Análise da conectividade estrutural na doença de Parkinson

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Mapeamento do perfil metabólico cerebral em indivíduos normais e com patologias do sistema nervoso central

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Utilidade da tomografia computorizada cardíaca na avaliação da doença coronária

RESUMO: Apesar de toda a evolução farmacológica e de meios complementares de diagnóstico possível nos últimos anos, o enfarte agudo do miocárdio e a morte súbita continuam a ser a primeira manifestação da aterosclerose coronária para muitos doentes, que estavam previamente assintomáticos. Os exames complementares de diagnóstico tradicionalmente usados para avaliar a presença de doença coronária, baseiam‐se na documentação de isquémia do miocárdio e por este motivo a sua positividade depende da presença de lesões coronárias obstrutivas. As lesões coronárias não obstrutivas estão também frequentemente implicadas no desenvolvimento de eventos coronários. Apesar de o risco absoluto de instabilização por placa ser superior para as lesões mais volumosas e obstrutivas, estas são menos prevalentes do que as placas não obstrutivas e assim, por questões probabilísticas, os eventos coronários resultam com frequência da rotura ou erosão destas últimas. Estudos recentes de imagiologia intracoronária avançada forneceram evidência de que apesar de ser possível identificar algumas características de vulnerabilidade em placas associadas ao desenvolvimento subsequente de eventos coronários, a sua sensibilidade e especificidade é muito baixa para aplicação clínica. Mais do que o risco associado a uma placa em particular, para o doente poderá ser mais importante o risco global da sua árvore coronária reflexo da soma das probabilidade de todas as suas lesões, sendo que quanto maior for a carga aterosclerótica maior será o seu risco. A angio TC cardíaca é a mais recente técnica de imagem não invasiva para o estudo da doença coronária e surgiu nos últimos anos fruto de importantes avanços na tecnologia de TC multidetectores. Estes avanços, permitiram uma progressiva melhoria da resolução espacial e temporal, contribuindo para a melhoria da qualidade dos exames, bem como uma significativa redução da dose de radiação. A par desta evolução tecnológica, foi aumentando a experiência e gerada mais evidência científica, tornando a angio TC cardíaca cada vez mais robusta na avaliação da doença coronária e aumentando a sua aplicabilidade clínica. Mais recentemente apareceram vários trabalhos que validaram o seu valor prognóstico, assinalando a sua chegada à idade adulta. Para além de permitir excluir a presença de doença coronária e de identificar a presença de estenoses significativas, a angio TC cardíaca permite identificar a presença de lesões coronárias não obstrutivas, característica impar desta técnica como modalidade de imagem não invasiva. Ao permitir identificar a totalidade das lesões ateroscleróticas (obstrutivas e não obstrutivas), a 18 angio TC cardíaca poderá fornecer uma quantificação da carga aterosclerótica coronária total, podendo essa identificação ser útil na estratificação dos indivíduos em risco de eventos coronários. Neste trabalho foi possível identificar preditores demográficos e clínicos de uma elevada carga aterosclerótica coronária documentada pela angioTC cardíaca, embora o seu poder discriminativo tenha sido relativamente modesto, mesmo quando agrupados em scores clínicos. Entre os vários scores, o desempenho foi um pouco melhor para o score de risco cardiovascular Heartscore. Estas limitações espelham a dificuldade de prever apenas com base em variáveis clínicas, mesmo quando agrupadas em scores, a presença e extensão da doença coronária. Um dos factores de risco clássicos, a obesidade, parece ter uma relação paradoxal com a carga aterosclerótica, o que pode justificar algumas limitações da estimativa com base em scores clínicos. A diabetes mellitus, por outro lado, foi um dos preditores clínicos mais importantes, funcionando como modelo de doença coronária mais avançada, útil para avaliar o desempenho dos diferentes índices de carga aterosclerótica. Dada a elevada prevalência de placas ateroscleróticas identificáveis por angio TC na árvore coronária, torna-‐se importante desenvolver ferramentas que permitam quantificar a carga aterosclerótica e assim identificar os indivíduos que poderão eventualmente beneficiar de medidas de prevenção mais intensivas. Com este objectivo, foi desenvolvido um índice de carga aterosclerótica que reúne a informação global acerca da localização, do grau de estenose e do tipo de placa, obtida pela angio TC cardíaca, o CT--‐LeSc. Este score poderá vir a ser uma ferramenta útil para quantificação da carga aterosclerótica coronária, sendo de esperar que possa traduzir a informação prognóstica da angio TC cardíaca. Por fim, o conceito de árvore coronária vulnerável poderá ser mais importante do que o da placa vulnerável e a sua identificação pela angio TC cardíaca poderá ser importante numa estratégia de prevenção mais avançada. Esta poderá permitir personalizar as medidas de prevenção primária, doseando melhor a sua intensidade em função da carga aterosclerótica, podendo esta vir a constituir uma das mais importantes indicações da angio TC cardíaca no futuro.---------------- ABSTRACT Despite the significant advances made possible in recent years in the field of pharmacology and diagnostic tests, acute yocardial infarction and sudden cardiac death remain the first manifestation of coronary atherosclerosis in a significant proportion of patients, as many were previously asymptomatic. Traditionally, the diagnostic exams employed for the evaluation of possible coronary artery disease are based on the documentation of myocardial ischemia and, in this way, they are linked to the presence of obstructive coronary stenosis. Nonobstructive coronary lesions are also frequently involved in the development of coronary events. Although the absolute risk of becoming unstable per plaque is higher for more obstructive and higher burden plaques, these are much less frequent than nonobstructive lesions and therefore, in terms of probability for the patient, coronary events are often the result of rupture or erosion of the latter ones. Recent advanced intracoronary imaging studies provided evidence that although it is possible to identify some features of vulnerability in plaques associated with subsequente development of coronary events, the sensitivity and sensibility are very limited for clinical application. More important than the individual risk associated with a certain plaque, for the patient it might be more important the global risk of the total coronary tree, as reflected by the sum of the diferent probabilities of all the lesions, since the higher the coronary Atherosclerotic burden, the higher the risk for the patient. Cardiac CT or Coronary CT angiography is still a young modality. It is the most recente noninvasive imaging modality in the study of coronary artery disease and its development was possible due to important advances in multidetector CT technology. These allowed significant improvements in temporal and spatial resolution, leading to better image quality and also some impressive reductions in radiation dose. At the same time, the increasing experience with this technique lead to a growing body of scientific evidence, making cardiac CT a robust imaging tool for the evaluation of coronary artery disease and increased its clinical indications. More recently, several publications documented its prognostic value, marking the transition of cardiac CT to adulthood. Besides being able to exclude the presence of coronary artery disease and of obstructive lesions, Cardiac CT allows also the identification of nonobstructive lesions, making this a unique tool in the field of noninvasive imaging modalities. By evaluating both obstructive and nonobstructive lesions, cardiac CT can provide for the quantification of total coronary atherosclerotic burden, and this can be useful to stratify the risk of future coronary events. In the present work, it was possible to identify significant demographic and clinical predictors of a high coronary atherosclerotic burden as assessed by cardiac CT, but with modest odds ratios, even when the individual variables were gathered in clinical scores. Among these diferent clinical scores, the performance was better for the Heartscore, a cardiovascular risk score. This modest performance underline the limitations on predicting the presence and severity of coronary disease based only on clinical variables, even when optimized together in risk scores, One of the classical risk factors, obesity, had in fact a paradoxical relation with coronary atherosclerotic burden and might explain some of the limitations of the clinical models. On the opposite, diabetes mellitus was one of the strongest clinical predictors, and was considered to be a model of more advanced coronary disease, useful to evaluate the performance of diferent plaque burden scores. In face of the high prevalence of plaques that can be identified in the coronary tree of patients undergoing cardiac CT, it is of utmost importance to develop tools to quantify the total coronary atherosclerotic burden providing the identification of patients that could eventually benefit from more intensive preventive measures. This was the rational for the development of a coronary atherosclerotic burden score, reflecting the comprehensive information on localization, degree of stenosis and plaque composition provided by cardiac CT – the CT-LeSc. This score may become a useful tool to quantify total coronary atherosclerotic burden and is expected to convey the strong prognostic information of cardiac CT. Lastly, the concept of vulnerable coronary tree might become more important than the concept of the vulnerable plaque and his assessment by cardiac CT Might become important in a more advance primary prevention strategy. This Could lead to a more custom-made primary prevention, tailoring the intensity of preventive measures to the atherosclerotic burden and this might become one of the most important indications of cardiac CT In the near future.

Immunohistochemistry detection of putative miR-200c and miR-203 targets in breast cancer patients

Part of this thesis will be published in the following: Gomes, B.C., Santos, B. 2015. Methods for studying microRNAs expression and their targets in formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) breast cancer tissues. In Methods in Molecular Biology: Cancer Drug Resistance (Rueff, J. & Rodrigues, A.S. eds), Springer Protocols.

Carbon dots: nanopartículas de carbono fluorescentes para marcação e visualização de células

A imagiologia por fluorescência é uma técnica extremamente útil em investigação biomédica. Actualmente existe uma vasta gama de fluoróforos disponíveis para marcação por fluorescência. Contudo estes marcadores possuem limitações que condicionam a sua aplicação em sistemas biológicos. As nanopartículas de carbono fluorescentes (CNPs) constituem uma recente classe de marcadores fluorescentes com elevada biocompatibilidade. O objectivo deste trabalho consistiu em produzir de CNPs através de métodos simples, a sua caracterização e aplicação como marcadores celulares para visualização de células em microscopia de fluorescência. Inicialmente foram produzidas nanopartículas (NPs) seguindo métodos mencionados na literatura. Seguidamente foram produzidas CNPs a partir de PAA, por via hidrotérmica, e a partir da carbonização de grãos de cortiça para as quais foi feito um estudo do efeito da variável temperatura de carbonização. Das amostras produzidas, nove foram devidamente estudadas. A espectroscopia de absorção no UV-Vis revelou perfis de absorção característicos para este tipo de NPs. A emissão de fluorescência das CNPs caracterizadada por espectroscopia de fluorescência evidenciou comportamentos emissivos típicos destas NPs tais como dependência do máximo de emissão com o comprimento de onda de excitação. A intensidade da fluorescência das CNPs sintetizadas por via hidrotérmica é, em geral, maior com rendimentos quânticos de fluorescência a variar entre 4 e 11%. Os rendimentos quânticos das CNPs produzidas por carbonização variam entre 2 e 5%. As imagens de microscopia electrónica demonstram que as CNPs possuíam formas esféricas. Os tamanhos determinados por SEM, TEM e DLS revelaram que as dimensões das NPs caem entre os 2 e 150nm. Por DRX constatou-se que as CNPs possuem uma estrutura atómica desorganizada. A análise FTIR mostrou que as amostras de CNPs produzidas a partir de macromoléculas pelo método hidrotérmico possuíam uma grande quantidade de precursor não degradado. Para as restantes CNPs foi verificada a presença de grupos funcionais polares que lhes conferem solubilidade em meio aquoso. Com 1H-RMN verificou-se uma diminuição de grupos alifáticos e aumento de grupos aromáticos nas CNPs de cortiça carbonizada, com o aumento da temperatura de carbonização. O potencial ζ da amostra obtida com maior temperatura de carbonização foi -25,7mV. Nos estudos in vitro realizados apenas as NPs produzidas a partir de ácido cítrico e etilenodiamina por via hidrotérmica marcaram eficazmente as linhas celulares de osteoblastos e de fibroblastos. A eficiência da marcação aparenta ser dependente do tempo de incubação com CNPs.

Effects of ocean acidification on the swimming ability, development and biochemical responses of sand smelt larvae

Ocean acidification, recognized as a major threat to marine ecosystems, has developed into one of the fastest growing fields of research in marine sciences. Several studies on fish larval stages point to abnormal behaviours, malformations and increased mortality rates as a result of exposure to increased levels of CO2. However, other studies fail to recognize any consequence, suggesting species-specific sensitivity to increased levels of CO2, highlighting the need of further research. In this study we investigated the effects of exposure to elevated pCO2 on behaviour, development, oxidative stress and energy metabolism of sand smelt larvae, Atherina presbyter. Larvae were caught at Arrábida Marine Park (Portugal) and exposed to different pCO2 levels (control: ~600μatm, pH=8.03; medium: ~1000μatm, pH=7.85; high: ~1800μatm, pH=7.64) up to 15days, after which critical swimming speed (Ucrit), morphometric traits and biochemical biomarkers were determined. Measured biomarkers were related with: 1) oxidative stress - superoxide dismutase and catalase enzyme activities, levels of lipid peroxidation and DNA damage, and levels of superoxide anion production; 2) energy metabolism - total carbohydrate levels, electron transport system activity, lactate dehydrogenase and isocitrate dehydrogenase enzyme activities. Swimming speed was not affected by treatment, but exposure to increasing levels of pCO2 leads to higher energetic costs and morphometric changes, with larger larvae in high pCO2 treatment and smaller larvae in medium pCO2 treatment. The efficient antioxidant response capacity and increase in energetic metabolism only registered at the medium pCO2 treatment may indicate that at higher pCO2 levels the capacity of larvae to restore their internal balance can be impaired. Our findings illustrate the need of using multiple approaches to explore the consequences of future pCO2 levels on organisms.

Avaliação de modelos de organização e de gestão de tecnologia hospitalar: caso de estudo do Hospital Professor Doutor Fernando Fonseca

O Hospital definido como local de elevada importância devido às caraterísticas e funções que tem, tais como assegurar que consegue receber todos os utentes da sua zona de ação, trata-los com dignidade e dar-lhes as melhores condições de forma rápida e eficaz para que estes consigam recuperar das suas doenças com a maior brevidade. Destes estão dependentes vidas humanas, como tal é de todo relevante ter uma gestão adequada de toda a infra-estrutura para que a eficiência seja alta e se consiga dar mais e melhor a todos os utentes, visto já se ter notado que nem sempre estes tiram o melhor partido das suas capacidades pelas mais diversas razões. Este projeto foi realizado numa parceria com o Hospital Professor Doutor Fernando Fonseca e consistiu em escrutinar dois serviços do hospital, o de tecnologia de informação e a Tomografia Axial Computorizada de imagiologia para perceber quais as falhas destes e como é que aplicando um modelo de gestão de Tecnologia de Informação denominado COBIT adaptado se consegue melhorar os resultados obtidos e as condições dadas pelo hospital. Este estudo permite perceber o porquê e as causas de uma estrutura deste tipo não dar o rendimento esperado e quais as implicâncias disso. Através dos resultados são analisadas os maiores pontos de rutura e retiradas elações sobre as possíveis melhorias a aplicar que a nível tecnológico, de recursos humanos, financeiro e de otimização do risco e melhoramento da eficácia de recursos.

Development of advanced cell/tissue culture systems, based on enhanced polymeric scaffolds and sophisticated bioreactors, for tissue engineering applications

Programa Doutoral em Engenharia Biomédica

Cognitive functioning and efficacy of cognitive intervention in Multiple Sclerosis

Tese de Doutoramento em Psicologia Clínica / Psicologia

Nanotechnological approaches using curcumin and Withania somnifera: neuroprotection and antimicrobial activities

Tese de Doutoramento em Biologia de Plantas

Inactivation of PNKP by mutant ATXN3 triggers apoptosis by activating the DNA damage-response pathway in SCA3.

Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), also known as Machado-Joseph disease (MJD), is an untreatable autosomal dominant neurodegenerative disease, and the most common such inherited ataxia worldwide. The mutation in SCA3 is the expansion of a polymorphic CAG tri-nucleotide repeat sequence in the C-terminal coding region of the ATXN3 gene at chromosomal locus 14q32.1. The mutant ATXN3 protein encoding expanded glutamine (polyQ) sequences interacts with multiple proteins in vivo, and is deposited as aggregates in the SCA3 brain. A large body of literature suggests that the loss of function of the native ATNX3-interacting proteins that are deposited in the polyQ aggregates contributes to cellular toxicity, systemic neurodegeneration and the pathogenic mechanism in SCA3. Nonetheless, a significant understanding of the disease etiology of SCA3, the molecular mechanism by which the polyQ expansions in the mutant ATXN3 induce neurodegeneration in SCA3 has remained elusive. In the present study, we show that the essential DNA strand break repair enzyme PNKP (polynucleotide kinase 3'-phosphatase) interacts with, and is inactivated by, the mutant ATXN3, resulting in inefficient DNA repair, persistent accumulation of DNA damage/strand breaks, and subsequent chronic activation of the DNA damage-response ataxia telangiectasia-mutated (ATM) signaling pathway in SCA3. We report that persistent accumulation of DNA damage/strand breaks and chronic activation of the serine/threonine kinase ATM and the downstream p53 and protein kinase C-d pro-apoptotic pathways trigger neuronal dysfunction and eventually neuronal death in SCA3. Either PNKP overexpression or pharmacological inhibition of ATM dramatically blocked mutant ATXN3-mediated cell death. Discovery of the mechanism by which mutant ATXN3 induces DNA damage and amplifies the pro-death signaling pathways provides a molecular basis for neurodegeneration due to PNKP inactivation in SCA3, and for the first time offers a possible approach to treatment.

Safety and efficacy of coronary stent implantation. Acute and six month outcomes of 1,126 consecutive patients treated in 1996 and 1997

PURPOSE: The authors analyzed the 30-day and 6-month outcomes of 1,126 consecutive patients who underwent coronary stent implantation in 1996 and 1997. METHODS: The 30-day results and 6-month angiographic follow-up were analyzed in patients treated with coronary stents in 1996 and 1997. All patients underwent coronary stenting with high-pressure implantation (>12 atm) and antiplatelet drug regimen (aspirin plus ticlopidine). RESULTS: During the study period, 1,390 coronary stents were implanted in 1,200 vessels of 1,126 patients; 477 patients were treated in the year 1996 and 649 in 1997. The number of percutaneous procedures performed using stents increased significantly in 1997 compared to 1996 (64 % vs 48%, p=0.0001). The 30-day results were similar in both years; the success and stent thrombosis rates were equal (97% and 0.8%, respectively). The occurrence of new Q wave MI (1.3% vs 1.1%, 1996 vs 1997, p=NS), emergency coronary bypass surgery (1% vs 0.6%, 1996 vs 1997, p=NS) and 30-day death rates (0.2% vs 0.5%, 1996 vs 1997, p=NS) were similar. The 6-month restenosis rate was 25% in 1996 and 27% in 1997 (p= NS); the target vessel revascularization rate was 15% in 1996 and 16% in 1997 (p = NS). CONCLUSIONS: Intracoronary stenting showed a high success rate and a low incidence of 30-day occurrence of new major coronary events in both periods, despite the greater angiographic complexity of the patients treated with in 1997. These adverse variables did not have a negative influence at the 6-month clinical and angiographic follow-up, with similar rates of restenosis and ischemia-driven target lesion revascularization rates.

Effect of hormonal changes on corneal biomechanical properties and anterior segment ocular perameters

Dissertação de mestrado em Optometria Avançada

Influence of balloon pressure inflation in patients undergoing primary coronary stent implantation during acute myocardial infarction: a quantitative coronary angiography analysis

OBJECTIVE:To verify the influence of moderate- or high-pressure balloon inflation during primary coronary stent implantation for acute myocardial infarction. METHODS: After successful coronary stent implantation, 82 patients were divided into 2 groups according to the last balloon inflation pressure: group 1 (³12 to <16 atm) and group 2 (³16 to 20 atm), each with 41 cases. All patients underwent late coronary angiography. RESULTS: In group 1, the mean stent deployment pressure was 13.58±0.92 atm, and in the group 2 it was 18.15±1.66 atm. Stents implanted with moderate pressures (³12 to <16 atm) had a significantly smaller postprocedural minimal lumen diameter, compared to with those with higher pressure, with lesser acute gain (2.7± 0.4 mm vs 2.9±04 mm; p=0.004), but the late lumen loss (0,9±0,8 mm vs 0,9±0,6 mm) and the restenosis (22% vs. 17.1%) and target-vessel revascularization rates (9.8% vs 7.3%) were similar between the groups. CONCLUSION: During AMI stenting, the use of high pressures (³16 atm) did not cause a measurable improvement in late outcome, either in the late loss, its index, and the net gain, or in clinical and angiographic restenosis rates.

T-wave alternans: desempenho clínico, limitações, metodologias de análise

Reconhecer com precisão indivíduos com maior risco imediato de morte súbita cardíaca (MSC) ainda é uma questão em aberto. A natureza fortuita dos eventos cardiovasculares agudos não parece se adequar ao conhecido modelo de indução de taquicardia/fibrilação ventricular por um gatilho em sincronia a um substrato arritmogênico estático. Quanto ao mecanismo da MSC, uma instabilidade elétrica dinâmica explicaria melhor a raridade da associação simultânea de um gatilho certo a um substrato cardíaco apropriado. Diversos estudos tentaram medir essa instabilidade elétrica cardíaca (ou um equivalente válido) em uma sequência de batimentos cardíacos no ECG. Dentre os mecanismos possíveis podemos citar o prolongamento do QT, dispersão do QT, potenciais tardios, alternância de onda T ou T-wave alternans (TWA), e turbulência da frequência cardíaca. Este artigo se atém em particular ao papel da TWA no panorama atual da estratificação de risco cardíaco. Os achados sobre TWA ainda são heterogêneos, variando de um desempenho prognóstico muito bom até um quase nulo, dependendo da população clínica observada e protocolo clínico usado. Para preencher as atuais lacunas no conhecimento sobre TWA, profissionais médicos e pesquisadores devem explorar melhor as características técnicas das diversas tecnologias disponíveis para a avaliação de TWA e atentar ao fato de que os valores de TWA respondem a diversos outros fatores, além de medicamentos. Informações sobre mecanismos celulares e subcelulares da TWA estão fora do escopo deste artigo, mas são referenciados alguns dos principais trabalhos sobre este tópico, com o intuito de auxiliar no entendimento dos conceitos e fatos cobertos neste artigo.