Evaluation of chemotherapeutic potential of natural extracts using 3D models of colon cancer

Dissertation to obtain master degree in Biotechnology

Perfil imunológico de grávidas atópicas versus grávidas saudáveis

RESUMO: A prevalência das doenças atópicas tem vindo a aumentar, em especial ao nível dos países ocidentalizados. Vários fatores têm sido apontados para justificar este aumento de prevalência,destacando-se o reduzido tamanho das famílias, o elevado uso de antibióticos, a melhoria das condições sanitárias, bem como a diminuição quer das infeções de helmintas, quer da contaminação orofecal. Alguns estudos têm também avaliado a influência do ambiente pré-natal no desenvolvimento de atopia e asma. Da análise da literatura, parece inegável a importância deste período para o desenvolvimento do sistema imunitário. Neste âmbito, a transmissão de atopia à descendência em mulheres atópicas, e concretamente com asma alérgica, poderá ser moldada desde este período. A possibilidade de identificar marcadores de risco precoces para o desenvolvimento de atopia poderá ser o primeiro passo para o desenvolvimento de estratégias de prevenção para os indivíduos em risco. Este trabalho pretendeu abordar o sistema imunitário materno de forma a enriquecer a sua caraterização desde o terceiro trimestre da gravidez até ao fim do puerpério. Para além da exploração de perfis celulares e citocínicos maternos (nos quais se incluiu sobretudo a avaliação de diferentes populações de células T e B, com funções efetoras e reguladoras), foi também considerada a sua eventual relação com o desenvolvimento de atopia nas crianças. Foram recrutadas 135 mulheres com critérios para serem incluídas num dos 4 grupos do estudo: grávidas atópicas – GA (n=24), não grávidas atópicas – NGA (n=32), grávidas saudáveis – GS (n=44) e não grávidas saudáveis – NGS (n=35). Foram caraterizadas por Citometria de Fluxo populações de leucócitos e linfócitos, com particular interesse nos perfis maturativos de linfócitos T e B, bem como nas subpopulações de células T e B reguladoras. Foi ainda efetuada uma análise funcional, para avaliar a capacidade de produção de citocinas pelos linfócitos T e B. Foram igualmente avaliadas as concentrações de citocinas séricas por ensaios imunoenzimáticos. Estes parâmetros imunológicos maternos foram acompanhados desde o terceiro trimestre de gestação, até depois do puerpério (primeiras 6 semanas pós parto), e aos seis meses de idade, foi efetuada uma avaliação clínica das crianças. As mulheres não grávidas atópicas apresentaram contagens celulares mais elevadas para a generalidade das populações leucocitárias e linfocitárias (em relação a mulheres não grávidas saudáveis). Destaca-se ainda uma maior presença de eosinófilos nas mulheres NGA (p=0,0009; teste de Mann-Whitney U), que tinham igualmente os seus compartimentos linfocitários T e B mais ricos em células de memória, em relação às mulheres NGS. Para os perfis de regulação, verificou-se que as células T reguladoras se encontravam percentualmente aumentadas (p≤0,003; teste de Mann-Whitney U), tal omo as células T produtoras de IL10 após estimulação (p≤0,03; teste de Mann-Whitney U) em mulheres NGA. Também se observou uma maior expressão de Foxp3 (p=0,0002; teste de Mann-Whitney U), e ainda a diminuição dos níveis séricos de IFN-γ nas mulheres NGA (p=0,0019; teste de Mann-Whitney U), em relação a mulheres NGS. De um modo geral, as alterações verificadas nos parâmetros imunológicos de mulheres grávidas atópicas no terceiro trimestre da gravidez foram semelhantes às observadas em mulheres grávidas saudáveis. Comparadas com mulheres NGA, nas mulheres grávidas atópicas ocorreu uma alteração substancial da fórmula leucocitária, com um importante incremento de neutrófilos (p<0,0001; teste de Mann-Whitney U) e diminuição dos valores das restantes populações leucocitárias. A diminuição nas contagens de linfócitos totais estendeu-se a grande parte das subpopulações linfocitárias caraterizadas. Nos compartimentos linfocitários T e B foi possível observar uma diminuição das subpopulações de células de memória. Verificou-se igualmente na gravidez uma menor expressão de Foxp3 em mulheres GA (p<0,0001; teste de Mann-Whitney U) e ainda menos células B CD24HiCD38Hi circulantes (p=0,0012; teste de Mann-Whitney U). Ocrreu ainda uma diminuição relativa das células T CD4 produtoras de IFN-γ em mulheres GA (p≤0,024; teste de Mann-Whitney U), e uma maior presença de células T CD8 produtoras de IL17 (p=0,0172; teste de Mann-Whitney U), em relação ao observado em mulheres NGA. Depois do puerpério, no compartimento T de mulheres do grupo GA, verificou-se um aumento das populações de células de memória. Em comparação com a gravidez, após o puerpério o compartimento B, apresentou nas mulheres GA um aumento significativo da subpopulação de células B de transição (p<0,0001; teste de Wilcoxon). Verificou-se, igualmente em mulheres GA após o puerpério, uma maior expressão de Foxp3 nas células T reguladoras (p<0,0001; teste de Wilcoxon) e o aumento das populações de células T circulantes produtoras de IFN-γ (p≤0,0234; teste de Wilcoxon). As modulações das populações T e B desde a gravidez até depois do puerpério ocorreram de forma semelhante nas mulheres dos grupos GA e GS. Apesar de as mulheres GA manterem um perfil imunológico próximo do das mulheres GS depois do puerpério, aconteceu também neste período um processo de reaproximação ao perfil observado nas mulheres NGA. As mulheres GA com manifestações de risco para atopia na descendência (comparadas com mulheres GA sem manifestações de risco para atopia na descendência até aos 6 meses de vida) apresentaram uma maior proporção de células T e menor proporção de células B, percentagens mais elevadas de células T CD8 de memória efetoras, de células B de transição e de células B CD24HiCD38Hi, e contagens mais baixas de células B de memória. Na avaliação destes parâmetros como marcadores de risco para o desenvolvimento de atopia verificou-se que o parâmetro com melhor desempenho foi a percentagem de células B de transição, com uma Odds-Ratio de 54,0 [IC 95%: 4,2-692,9; (p=0,0005)], sensibilidade de 90,0% [IC 95%: 55,5 – 99,8] e especificidade de 85,7% [IC 95%: 57,2 – 98,2]. Este estudo foi pioneiro em Portugal, e no mundo, no que se refere ao acompanhamento do compartimento linfocitário B circulante, abordando o seu perfil de maturação, e em particular as células B com funções reguladoras, desde a gravidez até ao fim do puerpério, em mulheres atópicas e não atópicas. A este nível, encontram-se estudos na literatura a documentar a alteração do compartimento B durante a gravidez. O presente trabalho reporta agora que alterações, como a diminuição do número de células B em circulação, são impostas também na mulher atópica. Em suma, demonstrou-se a existência de um perfil imunológico caraterístico em mulheres atópicas, que sofre alterações significativas durante a gravidez, tendendo os parâmetros imunológicos a normalizar após o puerpério. O compartimento T, para o qual a literatura é mais rica em estudos e abordagens, demonstrou também neste trabalho oscilações caraterísticas entre o período pré e pós-natal. Verificaram-se sobretudo variações nos compartimentos de células T de memória, sem grandes alterações ao nível das células Treg no que se refere à sua presença em circulação. Apenas a registar a menor expressão de Foxp3 nas células Treg durante a gestação observada em mulheres atópicas, tal como em mulheres saudáveis (como também já foi relatado em estudos anteriores). Apesar de muitos dos dados se encontrarem em concordância com a literatura, quer no que se refere às subpopulações de células de memória, quer no que se refere às células Treg, também se encontram resultados discordantes, por exemplo documentando variações numéricas nas células Treg em circulação em mulheres atópicas e mulheres atópicas grávidas. A importância de harmonizar protocolos e fenótipos, parece crucial na abordagem de estudos futuros. Ao nível do risco para a atopia na descendência de mulheres atópicas, acrescentou-se ainda a possibilidade de definir marcadores não invasivos para a criança, em particular as células B de transição. Estas células, cuja maior presença em circulação no recém-nascido foi recentemente associada com manifestações alérgicas subsequentes, são agora apontadas já na mulher atópica, grávida do terceiro trimestre, como um elemento de risco para o desenvolvimento de atopia. Os marcadores de risco descritos, para além de facilmente poderem vir a ser englobados no âmbito dos normais rastreios maternos durante a gravidez, apresentam ainda a vantagem da precocidade do diagnóstico, permitindo não só a possibilidade de prevenção pós-natal, mas estendendo esta possibilidade ao período gestacional.----------------------------ABSTRACT: The prevalence of atopic diseases has been increasing, especially in Westernized countries. Several factors have been suggested to justify this increase in prevalence, as the small size of families, the high use of antibiotics, the improvement in sanitation conditions, as well as the reduction of both helminth infections, and orofecal contamination. A few studies have adressed the influence of prenatal environment on the development of atopy and asthma. From literature, it seems undeniable the importance of the prenatal period for the development of the immune system. In this context, the transmission of atopy to the progeny in atopic women, and specifically in women with allergic asthma, can be modulated from this period on. The ability to detect early risk markers for the development of atopic diseases may be the first step in the development of prevention strategies for individuals at risk. This study aimed to approach the maternal immune system in order to enrich its characterization from the third trimester of pregnancy until the end of the puerperium period. In addition to the evaluation of the maternal cellular profiles (in which, mostly, diferente populations of T and B cells with effector and regulatory functions were included) and citokines, the relation between these profiles and the development of atopy in the progeny was also assessed. 135 women were recruited for this study, and fullfiled the inclusion criteria necessary to be included in one of the four groups preset: atopic pregnant women - GA (n = 24), atopic nonpregnant women - NGA (n = 32), healthy pregnant women - GS (n = 44) and healthy nonpregnant women - NGS (n = 35). Populations of leukocytes and lymphocytes, and particularty maturation profiles of T and B lymphocytes, as well as subpopulations of T and B cells with regulatory functions, were characterized by flow cytometry. Functional assays were also performed, to assess the ability of cytokine production by T and B lymphocytes. Serum cytokine concentrations were assessed as well by enzymatic immunoassays. These maternal imune parameters were monitored since the third trimester of pregnancy until the end of the puerperium period (first six weeks after delivery). A clinical evaluation of all the newborn children was performed at the age of six months. Non-atopic pregnant women presented higher cell counts for most leukocyte and lymphocyte populations (compared to healthy non-pregnant women). We should also highlight the increased presence of eosinophils in NGA women (p = 0,0009; Mann-Whitney U test). Again compared to NGS women, NGA women showed increased memory cells within the circulating T and B lymphocyte compartments. Considering the regulatory profiles, NGA women presented higher percentages of regulatory T cells (p≤0,003; Mann-Whitney U test) and IL10 producing T cells after stimulation (p≤0,03; Mann Whitney U), as well as increased expression of Foxp3 (p = 0,0002; Mann-Whitney U test), and also decreased serum levels of IFN-γ (p = 0,0019; test Mann-Whitney U test) compared to NGS women. In general, the changes observed in immune parameters of atopic pregnant women in the third trimester of gestation were similar to those observed in healthy pregnant women. Comparing pregnant and non-pregnant atopic women, an important change in leukocyte subsets was observed, with a significant increase of neutrophils (p <0,0001; Mann-Whitney U test) and the consequent diminution of the remaining leukocyte populations in the GA group. The decrease in total lymphocyte counts was extended to most of the lymphocyte subsets characterized. It was possible to detect a decrease in memory cell subsets within the T and B lymphocyte compartments, also. During pregnancy, a lower expression of Foxp3 was reported in GA women (p <0,0001; Mann-Whitney U test) and, besides, lesser CD24HiCD38Hi B cells were present in circulation in these women, compared to NGA women (p = 0,0012; Mann-Whitney U test). There was still a decrease in the percentages of IFN-γ-producing CD4 T cells in GA women (p≤0,024; Mann-Whitney U test) and a greater presence of IL17-producing CD8 T cells (p = 0,0172; Mann-Whitney U test), compared to the levels observed in NGA women. At the end of the puerperium, there was an increase in memory cell subpopulations within the T cell compartment of GA women. Compared with the pregnancy evaluation, after puerperium, the B cell compartment showed a significant increase in the transitional subpopulation (p<0,0001; Wilcoxon test), in GA women. Moreover, after puerperium, GA women exhibited a greater expression of Foxp3 in Treg cells (p <0,0001; Wilcoxon test) and there was an increase in circulating IFN-γ-producing T cells (p≤0,0234; Test Wilcoxon). The modulations of T and B cell subpopulations from pregnancy until the end of puerperium were similar in women of GA and GS groups. Although at the end of puerperium, GA women still kept an immune profile close the one observed in GS women, at this time point, there were also signs of rapprochement between the immune profiles observed in women of GA and NGA groups. GA women with atopic manifestations in the offspring (compared to GA women without atopic manifestations in the offspring at the age of 6 months) presented higher proportions of T cells and lower proportions of B cells, higher percentages of effector memory CD8 T cells, transitional B cells and CD24HiCD38Hi B cells, and, finally, lower absolute counts of memory B cells. In the evaluation of these parameters as risk markers for the development of atopy, the parameter which presented the best performance was the percentage of transitional B cells, with an Oddsratio of 54,0 [95% CI: 4,2 to 692,9; (p = 0,0005)], sensitivity of 90,0% [95% CI: 55,5 to 99,8] and a specificity of 85,7% [95% CI: 57,2 to 98,2]. This study was a pioneer in Portugal, and in the world, in what concerns the monitoring of the circulating B cell compartment, addressing not only the maturation profile, but, in particular, B cells with regulatory functions, from pregnancy untill after puerperium, in atopic and non-atopic women. Literature presents evidence of a typical change in circulating B cells during pregnancy. This study now reports that changes, such as the decrease in the number of circulating B cells,/ are also imposed by pregnancy in atopic woman. In brief, it demonstrated the existence of a characteristic immune profile in atopic women, which undergoes significant alterations during pregnancy, tending to normalize after the puerperium. As for the T cell compartment, for which the literature is richer in studies and approaches, this study also showed characteristic fluctuations between the pre- and postnatal periods. There were variations mostly in the memory subsets within the T cell compartment, without major changes in regulatory T cells regarding their presence in circulation. Only the expression of Foxp3 in Treg cells presented lower levels during pregnancy, in both atopic and healthy women (as previously reported in other studies). Although much of the data now reported are in agreement with literature, regarding either memory cell subsets or regulatory T cells, there are also conflicting results, for example documenting changes in the numbers of regulatory T cells circulating in atopic pregnant and atopic non-pregnant women. The importance of harmonizing protocols and phenotypes seems crucial for the establishement of future studies. Considering the risk for atopy in the offspring of atopic women, this study added the possibility to define non-invasive markers for the child, in particular transitional B cells. These cells, whose greater presence in circulation in newborns has recently been associated with subsequent allergy development, are here identified in atopic pregnant women in the third trimester of gestation as a risk factor in the development of atopy in their progeny. The risk factors described, besides having the capacity to easily become integrated within the normal maternal screening protocols during pregnancy, also have the advantage of an early diagnosis, allowing not only the possibility of postnatal prevention but extending this possibility to the prenatal period.

Sudden sensorineural hearing loss : evaluation of co-morbidities and potential clinical associations

RESUMO: A surdez súbita (SS) caracteriza-se por uma perda abrupta de audição, mais frequentemente unilateral e associada a sensação de preenchimento aural, acufenos e vertigem. Afecta 5-20/100.000pessoas/ano (sobretudo adultos em fase activa na década de 40), com grande impacto na qualidade de vida. Possíveis causas incluem doenças infecciosas, circulatórias, traumáticas, imunológicas, neoplásicas, neurológicas, tóxicas e cocleares. No entanto, a causa da SS permanece desconhecida na maioria dos casos (80%), o que origina tratamentos controversos e frequentemente ineficientes. Os tratamentos disponíveis variam desde corticosteróides a antivirais, vasodilatadores, anti-agregantes, anticoagulantes, vitaminas e oxigénio hiperbárico (OHB). Atendendo a falta de informação relativa à etiologia e fisiopatologia da SS, pretendemos avaliar a evolução clínica dos doentes com SS tratados com OHB no Centro de Medicina Subaquática e Hiperbárica (CMSH) de Lisboa entre 2000 e 2005, durante um período mínimo de 5 anos, na tentativa de identificar eventuais factores de risco ou noxas clínicas com a SS. O estudo retrospectivo proposto baseia-se na revisão de processos clínicos do CMSH e na aplicação telefónica de questionários médicos de “follow-up” confidenciais – tanto a doentes (grupo de estudo), como aos respectivos esposos/companheiros/membros próximos da família (grupo de controlo) –, com particular ênfase nos antecedentes médicos e história clínica actual. Um estudo preliminar de 20 pessoas (10 doentes e 10 controlos) foi efectuado para antecipar dificuldades e estimar as necessidades logísticas. As dificuldades identificadas foram: 1) selecção dos doentes com números de telefone válidos e processos clínicos completos (com audiograma inicial e final); 2) contacto telefónico com os participantes de ambos os grupos (de estudo e controlo); 3) recursos humanos requeridos. Dado que a SS não é uma doença em si, mas um sintoma de uma doença subjacente, acreditamos que este estudo epidemiológico seja importante e útil, capaz de gerar novas luzes sobre a fisiopatologia e mecanismos desta entidade clínica.-------------ABSTRACT:Sudden sensorineural hearing loss (SSHL) is characterized by abrupt, mostly unilateral loss of hearing, frequently associated to aural fullness, tinnitus and vertigo. It affects 5-20/100.000 people/year (particularly working adults in the 40ths), with huge impact on quality of life. Possible causes include infectious, circulatory, traumatic, immunologic, metabolic, neoplastic, neurologic, toxic and unidentified cochlear diseases. Nevertheless, SSHL’s etiology remains unknown in most cases (80%), giving rise to controversial (and frequently ineffective) treatments. Available therapies range from corticosteroids to antivirals, vasodilators, antiaggregants, anticoagulants, vitamins and hyperbaric oxygen (HBO). Given the lack of data concerning SSHL’s etiology and physiopathology, we intend to evaluate clinical evolution of such patients treated with HBO in the Underwater and Hyperbaric Medical Center (UHMC) at Lisbon from 2000 to 2005 during a minimum period of 5 years, in an attempt to identify eventual risk factors or clinical associations to SSHL. The intended retrospective study is based on the review of patients’ medical charts from UHMC and confidential follow-up questionnaires applied telephonically both to patients (study group) and patients’ spouse/partner/close family member (control group), focusing past and present medical history. A preliminary study of 20 subjects (10 of each group) was performed to anticipate difficulties and to estimate the required logistics. The identified difficulties were: 1) selection of subjects with valid phone numbers and complete medical charts (with initial and final audiograms); 2) telephonic contact with subjects from the study and control group; 3) human logistics required. As it is believed that SSHL is not a disease by itself but rather a symptom of an underlying disease, we believe that this epidemiologic study is important and will hopefully generate sound scientific knowledge concerning physiopathology and mechanism of disease of SSHL.

Clinical practice guidelines in Portugal : quantitative and qualitative evaluation

RESUMO: Introdução As normas de orientação clínica são ferramentas úteis na translação de conhecimentos desde a investigação para a prática clínica diária. Estratégias ativas de implementação de normas de orientação clínica requerem elevado esforço organizacional e financeiro. Quando os recursos são escassos, as estratégias passivas podem ser a única opção de disseminação. Desde 2011 a Direção Geral da Saúde publicou cento e cinquenta e nove normas de orientação clínica. Nesta Tese é feita uma avaliação do impacto que estratégias de disseminação de normas de orientação clínica têm no padrão de prescrição dos médicos e uma avaliação qualitativa do processo das normas de orientação clínica em Portugal. Métodos: O primeiro artigo é um estudo quasi experimental usando uma série de análises temporais interrompida para comparar os níveis observados e esperados de prescrição de inibidores da ciclooxigenasa-2, antes e depois da publicação da norma de orientação clínica sobre a utilização de anti-inflamatórios não esteroides. O segundo estudo é um artigo de opinião e debate no qual numa primeira parte contextualiza o processo das normas da Direcção Geral da Saúde, na segunda parte aponta virtudes e defeitos no processo e a terceira parte constitui uma contribuição com vista à melhoria do processo. Discussão A produção de normas de orientação clínica requer metodologia rigorosa e complexa. A literatura médica revela que a translação de conhecimento é uma tarefa árdua. Estratégias de implementação ativas requerem recursos financeiros e organizacionais sólidos. Estratégias de implementação passivas podem representar uma solução aceitável se os recursos financeiros e organizacionais escasseiam. Pouco é conhecido sobre a eficácia destas estratégias fora do contexto de investigação. Com esta Tese pretendo contribuir para a clarificação desta resposta, outros países e instituições podem ver utilidade nesta informação, bem como pretendo contribuir para a discussão e melhoria do processo das normas de orientação clínica em Portugal. ------------------ ABSTRACT: Introduction Clinical practice guidelines can help address the failure to translate research findings into clinical practice. Active clinical practice guidelines implementation strategies require active efforts from organizations and are resource and financially demanding. Passive implementation strategies may represent the only option if resources are scarce. Out of research environment, real world efficacy of passive implementation strategies is still undetermined. Since 2011 the Portuguese General Health Directorate published one hundred and fifty nine guidelines. In this Thesis I evaluate the impact of passive dissemination of clinical practice guideline in clinician’s prescription behavior and review, from a qualitative point of view, the Portuguese clinical practice guideline process. Methods The first study is a quasi-experimental study using a retrospective interrupted time-series analysis design to compare the observed and expected prescription of cyclooxygenase-2 before and after the non steroidal antiinflammatory guideline publication. The second study is an opinion and debate article in which I firstly review the General Health Directorate guideline process. The second part states positive and negative aspects in the process and the third part is a contribution aimed at improving the process in the future. Discussion Clinical practice guidelines production demands a rigorous and complex methodology. medical iterature reveals that knowledge translation is a difficult task. Active implementation strategies demand solid financial and organizational resources. Passive implementation strategies may represent an acceptable solution if financial and organizational resources are scarce. Little is known about the efficacy of these strategies out of the research context. With this Thesis I intend to contribute to clarify this question, other countries and institutions with similar conditions may find this information useful, and also to contribute for the discussion and general improvement of national clinical practice guidelines process.