Vulnerability of mediterranean watersheds to climate change

Desertification is a critical issue for Mediterranean drylands. Climate change is expected to aggravate its extension and severity by reinforcing the biophysical driving forces behind desertification processes: hydrology, vegetation cover and soil erosion. The main objective of this thesis is to assess the vulnerability of Mediterranean watersheds to climate change, by estimating impacts on desertification drivers and the watersheds’ resilience to them. To achieve this objective, a modeling framework capable of analyzing the processes linking climate and the main drivers is developed. The framework couples different models adapted to different spatial and temporal scales. A new model for the event scale is developed, the MEFIDIS model, with a focus on the particular processes governing Mediterranean watersheds. Model results are compared with desertification thresholds to estimate resilience. This methodology is applied to two contrasting study areas: the Guadiana and the Tejo, which currently present a semi-arid and humid climate. The main conclusions taken from this work can be summarized as follows: • hydrological processes show a high sensitivity to climate change, leading to a significant decrease in runoff and an increase in temporal variability; • vegetation processes appear to be less sensitive, with negative impacts for agricultural species and forests, and positive impacts for Mediterranean species; • changes to soil erosion processes appear to depend on the balance between changes to surface runoff and vegetation cover, itself governed by relationship between changes to temperature and rainfall; • as the magnitude of changes to climate increases, desertification thresholds are surpassed in a sequential way, starting with the watersheds’ ability to sustain current water demands and followed by the vegetation support capacity; • the most important thresholds appear to be a temperature increase of +3.5 to +4.5 ºC and a rainfall decrease of -10 to -20 %; • rainfall changes beyond this threshold could lead to severe water stress occurring even if current water uses are moderated, with droughts occurring in 1 out of 4 years; • temperature changes beyond this threshold could lead to a decrease in agricultural yield accompanied by an increase in soil erosion for croplands; • combined changes of temperature and rainfall beyond the thresholds could shift both systems towards a more arid state, leading to severe water stresses and significant changes to the support capacity for current agriculture and natural vegetation in both study areas.

Os sismos de 1964 na Ilha de S. Jorge (Açores)

During February of 1974, the western extremity of St. Jorge's Island, one of the Azores Islands group, was severely affected by intense earthquakes, causing heavy damage. One of the authors of the present work (T. P. R.) who at the time was employed in the Rosais Lighthouse, registered day after day all the phenomena he could observe, writting down a journal that is published herein. An introduction on the geology, tectonic's, and the seismology of St. Jorge’s Island, is presented. As it can be verified, this seismic crisis was associated to a short submarine vulcanic eruption.

Castor fiber na gruta do Caldeirão. Existência, distribuição e extinção do castor em Portugal

Beaver only had been found in Portugal in a Chalcolithic locality, the Vila Nova de S. Pedro castrum. It has now been identified in the Upper Paleolithic (Solutrean) from Gruta do Caldeirão, near Tomar. The species has been found recently at «Gruta do Almonda»; 4 teeth were collected in bed C, older than a Solutrean sequence (see Anexo for details). The species seems to have been rare, as it was also the case with portuguese Miocene Castoridae Enroxenomys minutus and Chalicomys jaegeri. If account is taken of the presence in the Middle Ages until Castille of words meaning beaver (relared to the popular latin Fiber/Biber), it is obvious that these animais still existed then. Such nouns were largely predominant over rhe rather erudite latin (greek deríved) words as Castor,-óris and derived ones, as it could be expected. This allowed us to recognize that veiro should be the corresponding word with Fiber affinities in archaic portuguese. It was previously supposed to mean only expensive furs then imported into Portugal. Indeed it was also a zoonym. Anywày, beaver should be scarce by XIIIth century since it is not included in the quite detailed price list imposed by the «Lei da Almotaçaria» from December 26, 1253 (see Quadro II). Toponyms in veiro and derived words (fig. 2; Quadro III) (plural, feminines, diminutives, inhabited places) give a resrrictive view of rhe Middle Age distribution. Some of them are certainly older than Portugal itself (firsr half of XIlth cenrury); others existed by the XIVth century bur were probably older. Some rare toponyms seem to be derived from the erudite latin Castor,-óris. Nothing suggests that these words were still in use as zoonyms during the Middle Ages. All toponyms are located in regions near rivers and other freshwaters ecologically suitable for beavers, so we can approximately retrace its former, Middle Age disrribution in Portugal (fig. 2; Quadro III). Most of them are locared in the Center-West and Northwest of Portugal, with a suitable c1imate (rainfall in general over 800 mílimerers per year); the only sure geographical exception is Veiros, in Alto Alentejo province, in a region with comparable precipitations and less dry climate conditions than mosr of the territories South of rhe Tagus. There are less and less of these toponyms towards rhe South and the inner part of the country, and they are enrirely lacking in all drier regions from Trás-os-Montes, Beira, Alentejo beyond Tagus' basin, and in Algarve. Nothing suggests beavers lived there, No post-medieval toponym is known, nor any reference after middle XVth century. No such locality was at, or close by to, any frontier. Hence the hypothesis of veiro (et al.} as meaning but points where expensive furs (supposedly known as veiros in general but without c1early saying from what animal they were obrained from) is to be discarded. During the Middle Ages, beaver discriburion concerned all the main river basins from Minho to Tagus ones. Quite rarefied in rhe XIIIth, the beavers may have disappeared from Portugal during the XVth century. Ecological requiremenrs restricted their former distriburion. Vulnerability to natural causes (i.e., severe drought) and to human pressure may have accounted heavily for this species' extinction. Last (1446) reference for Portugal known to us suggests the species was by then almost extinct.

AQUILINO RIBEIRO AND THE MODERNISTS - PORTRAITS OF THE FIRST PORTUGUESE REPUBLIC

Portuguese version:

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.

Castor fiber na gruta do Caldeirão Existência, distribuição e extinção do castor em Portugal

Beaver only had been found in Portugal in a Chalcolithic locality, the Vila Nova de S. Pedro castrum. It has now been idenrified in the Upper Paleolithic (Solurrean) from Gruta do Caldeirão, near Tomar. The species has been found recently at «Gruta do Almonda»; 4 teeth were collected in bed C, older than a Solutrean sequence (see Anexo for details). The species seems to have been rare, as it was also the case with portuguese miocene Castoridae Enroxenomys minutus and Chalicomys jaegeri. If account is taken of the presence in the Middle Ages until Castille of words meaning beaver (related to the popular latin Fiber/Biber), it is obvious that these animals still existed then. Such nouns were largely predominant over the rather erudite larin (greek derived) words as Castor, -óris and derived ones, as it could be expected. This allowed us to recognize that veiro should be the corresponding word with Fiber affinities in archaic portuguese. It was previously supposed to mean only expensive furs then imported into Portugal. Indeed it was also a zoonym. Anyway, beaver should be scarce by XIIIth century since it is not included in the quite detailed price list imposed by the «Lei da Almotaçaria» from December 26, 1253 (see Quadro II). Toponyms in veiro and derived words (fig. 2; Quadro III) (plural, feminines, diminutives, inhabited places) give a restrictive view of the Middle Age distribution. Some of them are certainly older than Portugal itself (first half of XIIth century); others existed by the XIVth century but were probably older. Some rare toponyms seem to be derived from rhe erudite latin Castor, -óris. Nothing suggests that these words were still in use as zoonyms during the Middle Ages. All toponyms are located in regions near rivers and other freshwaters ecologically suitable for beavers, so wecan approximately retrace irs former, Middle Age distribution in Portugal (fig. 2; Quadro III). Most of them are located in the Center-West and Northwest of Portugal, with a suitable c1imate (rainfall in general over 800 milimeters per year); the only sure geographical exception is Veiros, in Alto Alentejo province, in a region with comparable precipitations and less dry climare conditions than most of the territories South of the Tagus. There are less and less of these toponyms towards the South and the inner part of the country, and they are enrirely lacking in ali drier regions from Trás-os-Montes, Beira, Alentejo beyond Tagus' basin, and in Algarve. Nothing suggests beavers lived there, No pose-medieval toponym is known, nor any reference after middle XVth century. No such locality was at, or close by to, any frontier. Hence the hypothesis of veiro (e: al.) as meaning but points where expensive furs(supposedly known as veiros in general but without clearly saying from what animal they were obtained from) is to be discarded. During the Middle Ages, beaver distribution concerned all the main river basins from Minho to Tagus ones. Quice racefied in the XIIIth, the beavers may have disappeared from Portugal during the XVth century. Ecological requirements restricted their former distribution. Vulnerability to natural causes (i.e., severe drought) and to human pressure may have accounted heavily for this species extinction. Last (1446) reference for Portugal known to us suggests the species was by then almost extinct.

Mapping and characterization of a green biofilm inside of Vilar de Frades Church (Portugal)

Vilar de Frades church is integrated in the Vilar de Frades Monastery, located in the North part of Portugal (Barcelos). The monastery, founded in 566, suffered several architectural modifications and restoration works, the most relevant was in the XVI century. The church, in granite, has one nave and six bays,holding ten chapels with vaults of crossed ribbings. Nowadays, the chapels present a severe biological colonization characterised by an intense green biofilm, which becoming apparent in other locations inside the church. In the course of a general survey concerning the conservation state of the church, an accurate campaign was planned in order to assess the main biodeterioration agents, map biological colonization and determine the environmental conditions. Laboratory analyses were accomplished with optical microscopy and spectrofluorometry. This study presents the results of this campaign. Details on conservation or preservation works that need to be implemented are also presented.

Assinatura tectono-sedimentar do auge da compressão bética em Portugal: a descontinuidade sedimentar Valesiano terminal-Turoliano

An Upper Miocene important sedimentary break can be accurately recognised in the Portuguese basins and is reflected by a drastic palaeogeographic change in relation to a large-scale tectonic event of probable uppermost Vallesian-Turolian (9,5 Ma; middle Tortonian) age. The characterisation of the sedimentary record of this tectonic event, as well as its relations with interpreted active faults is made for different situations: Douro (NW border), Mondego, Lower-Tagus and Sado Tertiary basins. The sedimentary record, considered upper Tortonian-Messinian ? (uppermost Vallesian-Turolian ?) is interpreted mainly as endorheic alluvial fans (internal drainage), developed along active NNE-SSW indent-linked strike-slip faults and NE-SW reverse faults. At NE Portugal, proximal fluvial systems of an endorheic hydrographic network drained eastwards to the Spanish Duero interior Basin. The main evidences of the betic compression clímax in Portugal mainland are presented; the interpreted active tectonic structures are in accordance with an intense NNW-SSE crustal shortening, but some regional differences are also documented.

Paleoalterações e cimentações nos depósitos continentais terciários de Portugal central: importância na interpretação de processos antigos

This paper describes the palaeoweathering, cementation, clay minerals association and other closely related characteristics of central Portugal allostratigraphic Tertiary units (SLD's), that can be used for palaeoclimatic interpretation and palaeoenvironmental reconstruction. Lateral and vertical changes in palaeosols are of value for improving our understanding of the autocyclic and allocyclic controls on sediment acumulation in an alluvial basin, but they can also have stratigraphic importance. In some cases it is concluded that the geomorphological setting may have been more decisive than climatic conditions to the production of the palaeoweathering. During late Palaeogene (SLD7-8), surface and near-surface silicification were developed on tectonically stable land surfaces of minimal local relief under a semi-arid climate; groundwater flow was responsible for some eodiagenesis calcareous accumulations, with the neoformation of palygorskite. Conditions during the Miocene (SLD9-11) were favourable for the smectization of the metamorphic basement and arenization of granites. Intense rubefaction associated with basement conversion into clay (illite and kaolinite), is ascribed to internal drainage during late Messinian-Zanclean (SLD12). During Piacenzian (SLD13) intense kaolinization and hydromorphism are typical, reflecting a more humid and hot temperate climate and important Atlantic fluvial drainage. Later on (Gelasian-early Pleistocene ?; SLD14). more cold and dry conditicns are interpreted, at the beginning of the fluvial incision sage. Silica cementation is identified in the upper Eocence-Oligocene ? (SLD18; the major period of silicification), middle to upper Miocene (SLD10)and upper Tortonian-Messinian (SLD11); these occurrences are compatible with either arid or semi-arid conditions and the establishment of a flat landscape upon which a silcrete was developed.

Characterization of the [NiFe] Hydrogenase from the sulfate reducer Desulfovibrio vulgaris Hildenborough

The [NiFe] hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Hildenborough was isolated from the cytoplasmic membranes and characterized by EPR spectroscopy. It has a total molecular mass of 98.7 kDa (subunits of 66.4 and 32.3 kDa), and contains 1 nickel and 12 Fe atoms per heterodimer. The catalytic activities for hydrogen consumption and production were determined to be 174 and 89 umol H2 min-1 mg -1, respectively. As isolated, under aerobic conditions, this hydrogenase exhibits EPR signals characteristic of the nickel centers in [NiFe] hydrogenases (Ni-A signal at gx,y,z=2.32, 2.23 and ~2.0 and Ni-B signal at gx,y,z=2.33, 2.16 and ~2.0) as well as an intense quasi-isotropic signal centered at g=2.02 due to the oxidized [3Fe-4S] center. The redox profile under hydrogen atmosphere is remarkably similar to that of other [NiFe] hydrogenases. The signals observed for the oxidized state disappear, first being substituted by the Ni-C type signal (gx,y,z=2.19, 2.14, ~2.01), which upon long incubation under hydrogen yields the split Ni-C signal due to interaction with the reduced [4Fe-4S] centers.

New analytical methodologies for doping control – detection of anabolic androgenic steroids in human urine

Dissertation submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia - Universidade Nova de Lisboa in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Biochemistry - Biotechnology)

A study on metallurgy and corrosion of ancient copper-based artefacts from the portuguese territory

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Braquiterapia prostática: morbilidade urinária e sexual

RESUMO: Objectivos 1. Avaliar a morbilidade urinária e sexual secundária à braquiterapia prostática com implante de I125. 2. Avaliar a influência da hormonoterapia neoadjuvante e adjuvante na morbilidade urinária e sexual secundária à braquiterapia(I125). 3. Avaliar a influência da associação da radioterapia externa na morbilidade urinária e sexual secundária à braquiterapia(I125). 4. Avaliar a morbilidade urinária dos doentes com contra-indicação relativa (próstatas volumosas, IPSS elevado).Material e métodos De Setembro de 2000 a Dezembro de 2004 foram recrutados 204 doentes com o diagnóstico de carcinoma da próstata localizado (T1 e T2) ou localmente avançado (T3) e expectativa de vida superior a 10 anos. Foram submetidos a braquiterapia, com implante transperineal de Iodo 125 (I125) em monoterapia ou combinada com hormonoterapia e/ou radioterapia externa (tratamento trimodal). Definiram-se diversos sub-grupos de pacientes, consoante algumas características habitualmente referidas como factores de risco para a morbilidade do tratamento de braquiterapia prostática, com o objectivo de analisar a sua influência sobre a morbilidade urinária e sexual: Grupo 1: Braquiterapia em monoterapia (MONO) versus braquiterapia associada a radioterapia externa (BCOMB) Grupo 2: Próstatas volumosas (>50ml) versus próstatas não volumosas (<50ml)Grupo 3: Braquiterapia associada a hormonoterapia (HORM) versus braquiterapia sem hormonoterapia (NHORM)Grupo 4: IPSS elevado versus IPSS baixo Avaliou-se a evolução do IPSS, QoL, taxa de RTU-P e retenção urinária pós implante, e evolução do BSFI durante todo o período de seguimento. Resultados Grupo 1: Para o grupo MONO o IPSS iniciou-se com 7.1, sofreu agravamento para 16.1 e 15.9 ao primeiro e terceiro meses. Aos 12 meses, o IPSS desceu para 10.1 enquanto que, aos 18 e 24 meses, o IPSS foi de 7.3 e 5.8. O grupo BCOMB iniciou com IPSS de 9.4. Sofreu agravamento ligeiro e pouco acentuado até aos 6 meses (IPSS de 14). A evolução do IPSS foi, então, flutuante com IPSS de 5.9 aos 12 meses e 9.5 aos 18 meses. Aos 24 meses apresentava IPSS de 6.7. A taxa de retenção urinária (6.4% e 0%) e de RTU-P (2.0% e 0%) foram semelhantes nos grupos MONO e BCOMB, respectivamente (p=0.375 e p=1). A evolução da qualidade das erecções foi semelhante nos dois grupos excepto aos 6 meses em que MONO apresentou o valor 6 e BCOMB 3.7 (p=0.029). A percentagem de doentes potentes foi significativamente inferior nos primeiros 6 meses após a braquiterapia para o grupo BCOMB relativamente ao grupo MONO: 36%–74%; 33%–73%; 33%–75%. Após os 6 meses os grupos foram homogéneos. Grupo 2: O IPSS evoluiu nas próstatas <50ml e >50ml de 7–9 para 15-19 ao primeiro mês e 15-18 ao 3.º mês. Apenas ao primeiro mês é que as diferenças no IPSS foram significativas (p=0.061). Após o 3.º mês os dois grupos foram semelhantes: IPSS de 8 e 12 ao 12.º mês e 5.7 e 6 ao 24.º mês. As taxas de retenção urinária e de RTU-P foram semelhantes (p=0.054 e p=0.286) Grupo 3: A evolução do IPSS, taxas de retenção urinária e de RTU-P foram sobreponíveis em ambos os grupos. A evolução da líbido, erecções, percentagem de doentes potentes, ejaculação, incómodo e satisfação foi significativamente inferior no grupo HORM relativamente ao grupo N HORM apenas ao primeiro mês (valores de p<0.0001; <0.0001; < 0.0001; 0.009 e 0.002 respectivamente) Grupo 4: A evolução do IPSS nos doentes com IPSS elevado foi a seguinte: 22.17(0M); 19.5(1M); 20.5(3M); 15.3(6M); 15.7(12M); 11(18M); 8(24M) A evolução do IPSS nos doentes com IPSS baixo foi a seguinte: 5.9(0M); 15.3(1M); 14.9(3M); 12.2(6M); 8.9(12M); 7.2(18M), 5.5(24M) As taxas de RTU-P (2.8% e 0%) e retenção urinária (5.1% e 5.9%) foram semelhantes em ambos os grupos de doentes (p=1). Conclusões 1. A radioterapia intersticial da próstata com implante transperineal e ecoguiado de Iodo 125 é frequentemente acompanhada de morbilidade urinária transitória e de intensidade moderada. A Morbilidade consiste em sintomatologia do aparelho urinário baixo (“LUTS – lower urinary tract symptoms”) que, na maioria dos doentes, sofre um agravamento máximo do primeiro ao 3.º mês. Segue-se uma melhoria ligeira até ao 6.º mês que é mais acentuada daí em diante. Por volta do 12.º e 18.º mês, a maior parte dos doentes apresenta sintomatologia urinária muito semelhante à que apresentava antes do tratamento. Após o 18.º mês, os doentes mantêm uma melhoria da sintomatologia urinária para além da que apresentavam previamente ao implante. As taxas de retenção urinária e de ressecção transuretral prostática após o implante de braquiterapia são muito baixas, inferiores a 10%. 2. A associação da braquiterapia prostática com radioterapia externa adjuvante influencia a evolução da sintomatologia urinária: o aparecimento da sintomatologia urinária é mais lento, demorando 6 meses a atingir o seu valor máximo que, por sua vez, é de intensidade menos acentuada do que quando a braquiterapia é utilizada em monoterapia. 3. O volume prostático superior a 50 ml não influencia a morbilidade urinária. 4. A terapêutica hormonal, neoadjuvante e adjuvante, não influencia a sintomatologia urinária. 5. Os doentes com sintomatologia urinária prévia muito acentuada não sofrem agravamento da referida sintomatologia. Pelo contrário, apresentam uma melhoria de sintomas urinários desde o primeiro mês, e que se mantém ao longo dos 24 meses de seguimento, apresentando, no final deste período, sintomatologia urinária ligeira e muito inferior à que apresentavam antes do implante. As taxas de retenção urinária e RTU-P após a braquiterapia são semelhantes às que ocorrem nos doentes assintomáticos previamente ao implante. 6. A vida sexual está preservada, em mais de 70% dos casos, ao fim dos 24 meses de seguimento. No entanto, imediatamente após o primeiro mês de seguimento, ocorre uma diminuição ligeira da qualidade das erecções que se mantém, sem melhoria ou agravamento, durante todo o período de seguimento. A hormonoterapia afecta todos os parâmetros da vida sexual, embora de forma apenas temporária. Após a suspensão da terapêutica hormonal este grupo de doentes recupera a actividade sexual e apresenta-se idêntico ao grupo de doentes que não foram sujeitos a essa terapêutica.----------------ABSTRACT: Objectives 1. To assess urinary and sexual morbility after prostatic brachytherapy with the implant of I125 seeds. 2. To assess the influence of neoadjuvant and adjuvant hormone therapy in urinary and sexual morbility after prostatic brachytherapy with the implant of I125 seeds. 3. To assess the effects, on urinary and sexual morbility, of associating external radiotherapy after prostatic brachytherapy with the implant of I125 seeds. 4. To assess the urinary morbility in patients with relative contraindications (voluminous prostates, high IPSS). Material and Methods From September, 2000 to December, 2004 a total of 204 patients were recruited with a diagnosis of localized (T1 and T2) or locally advanced (T3) carcinoma of the prostate and a life expectancy in excess of 10 years. The patients underwent brachytherapy with transperineal seed implant of iodine (I125) as a monotherapy or in combination with hormone therapy and/or external radiotherapy (trimodal treatment). With the aim of evaluating the treatment’s influence on urinary and sexual morbility, a number of patient sub-groups were defined in accordance with certain characteristics normally mentioned as morbility risk factors for prostatic brachytherapy treatment: Group 1: Brachytherapy as monotherapy (MONO) versus brachytherapy in combination with external radiotherapy (BCOMB) Group 2: Voluminous prostates (>50ml) versus non- voluminous prostates (<50ml) Group 3: Brachytherapy in combination with hormone therapy (HORM) versus brachytherapy without hormone therapy (NHORM)Group 4: High IPSS versus a low IPSS. The evolution of the IPSS, QoL, TURP rate and post-implant urinary retention as well as the BSFI were assessed throughout the entire follow-up period. Results Group 1: For the MONO group the IPSS began at 7.1, and then rose to 16.1 and 15.9 in the first and third months, respectively. At month 12, the IPSS had dropped to 10.1 and at month 18 and 24 the IPSS was registered at 7.3 and 5.8, respectively. The BCOMB group started out with an IPSS of 9.4. It underwent a slight and little-significant rise until month 6 (IPSS at 14). The evolution of the IPSS then began to fluctuate from an IPSS of 5.9 at month 12 and 9.5 at month 18. At month 24 we registered an IPSS of 6.7. The urinary retention rate (6.4% and 0%) and TURP rate (2.0% e 0%) were similar to those of the MONO and BCOMB groups, respectively (p=0.375 and p=1). The evolution regarding the quality of erections was similar for the two groups except at 6 months when the MONO group displayed a value of 6 and the BCOMB group 3.7 (p=0.029). The percentage of sexually potent patients was significantly lower in the first six months after brachytherapy for the BCOMB group when compared with the MONO group: 36%–74%; 33%–73%; 33%–75%. After six months, the results became more consistent. Group 2: IPSS results evolved in <50ml and >50ml prostates from 7–9 to 15-19 in the first month and from 15-18 after the third month. It was only in the first month that the differences in the IPSS were significant (p=0.061). After the third month, the two groups displayed similar outcomes: IPSS 8 and 12 at month 12 and 5.7 and 6 at month 24. Urinary retention and TURP rates were similar (p=0.054 e p=0.286). Group 3: IPSS evolution and rates of urinary retention and TURP were identical in both groups. Figures regarding libido, erections, percentage of sexually potent patients, ejaculation, discomfort and sexual satisfaction were always significantly lower for the HORM group, when compared to the NHORM group in the first month only (values of p<0.0001; <0.0001; <0.0001; 0.009 e 0.002, respectively). Group 4: IPSS evolution in patients with a high IPSS was as follows: 22.17(0M); 19.5(1M); 20.5(3M); 15.3(6M); 15.7(12M); 11(18M); 8(24M) IPSS evolution in patients with a low IPSS was as follows: 5.9(0M); 15.3(1M); 14.9(3M); 12.2(6M); 8.9(12M); 7.2(18M), 5.5(24M)TURP rates (2.8% e 0%) and those for urinary retention (5.1% e 5.9%) were similar in both patient groups (p=1). Conclusions 1. Interstitial radiotherapy of the prostate with transperineal, ultrasound-guided implant of Iodine-125 seeds is often followed by transitory urinary morbility of moderate intensity. The morbility involves symptoms of the lower urinary tract which, in most cases are at their worst from the first to the third months. There is a slight improvement up to the sixth month, at which point improvement becomes more accentuated. Around months 12 or 18, most patients display urinary symptoms that are very similar to those noted before treatment. After month 18, patients’ urinary symptoms continue to improve past the point they displayed prior to the implant. Urinary retention rates and those for transurethral resection of the prostate are very low (below 10%), after brachytherapy seed implant. 2. The combination of prostatic brachytherapy and adjuvant external radiotherapy affects the evolution of urinary symptoms: the appearance of urinary symptoms is much slower, taking six months to peak, and is less intense than when brachytherapy is employed as the only means of treatment. 3. The fact that the prostate displays a volume greater than 50 ml does not influence urinary morbility. 4. Neoadjuvant and adjuvant hormone therapy do not influence urinary symptomology. 5. Patients with severe, preexisting symptoms of the urinary tract do not experience a worsening of those symptoms. On the contrary, they exhibit an improvement in urinary symptoms as of the first month. This improvement continues for the 24 months, after which patients display symptoms of the urinary tract that are slight and a noticeable improvement over the urinary complaints registered before the implant. Urinary retention and TURP rates subsequent to brachytherapy are similar to those registered for asymptomatic patients. 6. The patient’s sexual performance is maintained in more than 70% of the cases, as noted after 24 months of follow-up. However, immediately after the first follow-up month there is a lessening in the quality of erections that continues, without improving or worsening, for the whole follow-up period. Hormone therapy affects all the parameters of sexual performance, albeit temporarily. After suspending hormone therapy, this group recovered with regard to sexual performance, and showed itself to be identical to the group of patients that had not undergone hormone therapy.-------------------RESUMÉ:Objectives 1. Évaluer la morbilité urinaire et sexuelle après la realisation la curiethérapie de la prostate avec implant de I125. 2. Évaluer l’ influence de la thérapie hormonale néoadjuvante et adjuvante en ce qui concerne la morbilité urinaire et sexuelle après la réalisation de la curiethérapie (I125). 3. Évaluer l’influence de l’association de la radiothérapie externe dans la morbilité urinaire et sexuelle après la réalisation de la curiethérapie (I125). 4. Évaluer la morbilité urinaire des malades avec des contre indications relatives (prostates volumineuses, IPSS élevé). Matériel et méthodologie De Septembre 2000 à Décembre 2004, on a recruté 204 patients ayant pour diagnostique un carcinome de la prostate localisé (T1 et T2) ou localement avancé (T3) et dont l’expectative de vie était de plus de 10 ans. Ils ont été soumis au traitement de la curiethérapie avec l’implantation transpérinéal de l’iode 125 (I125) en monothérapie ou en traitement combiné avec une thérapie hormonale et/ou radiothérapie externe (traitement trimodale). Il y a eu plusieurs sous-catégories de patients, et cela dépend de quelques caractéristiques normalement considérées comme des facteurs à risque en ce qui concerne la morbilité du traitement de la curiethérapie de la prostate, et l’objective étant d’analyser son influence sur la morbilité urinaire et sexuelle. Groupe 1: Curiethérapie en traitement unique (MONO) par rapport à la curiethérapie associée au traitement externe (BCOMB). Groupe 2: Prostates volumineuses (>50ml) par rapport au prostates qui ne sont pas volumineuses (<50ml). Groupe 3: Curiethérapie associée au traitement hormonale (HORM) par rapport à la curiethérapie sans traitement hormonale (NHORM). Groupe 4: IPSS élevé par rapport au IPSS diminué. Nous avons évalué l’evolution du IPSS, Qualité de vie, le taux de RTU-P et la retention de l’urine après l’implant, BSFI pendant toute la période du traitement. Résultats Groupe 1: Pour le groupe MONO l’IPSS a commençé avec un taux de 7.1, et les patients ont souffert d’un empirement allant jusqu’à 16.1 et 15.9 pendant le premier et le troisième mois. 12 mois après l’IPSS diminua jusqu’à 10.1 À 18 mois le taux fût de 7.3 et à 24 mois il diminua encore jusqu’à atteindre 5.8. Le groupe BCOMB commença avec un taux d’IPSS de 9.4. Ils souffrirent un empirement légér et peu accentué jusqu’aux 6 premiers mois (IPSS de 14). L’évolution de l’IPSS était fluctuante allant de 5.9 à 12 mois et 9.5 à 18 mois. À 24 mois, l’IPSS était de 6.7. Le taux de retention de l’urine (6.4% et 0%) et de la RTU-P (2.0% et 0%) étaient simmilaires dans les groupes MONO et BCOMB respectivement (p=0.375 et p=1). L’ évolution de la qualité des érections fût semblable dans les 2 groupes excepté le groupe MONO qui présenta une valeure de 6 à 6 mois et le groupe BCOMB qui présenta une valeure de 3.7 (p=0.029). Le pourcentage des malades sexuellement puissants a été significativement inférieur pendant les 6 premiers mois depuis la curiethérapie pour le groupe BCOMB si on le compare au groupe MONO: 36%–74%; 33%–73%; 33%–75%. Après cette période, les groupes eûrent des résultats homogénes. Groupe 2: L’ IPSS a évolué dans les prostates <50ml et >50ml de 7–9 jusqu’à 15-19 pendant le premier mois et jusqu’à 15-18 au 3ème mois. C’est seulement pendant le premier mois que les différences de l’IPSS ont été significatives (p=0.061). Après le 3ème mois les deux groupes ont eu des résultats semblables: IPSS 8 et 12 à 12.º mois et 5.7 et 6 à 24.º mois. Le taux de retention de l’urine et de la RTU-P ont été simmilaires (p=0.054 e p=0.286). Groupe 3: L’evolution de l’ IPSS, les taux de retention de l’urine et de la RTU-P pourraient se surposer pour les deux groupes. L’évolution de la libido, des érections, le pourcentage des malades sexuellements puissants, l’incommodité et la satisfaction ont été toujours significativement infériures dans le groupe HORM par rapport au groupe NHORM dès le premier mois (valeurs de p <0.0001; <0.0001; < 0.0001; 0.009 et 0.002 respectivement) Groupe 4: L’évolution de l’ IPSS pour les malades ayant un IPSS élevé fût ainsi: 22.17(0M); 19.5(1M); 20.5(3M); 15.3(6M); 15.7(12M); 11(18M); 8(24M)L’évolution de l’ IPSS pour les malades ayant un IPSS diminué fût ainsi:5.9(0M); 15.3(1M); 14.9(3M); 12.2(6M); 8.9(12M); 7.2(18M), 5.5(24M) Le taux de RTU-P (2.8% e 0%) et de retention de l’urine (5.1% et 5.9%) ont été semblables dans les 2 groupes de malades (p=1). Conclusions 1. La radiothérapie interstitielle de la prostate avec implant transpérinéal de l’iode 125 est fréquamment acompagnée d’une morbilité urinaire transitoire et d’intensité modérée. La morbilité consiste d’une symptomatologie de l’apparéil urinaire inférieure qui, dans la plupart des malades, empire gravement du premier au troisième mois. La situation s’améliore légèrement jusqu’au 6ème mois, l’amélioration étant plus accentuée à partir de là. Autour du 12ème jusqu’au 18ème mois, la majorité des malades présente une symptomatologie urinaire qui se ressemble beaucoup à celle qu’ils avaient avant le traitement. Après le 18ème mois l’amélioration de la symptomatologie urinaire est constante par rapport à celle qu’ils présentaient avant l’implant. Le taux de retention de l’urine et de RTU-P après l’implant de la curiethérapie sont très basses, au dessus de 10%. 2. L’association de la curiethérapie de la prostate avec la radiothérapie externe adjuvante a une influence sur l’évolution de la symptomatologie urinaire: l’apparition des symptômes est plus lente, prenant jusqu’à 6 mois pour atteindre son niveau maximum, qui à son tour, a une intensité moins accentuée que lorsque la curiethérapie est utilisée en monothérapie. 3. Le volume de la prostate supérieure à 50 ml n’a pas d’influence sur la morbilité urinaire. 4. La thérapie hormonale, néoadjuvante et adjuvante, n’a pas d’influence sur la symptomatologie urinaire. 5. Les malades ayant une symptomatologie urinaire préalable et très accentuée ne souffrent pas d’empirement de leur situation. Au contraire, ils présentent une amélioration des symptômes urinaires à partir du premier mois et ceci se maintient tout au long des 24 mois que dure le traitement, ayant à la fin de cette période une symptomatologie urinaire légère et beaucoup plus basse que celle qu’ils présentaient avant l’implant. Le taux de retention de l’urine et de la RTU-P après la curiethérapie est simmilaire à celui que les malades qui n’ont pas de symptômes présentent avant l’implant. 6. La vie sexuelle est préservée dans plus du 70% des cas à la fin de la période de traitement (24 mois). Entretemps, immédiatement après le premier mois d’étude, on note une légère diminution de la qualité des érections qui se maintient sans amélioration ou empirement tout au long du traitement. Le traitement à base d’hormones affecte tous les paramètres de la vie sexuelle, mais de façon temporaire. Après la suspension de la thérapie hormonale ce groupe de malades récupère l’activité sexuelle et se présente de façon égale au groupe de malades qui n’ont pas été soumis à ce traitement.

Functional significance of adenosine in carotid body chemosensory activity in control and chronically hypoxic animals

ABSTRACT: Carotid bodies (CB) are peripheral chemoreceptor organs sensing changes in arterial blood O2, CO2 and pH levels. Hypoxia and acidosis or hypercapnia activates CB chemoreceptor cells, which respond by releasing neurotransmitters in order to increase the action potential frequency in their sensory nerve, the carotid sinus nerve (CSN). CSN activity is integrated in the brainstem to induce a fan of cardiorespiratory reflex responses, aimed at normalising the altered blood gases. Exogenously applied adenosine (Ado) increases CSN chemosensory activity inducing hyperventilation through activation of A2 receptors. The importance of the effects of adenosine in chemoreception was reinforced by data obtained in humans, in which the intravenous infusion of Ado causes hyperventilation and dyspnoea, an effect that has been attributed to the activation of CB because Ado does not cross blood-brain barrier and because the ventilatory effects are higher the closer to the CB it is injected. The present work was performed in order to establish the functional significance of adenosine in chemoreception at the carotid body in control and chronically hypoxic rats. To achieve this objective we investigated: 1) The release of adenosine from a rat carotid body in vitro preparation in response to moderate hypoxia and the specificity of this release. We also investigated the metabolic pathways of adenosine production and release in the organ in normoxia and hypoxia; 2) The modulation of adenosine/ATP release from rat carotid body chemoreceptor cells by nicotinic ACh receptors; 3) The effects of caffeine on peripheral control of breathing and the identity of the adenosine receptors involved in adenosine and caffeine effects on carotid body chemoreceptors; 4) The interactions between dopamine D2 receptors and adenosine A2B receptors that modulate the release of catecholamines (CA) from the rat carotid body; 5) The effect of chronic caffeine intake i.e. the continuous blockage of adenosine receptors thereby simulating a caffeine dependence, on the carotid body function in control and chronically hypoxic rats. The methodologies used in this work included: molecular biology techniques (e.g. immunocytochemistry and western-blot), biochemical techniques (e.g. neurotransmitter quantification by HPLC, bioluminescence and radioisotopic methods), electrophysiological techniques (e.g. action potential recordings) and ventilatory recordings using whole-body plethysmography. It was observed that: 1) CB chemoreceptor sensitivity to hypoxia could be related to its low threshold for the release of adenosine because moderate acute hypoxia (10% O2) increased adenosine concentrations released from the CB by 44% but was not a strong enough stimulus to evoke adenosine release from superior cervical ganglia and arterial tissue; 2) Acetylcholine (ACh) modulates the release of adenosine/5’-adenosine triphosphate (ATP) from CB in moderate hypoxia through the activation of nicotinic receptors with α4 and ß2 receptor subunits, suggesting that the excitatory role of ACh in chemosensory activity includes indirect activation of purinergic receptors by adenosine and ATP, which strongly supports the hypothesis that ATP/adenosine are important mediators in chemotransduction; 3) adenosine increases the release of CA from rat CB chemoreceptor cells via A2B receptors; 4) the inhibitory effects of caffeine on CB chemoreceptors are mediated by antagonism of postsynaptic A2A and presynaptic A2B adenosine receptors indicating that chemosensory activity elicited by hypoxia is controlled by adenosine; 5) The release of CA from rat CB chemoreceptor cells is modulated by adenosine through an antagonistic interaction between A2B and D2 receptors, for the first time herein described; 6) chronic caffeine treatment did not significantly alter the basal function of CB in normoxic rats assessed as the dynamics of their neurotransmitters, dopamine, ATP and adenosine, and the CSN chemosensory activity. In contrast, the responses to hypoxia in these animals were facilitated by chronic caffeine intake because it increased the ventilatory response, slightly increased CSN chemosensory activity and increased dopamine (DA) and ATP release; 7) In comparison with normoxic rats, chronically hypoxic rats exhibited an increase in several parameters: ventilatory hypoxic response; basal and hypoxic CSN activity; tyrosine hydroxylase expression, CA content, synthesis and release; basal and hypoxic adenosine release; and in contrast a normal basal release and diminished hypoxia-induced ATP release; 8) Finally, in contrast to chronically hypoxic rats, chronic caffeine treatment did not alter the basal CSN chemosensory activity. Nevertheless, the responses to mild and intense hypoxia, and hypercapnia, were diminished. This inhibitory effect of chronic caffeine in CB output is compensated by central mechanisms, as the minute ventilation parameter in basal conditions and in response to acute hypoxic challenges remained unaltered in rats exposed to chronic hypoxia. We can conclude that adenosine both in acute and chronically hypoxic conditions have an excitatory role in the CB chemosensory activity, acting directly on adenosine A2A receptors present postsynaptically in CSN, and acting presynaptically via A2B receptors controlling the release of dopamine in chemoreceptor cells. We suggest that A2B -D2 adenosine / dopamine interactions at the CB could explain the increase in CA metabolism caused by chronic ingestion of caffeine during chronic hypoxia. It was also concluded that adenosine facilitates CB sensitisation to chronic hypoxia although this effect is further compensated at the central nervous system.-------- RESUMO: Os corpos carotídeos (CB) são pequenos orgãos emparelhados localizados na bifurcação da artéria carótida comum. Estes órgãos são sensíveis a variações na PaO2, PaCO2, pH e temperatura sendo responsáveis pela hiperventilação que ocorre em resposta à hipóxia, contribuindo também para a hiperventilação que acompanha a acidose metabólica e respiratória. As células quimiorreceptoras (tipo I ou glómicas) do corpo carotídeo respondem às variações de gases arteriais libertando neurotransmissores que activam as terminações sensitivas do nervo do seio carotídeo (CSN) conduzindo a informação ao centro respiratório central. Está ainda por esclarecer qual o neurotransmissor (ou os neurotransmissores) responsável pela sinalização hipóxica no corpo carotídeo. A adenosina é um neurotransmissor excitatório no CB que aumenta a actividade eléctrica do CSN induzindo a hiperventilação através da activação de receptores A2. A importância destes efeitos da adenosina na quimiorrecepção, descritos em ratos e gatos, foi reforçada por resultados obtidos em voluntários saudáveis onde a infusão intravenosa de adenosina em induz hiperventilação e dispneia, efeito atribuído a uma activação do CB uma vez que a adenosina não atravessa a barreira hemato-encefálica e o efeito é quanto maior quanto mais perto do CB for a administração de adenosina. O presente trabalho foi realizado com o objectivo de esclarecer qual o significado funcional da adenosina na quimiorrecepção no CB em animais controlo e em animais submetidos a hipoxia crónica mantida. Para alcançar este objectivo investigou-se: 1) o efeito da hipóxia moderada sobre a libertação de adenosina numa preparação in vitro de CB e a especificidade desta mesma libertação comparativamente com outros tecidos não quimiossensitivos, assim como as vias metabólicas de produção e libertação de adenosina no CB em normoxia e hipóxia; 2) a modulação da libertação de adenosina/ATP das células quimiorreceptoras do CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) os efeitos da cafeína no controlo periférico da ventilação e a identidade dos receptores de adenosina envolvidos nos efeitos da adenosina e da cafeína nos quimiorreceptores do CB; 4) as interacções entre os receptores D2 de dopamina e os receptores A2B de adenosina que modulam a libertação de catecolaminas (CA) no CB de rato e; 5) o efeito da ingestão crónica de cafeína, isto é, o contínuo bloqueio e dos receptores de adenosina, simulando assim o consumo crónico da cafeína, tal como ocorre na população humana mundial e principalmente no ocidente, na função do corpo carotídeo em ratos controlo e em ratos submetidos a hipoxia crónica. Os métodos utilizados neste trabalho incluíram: técnicas de biologia molecular como imunocitoquímica e western-blot; técnicas bioquímicas, tais como a quantificação de neurotransmissores por HPLC, bioluminescência e métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como o registro de potenciais eléctricos do nervo do seio carotídeo in vitro; e registros ventilatórios in vivo em animais não anestesiados e em livre movimento (pletismografia). Observou-se que: 1) a especificidade dos quimiorreceptores do CB como sensores de O2 está correlacionada com o baixo limiar de libertação de adenosina em resposta à hipóxia dado que a libertação de adenosina do CB aumenta 44% em resposta a uma hipóxia moderada (10% O2), que no entanto não é um estímulo suficientemente intenso para evocar a libertação de adenosina do gânglio cervical superior ou do tecido arterial. Observou-se também que aproximadamente 40% da adenosina libertada pelo CB provém do catabolismo extracelular do ATP quer em normóxia quer em hipóxia moderada, sendo que PO2 reduzidas induzem a libertação de adenosina via activação do sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) a ACh modula a libertação de adenosina /ATP do CB em resposta à hipoxia moderada sugerindo que o papel excitatório da ACh na actividade quimiossensora inclui a activação indirecta de receptores purinérgicos pela adenosina e ATP, indicando que a adenosina e o ATP poderiam actuar como mediadores importantes no processo de quimiotransducção uma vez que: a) a activação dos receptores nicotínicos de ACh no CB em normóxia estimula a libertação de adenosina (max 36%) provindo aparentemente da degradação extracelular do ATP. b) a caracterização farmacológica dos receptores nicotínicos de ACh envolvidos na estimulação da libertação de adenosina do CB revelou que os receptores nicotínicos de ACh envolvidos são constituídos por subunidades α4ß2. 3) a adenosina modula a libertação de catecolaminas das células quimiorreceptoras do CB através de receptores de adenosina A2B dado que: a)a cafeína, um antagonista não selectivo dos receptores de adenosina, inibiu a libertação de CA quer em normóxia quer em resposta a estímulos de baixa intensidade sendo ineficaz na libertação induzida por estímulos de intensidade superior; b) o DPCPX e do MRS1754 mimetizaram os efeitos da cafeína no CB sendo o SCH58621 incapaz de induzir a libertação de CA indicando que os efeitos da cafeína seriam mediados por receptores A2B de adenosina cuja presença nas células quimiorreceptoras do CB demonstramos por imunocitoquímica. 4) a aplicação aguda de cafeína inibiu em 52% a actividade quimiossensora do CSN induzida pela hipóxia sendo este efeito mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos e A2B pré-sinápticos indicando que a actividade quimiossensora induzida pela hipóxia é controlada pela adenosina. 5) existe uma interacção entre os receptores A2B e D2 que controla a libertação de CA do corpo carotídeo de rato uma vez que: a) os antagonistas dos receptores D2, domperidona e haloperidol, aumentaram a libertação basal e evocada de CA das células quimiorreceptoras confirmando a presença de autorreceptores D2 no CB de rato que controlam a libertação de CA através de um mecanismo de feed-back negativo. b) o sulpiride, um antagonista dos receptores D2, aumentou a libertação de CA das células quimiorreceptoras revertendo o efeito inibitório da cafeína sobre esta mesma libertação; c) a propilnorapomorfina, um agonista D2 inibiu a libertação basal e evocada de CA sendo este efeito revertido pela NECA, um agonista dos receptores A2B. O facto de a NECA potenciar o efeito do haloperidol na libertação de CA sugere que a interacção entre os receptores D2 e A2B poderia também ocorrer ao nível de segundos mensageiros, como o cAMP. 6) a ingestão crónica de cafeína em ratos controlo (normóxicos) não alterou significativamente a função basal do CB medida como a dinâmica dos seus neurotransmissores, dopamina, ATP e adenosina e como actividade quimiossensora do CSN. Contrariamente aos efeitos basais, a ingestão crónica de cafeína facilitou a resposta à hipóxia, dado que aumentou o efeito no volume minuto respiratórioapresentando-se também uma clara tendência para aumentar a actividade quimiossensora do CSN e aumentar a libertação de ATP e dopamina.7) após um período de 15 dias de hipóxia crónica era evidente o fenómeno de aclimatização dado que as respostas ventilatórias à hipóxia se encontram aumentadas, assim como a actividade quimiossensora do CSN basal e induzida pela hipóxia. As alterações observadas no metabolismo da dopamina, assim como na libertação basal de dopamina e de adenosina poderiam contribuir para a aclimatização durante a hipoxia crónica. A libertação aumentada de adenosina em resposta à hipóxia aguda em ratos hipóxicos crónicos sugere um papel da adenosina na manutenção/aumento das respostas ventilatórias à hipóxia aguda durante a hipóxia crónica. Observou-se também que a libertação de ATP induzida pela hipóxia aguda se encontra diminuída em hipóxia crónica, contudo a ingestão crónica de cafeína reverteu este efeito para valores similares aos valores controlo, sugerindo que a adenosina possa modular a libertação de ATP em hipóxia crónica. 8) a ingestão crónica de cafeína em ratos hipóxicos crónicos induziu o aumento do metabolismo de CA no CB, medido como expressão de tirosina hidroxilase, conteúdo, síntese e libertação de CA. 9) a ingestão crónica de cafeína não provocou quaisquer alterações na actividade quimiossensora do CSN em ratos hipóxicos crónicos no entanto, as respostas do CSN à hipóxia aguda intensa e moderada e à hipercapnia encontram-se diminuídas. Este efeito inibitório que provém da ingestão crónica de cafeína parece ser compensado ao nível dos quimiorreceptores centrais dado que os parâmetros ventilatórios em condições basais e em resposta à hipoxia aguda não se encontram modificados em ratos expostos durante 15 dias a uma atmosfera hipóxica. Resumindo podemos assim concluir que a adenosina quer em situações de hipoxia aguda quer em condições de hipoxia crónica tem um papel excitatório na actividade quimiossensora do CB actuando directamente nos receptores A2A presentes pós-sinapticamente no CSN, assim como facilitando a libertação de dopamina pré-sinapticamente via receptores A2B presentes nas células quimiorreceptoras. A interacção negativa entre os receptores A2B e D2 observadas nas células quimiorreceptoras do CB poderia explicar o aumento do metabolismo de CA observado após a ingestão crónica de cafeína em animais hipóxicos. Conclui-se ainda que durante a aclimatização à hipóxia a acção inibitória da cafeína, em termos de resposta ventilatória, mediada pelos quimiorreceptores periféricos é compensada pelos efeitos excitatórios desta xantina ao nível do quimiorreceptores centrais.------- RESUMEN Los cuerpos carotídeos (CB) son órganos emparejados que están localizados en la bifurcación de la arteria carótida común. Estos órganos son sensibles a variaciones en la PaO2, en la PaCO2, pH y temperatura siendo responsables de la hiperventilación que ocurre en respuesta a la hipoxia, contribuyendo también a la hiperventilación que acompaña a la acidosis metabólica y respiratoria. Las células quimiorreceptoras (tipo I o glómicas) del cuerpo carotídeo responden a las variaciones de gases arteriales liberando neurotransmissores que activan las terminaciones sensitivas del nervio del seno carotídeo (CSN) llevando la información al centro respiratorio central. Todavía esta por clarificar cual el neurotransmisor (o neurotransmisores) responsable por la señalización hipóxica en el CB. La adenosina es un neurotransmisor excitatório en el CB ya que aumenta la actividad del CSN e induce la hiperventilación a través de la activación de receptores de adenosina del subtipo A2. La importancia de estos efectos de la adenosina en la quimiorrecepción, descritos en ratas y gatos, ha sido fuertemente reforzada por resultados obtenidos en voluntarios sanos en los que la infusión intravenosa de adenosina induce hiperventilación y dispnea, efectos estés que han sido atribuidos a una activación del CB ya que la adenosina no cruza la barrera hemato-encefalica y el efecto es tanto más grande cuanto más cercana del CB es la administración. Este trabajo ha sido realizado con el objetivo de investigar cual el significado funcional de la adenosina en la quimiorrecepción en el CB en animales controlo y en animales sometidos a hipoxia crónica sostenida. Para alcanzar este objetivo se ha estudiado: 1) el efecto de la hipoxia moderada en la liberación de adenosina en una preparación in vitro de CB y la especificidad de esta liberación en comparación con otros tejidos no-quimiosensitivos, así como las vías metabólicas de producción y liberación de adenosina del órgano en normoxia y hipoxia; 2) la modulación de la liberación de adenosina/ATP de las células quimiorreceptoras del CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) los efectos de la cafeína en el controlo periférico de la ventilación y la identidad de los receptores de adenosina involucrados en los efectos de la adenosina y cafeína en los quimiorreceptores del CB; 4) las interacciones entre los receptores D2 de dopamina y los receptores A2B de adenosina que modulan la liberación de catecolaminas (CA) en el CB de rata y; 5) el efecto de la ingestión crónica de cafeína, es decir, el bloqueo sostenido de los receptores de adenosina, simulando la dependencia de cafeína observada en la populación mundial del occidente, en la función del CB en ratas controlo y sometidas a hipoxia crónica sostenida. Los métodos utilizados en este trabajo incluirán: técnicas de biología molecular como imunocitoquímica y western-blot; técnicas bioquímicas, tales como la cuantificación de neurotransmissores por HPLC, bioluminescencia y métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como el registro de potenciales eléctricos del nervio do seno carotídeo in vitro; y registros ventilatórios in vivo en animales no anestesiados y en libre movimiento (pletismografia). Se observó que: 1) la sensibilidad de los quimiorreceptores de CB esta correlacionada con un bajo umbral de liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia ya que en respuesta a una hipoxia moderada (10% O2) la liberación de adenosina en el CB aumenta un 44%, sin embargo esta PaO2 no es un estimulo suficientemente fuerte para inducir la liberación de adenosina del ganglio cervical superior o del tejido arterial; se observó también que aproximadamente 40% de la adenosina liberada del CB proviene del catabolismo extracelular del ATP en normoxia y en hipoxia moderada, y que bajas PO2 inducen la liberación de adenosina vía activación del sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) la ACh modula la liberación de adenosina /ATP del CB en respuesta a la hipóxia moderada lo que sugiere que el papel excitatório de la ACh en la actividad quimiosensora incluye la activación indirecta de receptores purinérgicos por la adenosina y el ATP, indicando que la adenosina y el ATP pueden actuar como mediadores importantes en el proceso de quimiotransducción ya que: a) la activación de los receptores nicotínicos de ACh en el CB en normoxia estimula la liberación de adenosina (max 36%) que aparentemente proviene de la degradación extracelular del ATP. Se observó también que este aumento de adenosina en el CB en hipoxia ha sido antagonizado parcialmente por antagonistas de estos mismos receptores; b) la caracterización farmacológica de los receptores nicotínicos de ACh involucrados en la estimulación de la liberación de adenosina del CB ha revelado que los receptores nicotínicos de ACh involucrados son constituidos por sub-unidades α4ß2. 3) la adenosina modula la liberación de CA de las células quimiorreceptoras del CB a través de receptores de adenosina A2B ya que: a) la cafeína, un antagonista no selectivo de los receptores de adenosina, ha inhibido la liberación de CA en normoxia y en respuesta a estímulos de baja intensidad siendo ineficaz en la liberación inducida por estímulos de intensidad superior; b) el DPCPX y el MRS1754 ha mimetizado los efectos de la cafeína en el CB y el SCH58621 ha sido incapaz de inducir la liberación de CA lo que sugiere que los efectos de la cafeína son mediados por receptores A2B de adenosina que están localizados pré-sinapticamente en las células quimiorreceptoras del CB. 4) la aplicación aguda de cafeína ha inhibido en 52% la actividad quimiosensora del CSN inducida por la hipoxia siendo este efecto mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos y A2B pré-sinápticos lo que indica que la actividad quimiosensora inducida por la hipoxia es controlada por la adenosina. 5) existe una interacción entre los receptores A2B y D2 que controla la liberación de CA del CB de rata ya que: a) el sulpiride, un antagonista de los receptores D2, ha aumentado la liberación de CA de las células quimiorreceptoras revertiendo el efecto inhibitorio de la cafeína sobre esta misma liberación; b) los antagonistas de los receptores D2, domperidona y haloperidol, han aumentado la liberación basal e evocada de CA de las células quimiorreceptoras confirmando la presencia de autorreceptores D2 en el CB de rata que controlan la liberación de CA a través de un mecanismo de feed-back negativo; c) la propilnorapomorfina, un agonista D2, ha inhibido la liberación basal e evocada de CA sendo este efecto revertido por la NECA, un agonista de los receptores A2B. Ya que la NECA potencia el efecto del haloperidol en la liberación de CA la interacción entre los D2 y A2B puede también ocurrir al nivel de segundos mensajeros, como el cAMP. 6) la ingestión crónica de cafeína en ratas controlo (normóxicas) no ha cambiado significativamente la función basal del CB medida como la dinámica de sus neurotransmisores, dopamina, ATP y adenosina y como actividad quimiosensora del CSN. Al revés de lo que pasa con los efectos básales, la ingestión crónica de cafeína facilitó la respuesta a la hipóxia, ya que ha aumentado la respuesta ventilatória medida como volumen minuto presentando también una clara tendencia para aumentar la actividad quimiosensora del CSN y aumentar la liberación de ATP y dopamina. 7. Después de un período de 15 días de hipoxia crónica se puede observar el fenómeno de climatización ya que las respuestas ventilatórias a la hipoxia están aumentadas, así como la actividad quimiosensora del CSN basal e inducida por la hipoxia. Los cambios observados en el metabolismo de la dopamina, así como en la liberación basal de dopamina y de adenosina podrían contribuir para la climatización en hipoxia crónica. El aumento en la liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia aguda en ratas sometidas a hipoxia crónica sugiere un papel para la adenosina en el mantenimiento/aumento de las respuestas ventilatórias a la hipoxia aguda en hipoxia crónica sostenida. Se ha observado también que la liberación de ATP inducida por la hipoxia aguda está disminuida en hipoxia crónica y que la ingestión crónica de cafeína reverte este efecto para valores similares a los valores controlo, sugiriendo que la adenosina podría modular la liberación de ATP en hipoxia crónica. 8. la ingestión crónica de cafeína ha inducido el aumento del metabolismo de CA en el CB en ratas hipóxicas crónicas, medido como expresión de la tirosina hidroxilase, contenido, síntesis y liberación de CA. 9. la ingestión crónica de cafeína no ha inducido cambios en la actividad quimiosensora del CSN en ratas hipóxicas crónicas sin embargo las respuestas do CSN a una hipoxia intensa y moderada y a la hipercapnia están disminuidas. Este efecto inhibitorio que es debido a la ingestión crónica de cafeína es compensado al nivel de los quimiorreceptores centrales ya que los parámetros ventilatórios en condiciones básales y en respuesta a la hipoxia aguda no están modificados en ratas expuestas durante 15 días a una atmósfera hipóxica. Resumiendo se puede concluir que la adenosina en situaciones de hipoxia aguda así como en hipoxia crónica tiene un papel excitatório en la actividad quimiosensora del CB actuando directamente en los receptores A2A localizados pós-sinapticamente en el CSN, así como controlando la liberación de dopamina pré-sinaptica vía receptores A2B localizados en las células quimiorreceptoras. Las interacciones entre los receptores A2B y D2 observadas en las células quimiorreceptoras del CB podrían explicar el aumento del metabolismo de CA observado después de la ingestión crónica de cafeína en animales hipóxicos. Por fin, pero no menos importante se puede concluir que durante la climatización a la hipoxia la acción inhibitoria de la cafeína, medida como respuesta ventilatória, mediada por los quimiorreceptores periféricos es compensada por los efectos excitatórios de esta xantina al nivel de los quimiorreceptores centrales.

Heavy-metal resistance in Marinobacter aquaeolei 617 insights into copper resistance

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia