Molecular tools in the diagnostic and epidemiology of infections caused by members of Mycobacterium avium Complex

Mycobacterium avium Complex (MAC) comprises microorganisms that affect a wide range of animals including humans. The most relevant are Mycobacterium avium subspecies hominissuis (Mah) with a high impact on public health affecting mainly immunocompromised individuals and Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (Map) causing paratuberculosis in animals with a high economic impact worldwide. In this work, we characterized 28 human and 67 porcine Mah isolates and evaluated the relationship among them by Multiple-Locus Variable number tandem repeat Analysis (MLVA). We concluded that Mah population presented a high genetic diversity and no correlations were inferred based on geographical origin, host or biological sample. For the first time in Portugal Map strains, from asymptomatic bovine faecal samples were isolated highlighting the need of more reliable and rapid diagnostic methods for Map direct detection. Therefore, we developed an IS900 nested real time PCR with high sensitivity and specificity associated with optimized DNA extraction methodologies for faecal and milk samples. We detected 83% of 155 faecal samples from goats, cattle and sheep, and 26% of 98 milk samples from cattle, positive for Map IS900 nested real time PCR. A novel SNPs (single nucleotide polymorphisms) assay to Map characterization based on a Whole Genome Sequencing analysis was developed to elucidate the genetic relationship between strains. Based on sequential detection of 14 SNPs and on a decision tree we were able to differentiate 14 phylogenetic groups with a higher discriminatory power compared to other typing methods. A pigmented Map strain was isolated and characterized evidencing for the first time to our knowledge the existence of pigmented Type C strains. With this work, we intended to improve the ante mortem direct molecular detection of Map, to conscientiously aware for the existence of Map animal infections widespread in Portugal and to contribute to the improvement of Map and Mah epidemiological studies.

The influence of geometric factors on the wall shear stress distribution in realistic human coronary arteries

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica. A presente dissertação foi desenvolvida no Erasmus Medical Center em Roterdão, Holanda

mRNA genotyping by gold nanoprobes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Sífilis congénita : caracterização da infecção e avaliação de técnicas laboratoriais para o seu diagnóstico

RESUMO: Um dos maiores problemas da sífilis é a infecção intra-uterina do feto, que pode resultar em morte fetal com aborto espontâneo. Os objectivos desta tese foram comparar os cinco testes serológicos para o diagnóstico de sífilis congénita e optimizar e aplicar a várias amostras clínicas, colhidas de indivíduos com suspeita de infecção por Treponema pallidum, uma técnica de PCR-Multiplex e uma técnica de PCR em tempo real. Na globalidade dos soros estudados obtiveram-se os seguintes resultados: o RPR reactivo em 87/517; TPHA reactivo em 135/517; e EIA reactivo em 127/517. A pesquisa de anticorpos específicos de tipo IgM foi efectuada em 33 soros sendo estudada pelas técnicas de imunofluorescência indirecta e de westernblot. Quanto aos resultados obtidos pelas duas técnicas, o teste FTA-Abs-IgM demonstrou reactividade em 3/33, enquanto que a técnica de westernblot-M, apresentou reactividade em 18/33. Para a avaliação de uma técnica de PCR-TR, foram estudadas 318 amostras de 236 indivíduos classificados, com base em critérios clínicos e laboratoriais, em diferentes estádios de infecção por Treponema pallidum e em indivíduos sem infecção por aquele microrganismo. Relativamente a estas técnicas foi possível observar amplificação de ADN de Treponema pallidum em 133/318 pela técnica de PCR-TR e 90/318 pela técnica de PCR-Multiplex. Mediante os resultados obtidos e de outros estudos efectuados parece poder concluir-se que o teste EIA é o mais indicado para o rastreio da infecção por Treponema pallidum, devendo um resultado reactivo por esta técnica, ser confirmado com a realização de um teste não treponémico (RPR). Relativamente ao diagnóstico de infecção congénita, o teste westernblot para pesquisa de anticorpos específicos de tipo IgM, parece ser o mais apropriado. A técnica PCR-TR, parece ser a mais indicada, pois apresenta uma maior sensibilidade e especificidade que a PCR-Multiplex.----------------- ABSTRACT:The syphilis major problem is the intrauterine infection of the fetus, which may result in fetal death with spontaneous abortion. The objectives of this thesis were to compare the five serological tests for the diagnosis of congenital syphilis and optimize and apply several clinical samples taken from individuals suspected of infection with Treponema pallidum, a PCR-Multiplex and real-time PCR. In all sera studied were obtained the following results: the RPR reactive in 87/517; reactive TPHA in 135/517, and 127/517 in reactive EIA. The search for specific IgM antibodies was performed on 33 sera that were studied by indirect immunofluorescence and westernblot. The results obtained by both techniques, the test FTA-Abs-IgM showed reactivity in 3/33, while the technique westernblot-M, showed reactivity in 18/33. For an RT-PCR evaluation, we studied 318 samples from 236 individuals classified based on clinical and laboratory criteria at different stages of infection by Treponema pallidum and in individuals without infection by that organism. For these techniques it was possible to observe ADN amplification of Treponema pallidum in 133/318 by RT-PCR and 90/318 by PCR-Multiplex. Based on obtained results and in other studies seems that we can conclude that the EIA test is the most suitable for Treponema pallidum screening infection, and a reactive result by this technique, should be confirmed with the realization of a non-treponemal test (RPR). For the congenital infection diagnosis, testing for antibodies westernblot specific IgM appears to be the most appropriate. The RT-PCR seems to be the most suitable, since it has a higher sensitivity and specificity than the PCR-Multiplex.

Infecção por Treponema pallidum: análise serológica e pesquisa de DNA

RESUMO: A sífilis é uma infecção causada por T. pallidum que pode ser transmitida por via vertical, por contacto sexual ou por sangue, e cujo diagnóstico se baseia na associação entre manifestações clinicas e testes serológicos. Neste estudo utilizaram-se os testes serológicos RPR, TPHA, FTA-Abs, um teste rápido não comercializado (Signal-Spirolipin) que pesquisa anticorpos treponémicos (CDC-T) e não treponémicos (CDC-2) em simultâneo no mesmo dispositivo e uma técnica de PCR-multiplex para a pesquisa de ADN de T. pallidum. Da comparação das técnicas serológicas constatou-se que a sensibilidade dos testes RPR e TPHA foi de 84,5% e 98% respectivamente. A especificidade foi de 77,3% para o teste RPR e de 87,5% para o teste TPHA. Na avaliação do teste rápido a comparação do teste CDC-2 com o teste RPR resultou numa taxa de concordância de 93,1% enquanto que, a do teste CDC-T com o teste TPHA foi de 94,8%. A sensibilidade e especificidade obtidas pelos testes CDC-2 e CDC-T foram de 88,7% e 65% e de 94,9% e 91,3% respectivamente. Considerando o diagnóstico de sífilis activa com base na reactividade simultânea dos testes RPR e TPHA, avaliou-se a sensibilidade do teste rápido utilizando esse mesmo critério. A sensibilidade obtida foi de 98,4% para o teste rápido e de 97,2% para a associação dos testes RPR/TPHA. A técnica de PCR-multiplex apresentou fraca sensibilidade já que em apenas 33% dos casos de sífilis foi identificado ADN de T. pallidum. O teste rápido avaliado apresentou um comportamento idêntico aos testes geralmente utilizados na rotina laboratorial tais como os utilizados neste estudo. Apresenta a vantagem de pesquisar anticorpos treponémicos e não treponémicos, ao contrário dos testes rápidos comercializados que pesquisam apenas anticorpos treponémicos. Não sendo necessário para a sua execução equipamento laboratorial especializado poderá ser de grande utilidade para o clinico a exercer em locais sem laboratório.------------- ABSTRACT: Syphilis is an infection caused by T. pallidum. Transmission may be vertical, through sexual contact or blood. The diagnosis is based in both serology and clinical manifestations. In this study, we used the serological tests RPR, TPHA, FTA-Abs and a non -commercialized rapid test (Signal-Spirolipin) to detect both treponemal (CDC-T) and non – treponemal antibodies (CDC-2) in the same device. T. pallidum DNA was identified with a multiplex PCR technique. In this study, the RPR and TPHA tests sensitivity was 84,5% and 98%, respectively, and the specificity 77,3% for the RPR test and 87,5% for TPHA test, respectively. The concordance rate was 93,1% in the comparison between the RPR and the CDC2 tests and 94,8% between the CDC-T with the TPHA tests. Sensitivity and specificity of the CDC-2 and CDC-T tests were 88,7% and 65% and 94,9% e 91,3%, respectively. Taking into account that the diagnosis of active syphilis is made when both the RPR and TPHA tests are reactive, we evaluated the sensitivity of the rapid test (CDC2 and CDCT) in the diagnosis of active syphilis, using the above described criteria. The sensitivity was 98,4 % for the rapid test and 97,2 % for the association of reactivity in both RPA and TPHA tests. The multiplex PCR technique presented a low sensitivity, with T. pallidum DNA being identified in only 33% of the syphilis cases. The rapid test evaluated in this study presented identical results to the tests generally used in the routine laboratory diagnosis, such as those used here. However, it does have the advantage of detecting both treponemal and non – treponemal antibodies what is not the case of the commercialized rapid test. Furthermore, there is no need of specialized laboratory equipment, which makes it of great utility in regions where such conditions do not exist, as in developing countries.

Contributo da curva de débito-volume na detecção da obstrução da via aérea central

RESUMO: Introdução: A obstrução da via aérea central (OVAC) refere-se a um processo patológico que conduz a limitação do fluxo de ar ao nível do espaço glótico e subglótico, traqueia e brônquios principais. O seu correcto diagnóstico e tratamento constituem um território de interesse e preocupação para os profissionais de saúde, e requerem um profundo conhecimento da sua etiologia, fisiologia, diagnóstico e opções terapêuticas dado o potencial em originar significativa morbilidade e mortalidade. A avaliação da OVAC abrange múltiplas vertentes, entre as quais se salienta o componente clínico (sinais e sintomas), a repercussão fisiopatológica (função respiratória) e o estudo imagiológico (TC do tórax e broncoscopia). A compilação destes dados associada à etiologia, constituem factores importantes para estabelecer o prognóstico, determinar a necessidade de tratamento ou delinear uma futura intervenção terapêutica. A broncoscopia é o Gold Standard de avaliação desta condição, mas desde há cerca de 40 anos a curva de débito-volume constitui uma ferramenta não invasiva de detecção de OVAC. Apesar deste método ser utilizado até os nossos dias, poucos têm sido os estudos com o objectivo de verificar a sensibilidade e especificidade da curva de débito-volume na detecção de OVAC, bem como averiguar a relação entre as alterações morfológicas e quantitativas da mesma com a localização, o tipo e o grau da obstrução. Material e Métodos: Entre 1 de Novembro de 2009 e 30 de Abril de 2010, os doentes com indicação para a realização de broncoscopia diagnóstica ou terapêutica na Unidade de Técnicas Invasivas Pneumológicas (UTIP) do Centro Hospitalar Lisboa Norte – Hospital Pulido Valente (CHLN – HPV) foram seleccionados de forma consecutiva de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As avaliações (broncoscopia, curva de débito-volume e avaliação da dispneia) realizaram-se com um intervalo de tempo máximo de sete dias. A broncoscopia flexível foi realizada segundo as normas da British Thoracic Society e as curvas de débito-volume segundo as normas da ATS/ERS TaskForce 2005. Para a avaliação da dispneia recorreu-se à escala de dispneia MRC (Medical Research Council). Um painel de peritos realizou a avaliação da morfologia da curva de débito-volume (sugestiva ou não de OVAC) e um elemento independente a verificação dos critérios quantitativos e morfológicos (variáveis intra e extratorácica e fixa) da curva. O estudo foi aprovado pela Comissão de Ética para a Saúde do CHLN e todos os doentes assinaram um consentimento informado de participação. Resultados: Estudaram-se 82 doentes, 36 (44%) dos quais com OVAC. A predominância foi do género masculino, em relação ao feminino. A sensibilidade e especificidade dos critérios quantitativos da curva de débito-volume na detecção de OVAC foi de 91.3% e 88.9% respectivamente. Quando se utilizaram os critérios morfológicos da curva de débito-volume os valores foram de 93.5% e 30.6%. A agregação dos critérios morfológicos e quantitativos permitiu alcançar uma sensibilidade de 95.7% e especificidade de 86.1%. Nesta amostra, o critério quantitativo com maior ocorrência foi o FEF50/FIF50≥1 (83% dos doentes com OVAC). Este mostrou relacionar-se com todas as localizações de obstrução excepto o terço médio da traqueia. Mostrou, ainda, ter uma relação forte e positiva com o grau e tipo de obstrução (intra e extraluminal). O segundo foi o FEV1/PEF≥8, presente em 36% dos casos de OVAC. Relacionou-se com as obstruções no terço inferior da traqueia e brônquio principal direito (BPD). Também apresentou relação forte e positiva com o grau de obstrução e com os tipos de obstrução anteriormente descritos. Quanto à sintomatologia foi possível associar o grau de obstrução com o de dispneia e a presença de estridor com o grau e localização da obstrução na traqueia. Conclusões: Os resultados deste estudo demonstram que os critérios quantitativos da curva de débito-volume têm elevada sensibilidade e especificidade na detecção de OVAC. O critério FEV50/FIF50≥1 tem um bom poder discriminativo na detecção dessa condição, tendo sido relacionado com a localização, o grau e o tipo de obstrução. O critério FEV1/PEF≥8, embora com menor poder discriminativo, também se relaciona com o grau, a localização e o tipo de obstrução. A morfologia da curva tem uma boa sensibilidade mas baixa especificidade na detecção de OVAC, mas a agregação entre os critérios morfológicos e quantitativos aumenta a sensibilidade e especificidade. A dispneia e o estridor foram relacionados com o grau de obstrução e o último com a localização ao nível da traqueia.-------------ABSTRACT: Introduction: Central airway obstruction (CAO) refers to a pathological process that leads to restriction of airflow at the level of the glottis and subglottis, trachea and main bronchi. It’s proper diagnosis and treatment is an area of interest and concern to health professionals, and requires a deep knowledge of its etiology, physiology, diagnosis and treatment options, concerning the potential to cause significant morbidity and mortality. The evaluation of CAO covers multiple aspects: the clinical component (signs and symptoms), the pathophysiological effect (lung function) and the imaging study (bronchoscopy and chest CT). The compilation of this data associated with the etiology, are important for establishing prognosis, determine the need for treatment or outline a future therapeutic intervention. Bronchoscopy is the gold standard for evaluating this condition, but for the last 40 years the flow-volume loop has been used as a noninvasive tool for detecting CAO. Although this method is still in use, only few studies were made in order to verify its sensitivity and specificity in detecting CAO, and investigate the relation between morphological and quantitative changes of the curve to location, type and degree of obstruction. Methods: Between 1st November 2009 and 30th April 2010, patients with indication to perform diagnostic or therapeutic bronchoscopy in Interventional Pulmonology Unit - Hospital Pulido Valente (CHLN - HPV), were selected consecutively according to the inclusion and exclusion criteria. All assessments (bronchoscopy, flow-volume loop and dyspnea) were carried out within a period of seven days. The flexible bronchoscopy was performed according to the standards of the British Thoracic Society and the flow-volume loops in accordance with the standards of the ATS / ERS Taskforce 2005. For the evaluation of dyspnea was used to MRC dyspnea scale (Medical Research Council). A panel of experts evaluated the morphology of flow-volume loop (suggestive or non-suggestive of CAO) and an independent element established the quantitative criteria and morphological (intra and extrathoracic variables and fixed) of the curve. This study was approved by the Ethics Committee for Health CHLN and all the patients signed an informed consent to participate. Results: We’ve studied 82 patients, 36 (44%) of those with CAO. The majority of the patients were males, compared to females. The sensitivity and specificity of the quantitative criteria of the flow-volume curve in detecting CAO was 91.3% and 88.9% respectively. When we used the morphological criteria of flow-volume loop these values were 93.5% and 30.6%. The combination of quantitative and morphological criteria produced values of 95.7% sensitivity and 86.1% specificity. FEF50/FIF50≥1 was the most representative quantitative criterion (83% of patients with CAO) and it was correlated with all sites of obstruction except in the middle third of the trachea. It has shown a strong and positive association with the degree and type of obstruction (intra and extraluminal). The second was the FEV1/PEF ≥ 8, present in 36% of cases of CAO. It could be correlated with the obstruction in the lower third of the trachea and right main bronchus. It also showed a strong positive relation with the degree and types of obstruction described above. Regarding symptoms, we found a link between the degree of obstruction and dyspnea. The presence of stridor was correlated with the location and the degree of obstruction in the trachea. Conclusion: The results of this study demonstrate that the quantitative criteria of the flow-volume loop have a high sensitivity and specificity in detecting CAO. The criterion FEV50/FIF50 ≥ 1 has a good discriminative power to detect this condition and was related to the location, degree and type of obstruction. The criterion FEV1/PEF ≥ 8, although with a weaker discriminative power, also relates to the degree, location and type of obstruction. The morphology of the curve has a good sensitivity but low specificity in detecting CAO although the combination between the morphological and quantitative criteria increases sensitivity and specificity. Dyspnea and stridor were related to the degree of obstruction and the last one with its location in the trachea.