entheseal erosion over time. These results could also be in agreement with the apparent failure of anti-tumor necrosis factor (TNF) therapies to control bone proliferation in SpA; and with the relation of TNF-α, Dickkopf-related protein 1 (Dkk-1) and the regulatory molecule of the Wnt signaling pathway in the bone proliferation in SpA. In the same model, we then proceeded to study the enthesis bursa. Interestingly, the Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials (OMERACT) enthesopathy definition does not include bursa as an elementary entheseal lesion. Nonetheless, bursa was included in 46% of the enthesis studies in a recently systematic literature review, being in agreement with the concept of “synovio-entheseal complex” that includes the link between enthesitis and osteitis in SpA. It has been clarified in recent data that there is not only a close functional integration of the enthesis with the neighboring bone, but also a connection between enthesitis and synovitis. Therefore, we tried to assess the prevalence and relevance of the bursa-synovial lesion in SpA. Our findings showed a significant increase of Achilles bursa presence and thickness in SpA patients compared to controls (healthy/mechanical controls and RA controls). These results raise awareness to the need to improve the enthesopathy ultrasonographic definition. In the final work of this thesis, we have explored new perspectives, not previously reported, about construct validity of enthesis ultrasound as a possible activity outcome in SpA. We performed a longitudinal Achilles enthesis ultrasound study in patients with early SpA. Achilles ultrasound examinations were performed at baseline, six- and twelve-month time periods and compared with clinical outcome measures collected at basal visit. Our results showed that basal erythrocyte sedimentation rate (ESR) and C-reactive protein (CRP) are higher in patients with Doppler signal in enthesis, and even that higher basal ESR, CRP and Ankylosing Spondylitis Disease Activity Score (ASDAS) predicted a higher Doppler signal (an ultrasound alteration accepted as representative of inflammation) six months later. Patients with very high disease activity assessed by ASDAS (>3.5) at baseline had significantly higher Achilles total ultrasound score verified at the same time; and ASDAS <1.3 predicted no Doppler signal at six and twelve months. This seems to represent a connection between classical biomarkers and clinical outcomes associated with SpA activity and Doppler signal, not only at the same time, but also for the following months. Remarkably, patients with inactive disease (ASDAS < 1.3) at baseline had no Doppler signal at six and twelve months. These findings reinforce the potential use of ultrasound related techniques for disease progression assessment and prognosis purposes. Intriguingly, Ankylosing Spondylitis Disease Activity Index (BASDAI) didn’t show significant differences between different cut-offs concerning ultrasound lesions or Doppler signal, while verified with ASDAS. These results seem to indicate that ASDAS reflects better than BASDAI what happens in the enthesis. The work herein discussed clearly shows the potential utility of ultrasound in enthesis assessment in SpA patients, and can be important for the development of ultrasound activity and structural damage scores for diagnosis and monitoring purposes. Therefore, local promotion of this technique constitutes a medical intervention that is worth being tested in SpA patients for diagnosis, monitoring and prognosis purposes.

Desigualdades sociais em saúde nos idosos : um retrato para Portugal

RESUMO - Contexto: As desigualdades sociais em saúde são uma questão central de justiça social. No contexto de forte envelhecimento populacional em Portugal, as desigualdades nos idosos representam um desafio crucial para o futuro, sobre as quais existe pouca evidência. Este estudo pretende investigar a existência de desigualdades socioeconómicas em saúde nos idosos, em Portugal. Metodologia: Foram utilizados os dados para Portugal, da quarta vaga do Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe. O estudo engloba 2017 indivíduos com 50 ou mais anos. Foram utilizados quatro indicadores de saúde: problemas de saúde, saúde auto-reportada, doenças de longa duração e atividade limitada. Foi utilizado o nível de educação como indicador socioeconómico. As desigualdades socioeconómicas foram avaliadas através de regressões logísticas multivariadas. Resultados: Existem desigualdades socioeconómicas em saúde nos idosos favoráveis aos mais educados. Os indivíduos com menor educação estão em maior risco de reportar má saúde (OR=5,5); maior risco em ter problemas de saúde, existindo um gradiente social na Hipertensão Arterial (OR=2,4) e na Artrite (OR=7,0); maior risco de doenças de longa duração (OR=1,6) e maior risco de limitação nas atividades diárias (OR=5,1). As desigualdades socioeconómicas diminuem com a idade. Conclusão: De forma a melhorar a saúde e reduzir as desigualdades socioeconómicas em saúde nos idosos, os resultados apontam para a necessidade de implementar medidas no âmbito dos problemas de saúde em que existe um gradiente social, melhorar o nível de educação da população geral e implementar medidas de educação para a saúde, aumentando a literacia em saúde nos idosos mais jovens.