Pyruvate kinase and glucose-6-phosphate dehydrogenase deficies and their association with malaria - population genetics and proteomic studies

A malária é reconhecida como uma das principais forças selectivas a actuar na história recente no genoma humano. Inúmeros polimorfismos genéticos têm sido descritos como protectores contra a gravidade da malária, como o alelo HbS (designado de traço falciforme) e o alelo G6PD A- (associado à deficiência de G6PD). Mais recentemente, também a deficiência de PK foi associada com a protecção contra a malária. Evidências desta associação foram obtidas em estudos com modelos de roedor e estudos in vitro utilizando GV humanos deficientes em PK. Até à data, não foram obtidos dados em populações humanas que revelem esta associação: ainda não foi identificada uma variante de PK com uma prevalência elevada em regiões endémicas de malária e não foram identificadas marcas de selecção na região do gene que codifica para a PK (gene PKLR). Além disso, os mecanismos subjacentes à protecção contra a malária por deficiências enzimáticas dos GV não estão bem esclarecidos. Assim, os objectivos do presente estudo foram: investigar os polimorfismos genéticos humanos com associação com a malária em Cabo Verde; pesquisar marcas de selecção da malária na região do gene PKLR em populações Africanas; determinar a frequência da deficiência em PK e identificar uma eventual variante da enzima que possa estar sob selecção positiva em regiões endémicas de malária; avaliar o efeito das duas deficiências enzimáticas (PK e G6PD) na invasão e maturação do parasita em culturas in vitro de Plasmodium usando GV normais e deficientes; e analisar o perfil proteómico de GV infectados e não infectados, normais e com deficiência (em PK e G6PD), bem como de parasitas isolados de GV tanto deficientes como normais. Em Cabo Verde (área epidémica), não foram identificadas marcas de selecção pela malária, através da análise dos vários polimorfismos. No entanto, quando a análise foi realizada em dois países endémicos (Angola e Moçambique), foram detectadas várias marcas de selecção: a genotipagem de microssatélites (STRs) e polimorfismos de base única (SNPs) localizados na vizinhança do gene PKLR revelou uma diferenciação consideravelmente maior entre as populações Africana e Europeia (Portuguesa), do que a diferenciação determinada aquando da utilização de marcadores genéticos neutros. Além disso, uma região genómica de maior amplitude apresentou um Desequilíbrio de Ligação (LD) significativo no grupo de malária não grave (e não no grupo de malária grave), sugerindo que a malária poderá estar a exercer pressão selectiva sobre a região do genoma humano que envolve o gene PKLR. No estudo que incidiu na determinação da prevalência da deficiência de PK no continente Africano (realizado em Moçambique), esta revelou-se elevada - 4,1% - sendo o valor mais elevado descrito até ao momento a nível mundial para esta enzimopatia. Na pesquisa de mutações que pudessem estar na causa deste fenótipo (baixa actividade de PK), foi identificada uma mutação não sinónima 829G>A (277Glu>Lys), significativamente associada à baixa actividade enzimática. Esta mutação foi também identificada em Angola, São Tomé e Príncipe e Guiné Equatorial, onde a frequência de portadores heterozigóticos foi entre 2,6 e 6,7% (valores que se encontram entre os mais elevados descritos globalmente para mutações associadas à deficiência em PK). Não foi possível concluir acerca da associação entre a deficiência de PK e o grau de severidade da malária e da associação entre o alelo 829A e a mesma, devido ao baixo número de amostras. Os resultados dos ensaios de invasão/maturação do parasita sugeriram que, nos GV com deficiência de PK ou G6PD, a invasão (onde está envolvida a membrana do GV hospedeiro e o complexo apical do parasita) é mais relevante para a eventual protecção contra a malária do que a maturação. Os resultados da análise proteómica revelaram respostas diferentes por parte do parasita nas duas condições de crescimento (GV com deficiência de PK e GV com deficiência de G6PD). Esta resposta parece ser proporcional à gravidade da deficiência enzimática. Nos parasitas que cresceram em GV deficientes em G6PD (provenientes de um indivíduo assintomático), a principal alteração observada (relativamente às condições normais) foi o aumento do número de proteínas de choque térmico e chaperones, mostrando que os parasitas responderam às condições de stress oxidativo, aumentando a expressão de moléculas de protecção. Nos parasitas que cresceram em condições de deficit de PK (GV de indivíduo com crises hemolíticas regulares, dependente de transfusões sanguíneas), houve alteração da expressão de um maior número de proteínas (relativamente ao observado em condições normais), em que a maioria apresentou uma repressão da expressão. Os processos biológicos mais representados nesta resposta do parasita foram a digestão da hemoglobina e a troca de proteínas entre hospedeiro e parasita/remodelação da superfície do GV. Além disso, uma elevada percentagem destas proteínas com expressão alterada está relacionada com as fendas de Maurer, que desempenham um papel importante na patologia da infecção malárica. É colocada a hipótese de que a protecção contra a malária em GV deficientes em PK está relacionada com o processo de remodelação da membrana dos GV pelo parasita, o que pode condicionar a invasão por novos parasitas e a própria virulência da malária. Os resultados da análise do proteoma dos GV contribuirão para confirmar esta hipótese.

Tratamento anaeróbio de esgoto e sua eficiência na redução da viabilidade de ovos de helmintos

O presente trabalho tem como objetivo determinar a prevalência e a viabilidade de ovos e larvas de helmintos e cistos de protozoários presentes em biossólido e em esgoto submetido ao tratamento anaeróbio em estações de tratamento de esgoto onde são empregados reatores anaeróbios de lodo fluidizado (RALF), na região metropolitana de Curitiba, Paraná. Os parasitos presentes no esgoto e no lodo foram helmintos: Ascaris sp (85%), Toxocara sp (5,5%), Trichuris sp (4,5%), Hymenolepis diminuta (3,7%), H. nana (1%) e Taenia sp (0,4%), Protozoários: Isospora sp, Entamoeba coli, Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Endolimax nana. Houve diferença significativa quanto ao número de ovos viáveis de helmintos presentes no material de quatro estações estudadas. A redução da viabilidade dos ovos de helmintos variou de 59,7 a 93%. No tratamento biológico baseado na digestão anaeróbia a eficácia depende do tempo e da temperatura. Novos tratamentos higienizantes são necessários para a utilização do lodo produzido por digestão anaeróbia na reciclagem em agricultura ou para outros objetivos visando reduzir o risco para saúde humana e animal.

Efeitos da ciclosporina A e betametasona na toxocaríase murina experimental

Estudou-se o efeito de ciclosporina A ou betametasona em camundongos experimentalmente infectados por larvas de Toxocara canis administrados 15 dias antes ou 45 dias após infecção por esse ascarídeo. Nos animais infectados determinou-se a cinética da resposta humoral por IgG 60 e 90 dias após infecção por meio de pesquisa de anticorpos anti-Toxocara, utilizando teste imunoenzimático, em amostras de sangue obtidas por punção do plexo orbitário. No 90º dia após a infecção todos os animais sobreviventes foram sacrificados e submetidos a digestão ácida da carcaça, pulmões, fígado e cérebro para recuperação de larvas de Toxocara canis encistadas nesses órgãos. Observou-se retardo na produção de anticorpos IgG anti-Toxocara nos animais tratados com ciclosporina A ou betametasona 15 dias antes da infecção, além de aumento significativo na quantidade de larvas de Toxocara canis recuperadas no grupo de animais que foi tratado com ciclosporina A 15 dias antes da infecção pelo ascarídeo.

Reologia de materiais compósitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Avaliação da bioacessibilidade de compostos antioxidantes em variedades de maçã produzidas em Portugal

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Tecnologia e Segurança Alimentar

Controle óptimo de fluidos não newtonianos

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Matemática

Potencial de valorização de resíduos da concentração de minérios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

Contributo para o estudo de tratamento de gorduras em ETAR urbanas

A quantidade de gorduras presente nas águas residuais urbanas tem vindo a aumentar significativamente nos últimos anos devido ao crescimento urbano e ao desenvolvimento industrial, podendo representar cerca de 30 a 40% da carência química de oxigénio total afluente às estações de tratamento de águas residuais (ETAR). A remoção das gorduras a montante do tratamento biológico é fundamental para o seu bom funcionamento uma vez que a sua presença é responsável por potenciar vários problemas, incluindo a diminuição da transferência de oxigénio com a consequente redução da eficiência do tratamento. No entanto, as eficiências de remoção dos desengorduradores são reduzidas, normalmente inferiores a 20%, o que faz com que esta etapa deva ser otimizada. Apesar da deposição em aterro de resíduos sólidos urbanos das gorduras geradas na ETAR constituir uma prática comum, não constitui uma solução ambiental a preconizar, sendo expectável a sua interdição a prazo devendo, consequentemente, procurar-se outras soluções para a sua eliminação. Sendo as gorduras constituídas principalmente por água e matéria orgânica, os tratamentos mais comummente utilizados baseiam-se essencialmente nestas suas características, tendo vindo a ser desenvolvidos vários processos de tratamento biológico de gorduras, quer por via aeróbia, quer por via anaeróbia. Estes processos, que se localizam preferencialmente nas próprias ETAR, permitem tratar as gorduras com o objetivo de introduzir os subprodutos gerados (efluente tratado e lamas) novamente na linha de tratamento. A realização de um inquérito a várias ETAR em Portugal, permitiu constatar que acima de 2000 h.e. a maioria das instalações inclui uma operação de remoção de gorduras através de órgãos equipados com pontes raspadoras, que a deposição em aterro continua a ser o destino final mais utilizado e que a co-digestão em ETAR que incluam a estabilização biológica de lamas na linha de tratamento, é uma solução comummente adotada.

Estudos cinéticos em reacções de hidrólise enzimática de proteínas acelerada por ultrasons

No decorrer do trabalho experimental que originou esta dissertação efectuaram-se vários estudos com o intuito de estudar cineticamente a reacção de hidrólise enzimática de proteínas acelerada por ultrasons. Utilizaram-se quatro proteínas diferentes: albumina sérica bovina (BSA), anidrase carbónica, ovalbumina e α-lactoalbumina que foram digeridas com tripsina. No sentido de monitorizar em tempo real a reacção de hidrólise recorreu-se a espectrofotometria ultravioleta-visivel, utilizando tecnologia NanoDrop® ND-1000, com base nas características físico-químicas das cadeias polipeptídicas, bem como à incorporação de um corante extrínseco através do ensaio de Bradford. Efectuaram-se igualmente estudos de espectrofotometria de fluorescência, também através da tecnologia NanoDrop® ND-3300, por incorporação de um fluoróforo extrínseco, SYPRO® Orange, à estrutura proteica. Para além dos ensaios espectrofotométricos, recorreu-se a uma nova metodologia de quantificação proteica através da marcação isotópica com oxigénio 18O acoplada a jusante com espectrometria de massa MALDI-TOF-MS. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que através do protocolo testado de digestão enzimática de proteínas acelerada por ultrasons não foi possível monitorizar em tempo real a reacção, quer por espectrofotometria de UV-Vis, quer por espectrofotometria de fluorescência através do fluoróforo SYPRO® Orange. No que diz respeito à marcação isotópica por 18O também não foi possível efectuar qualquer estudo cinético, uma vez que esta metodologia apenas permite a quantificação relativa das amostras proteicas.

Influência dos aditivos de panificação na bioacessibilidade dos minerais do pão de trigo

O uso de aditivos na panificação tem-se intensificado nos últimos anos, contudo não são conhecidos os seus efeitos na bioacessibilidade/biodisponibilidade dos nutrientes e em particular dos minerais, do pão. O presente estudo teve por objetivo estudar a influência dos aditivos de uso corrente na panificação,nomeadamente o E300, E471, E472e e E322, sobre a bioacessibilidade dos minerais Zn, Fe, Mg, Ca e K, do pão de trigo. Para tal, formularam-se 13 pães com a mesma receita base, variando a adição e conjugação dos aditivos referidos. Para quantificar o total de minerais dos pães, as amostras foram digeridas por via seca e analisadas por ICP-OES. Para quantificar apenas a fração bioacessivel, as amostras foram sujeitas a uma simulação da digestão gastrointestinal (digestão in vitro), centrifugadas, tendo os sobrenadantes sido igualmente digeridos por via seca e analisados por ICP-OES. Os resultados mostraram que o total de minerais nos pães não se alterou de forma significativa com os aditivos utilizados, com exceção dos pães que possuiam na sua formulação E472e, que apresentaram um incremento de cálcio proveniente da constituição do aditivo. Relativamente ao efeito dos aditivos sobre a bioacessibilidade dos minerais verificou-se dos minerais Zn, Ca, Mg e K, a bioacessibilidade do Ca foi a mais afetada pela presença dos aditivos e a do K a menos afetada. O E300 isoladamente exerceu um efeito positivo sobre a bioacessibilidade do Zn e não afetou significativamente a bioacessibilidade do Mg e do K. O E472e foi o aditivo que afetou de forma mais negativa a biodisponibilidade do Zn, possivelmente devido ao seu teor em Ca. O E471, o E472e e o E322 diminuíram a bioacessibilidade do Mg. Para o Ca, todos os aditivos afetaram a sua solubilização.

Impactes da presença de água do Estuário do Rio Tejo em ETAR. Caso de estudo - ETAR do Seixal

Em zonas costeiras, é frequente ocorrer infiltrações de águas salinas na rede de drenagem. Tais infiltrações originam efeitos adversos nas estações de tratamento de águas residuais. Problemas no tratamento biológico e na decantação secundária, inibição da digestão anaeróbia e degradação da qualidade do biogás, formação de precipitados na etapa da digestão anaeróbia e na desidratação, dificuldades no espessamento e desidratação de lamas, oxidação dos materiais e dos equipamentos provocada pelos cloretos e a corrosão do betão devido à formação do ácido sulfúrico a partir do sulfídrico são os principais impactes decorrentes do tratamento de águas com elevada salinidade. O presente trabalho, incidiu a sua análise sobre o Interceptor do Seixal, Amora e Arrentela visto considerar-se que estes são focos de intrusão salina e onde a equipa da SIMARSUL crê conseguir tomar as medidas mais efectivas de atenuação do problema actual. Pela análise dos interceptores da Amora, Seixal e Arrentela compreendeu-se que tais infiltrações se deviam essencialmente aos seguintes factores (1) estado de degradação avançado no betão constituinte das caixas de visita, (2) entregas da rede em baixa e (3) ausência ou mau funcionamento da válvula de maré instalada na descarga de emergência. As principais medidas identificadas no plano de acção de modo a minimizar as intrusões salinas são (1) Alteração ou Substituição das válvulas marés, (2) Realização de uma inspecção vídeo com o objectivo de compreender o estado de conservação dos colectores, (3) Investimento para melhoria da infraestrutura de modo a não permitir infiltrações. Todas estas medidas deverão ser devidamente articuladas com a Câmara Municipal do Seixal, para que esta participe na resolução das problemáticas relacionadas com a rede em baixa.

O desperdício alimentar de produtos hortofrutícolas. Caso de estudo - Pêra Rocha do Oeste

Esta dissertação debruça-se sobre a problemática do desperdício alimentar, o estudo das causas associadas e possíveis acções de minimização fundamentais à redução do desperdício alimentar e ao aperfeiçoamento da sustentabilidade da cadeia alimentar. O estudo foca-se no desperdício alimentar ocorrido na etapa de produção e distribuição do sector hortofrutícola, mais concretamente o estudo do desperdício alimentar associado a um fruto de excelência no nosso País, a Pêra Rocha do Oeste. O desenvolvimento desta dissertação teve em consideração a revisão da literatura, análise da legislação em vigor e os resultados obtidos pela realização de entrevistas a duas empresas do sector da distribuição e retalho da Pêra Rocha do Oeste. Este instrumento de análise permitiu identificar os principais problemas e definir acções estratégicas a adoptar. Das várias causas detectadas como potenciais responsáveis pelo desperdício alimentar verificado na etapa de distribuição do sector hortofrutícolas destaca-se o desperdício associado ao calibre, danos físicos ou elevado estado de maturação, heterogeneidade das condições organolépticas, principalmente. Assim, da análise à legislação constata-se que a comercialização de calibres muito pequenos e muito grandes possibilitam escoar uma grande parte da Pêra Rocha do Oeste que fica no pomar. Por outro lado, o desenvolvimento de acções de sensibilização aos produtores para uma melhor colheita, bem como a atenção redobrada no transporte, também reduz os desperdícios verificados por danos físicos causados. Por fim, e já nas centrais de recolha, bons métodos de calibração, embalamento e conservação em atmosfera controlada visam o prolongamento do tempo de vida do fruto e consequente diminuição do desperdício associado nesta etapa. Relativamente a frutos que não reúnam as condições para comercialização, existem já algumas formas para escoar estes frutos tais como: envio da Pêra Rocha do Oeste para a indústria de transformação para ser utilizada na produção de sumos, néctares, iogurtes, doces, compotas, purés e ainda uma parte que é usada em produtos gourmet como licores e vinagre de Pêra Rocha do Oeste. Existem ainda fruta que não é adequada ao consumo humano e por isso é encaminhada para alimentação animal e para digestão anaeróbia com recuperação de energia na forma de biogás ou ara processos de compostagem. Como principais medidas de minimização a adoptar, evidencia-se: o desenvolvimento de melhores técnicas de produção e colheita por parte do produtor, expansão de mercados secundários para escoar produtos que não reúnam os padrões requeridos, incentivo para a doação a instituições de caridade e famílias desfavorecidas, aperfeiçoamento dos processos de processamento dos alimentos, novas formas de apresentação dos alimentos, armazenamento e acondicionamento mais eficazes, maior inspecção e controlo dos desperdícios, limitar opções de menu e flexibilizar os tamanhos das porções no sector da restauração e oferecer a opção para que os clientes levem as compras para casa. Por fim e no consumidor final, incentivar o planeamento das listas de compras e das refeições diárias, comprar directamente ao produtor produtos de grande qualidade mas de formatos e texturas diferente, acondicionar e armazenar correctamente as sobras, usar as mesmas em novas receitas e compreender melhor as datas de validade. Assim, as medidas de acção traduzem uma proposta do que se considera necessário realizar para resolver o problema do desperdício alimentar verificado ao longo de toda a cadeia alimentar. Os resultados desta dissertação revestem-se de particular importância no âmbito nacional, podendo ser adoptados em países que apresentam problemas semelhantes.

Contributo para a avaliação da viabilidade do aproveitamento do biogás produzido em digestores anaeróbios a frio para a produção de energia elétrica

Numa sociedade com elevado consumo energético a escassez de combustíveis fósseis é cada vez mais preocupante, assim como a poluição atmosférica resultante da sua utilização, há portanto uma necessidade crescente de recorrer a energias renováveis. A digestão anaeróbia de lamas é um processo de estabilização de lamas, que é vulgarmente utilizado nas ETAR e tem como produtos finais lama digerida e biogás. Dadas as características do biogás é possível ser utilizado para produção de energia. Neste âmbito, a presente dissertação aborda teoricamente a digestão anaeróbia, o biogás e as tecnologias de produção de energia. Tem como primeiro objetivo a avaliação da viabilidade do aproveitamento do biogás produzido nos digestores anaeróbios para produção de energia elétrica em casos de estudo específicos, mais concretamente nas ETAR de Fernão Ferro e Zona Industrial da Autoeuropa, tendo-se concluído que o aproveitamento estudado não se demonstrou viável. Um segundo objetivo é a comparação entre o funcionamento da digestão anaeróbia de lamas das ETAR de Fernão Ferro, Zona Industrial da Autoeuropa, Quinta do Conde, Seixal e Sesimbra (cinco casos de estudo). A proposta de uma folha de cálculo como contributo para avaliação da viabilidade do aproveitamento do biogás produzido em digestores anaeróbios a frio, idêntica à utilizada para a avaliação nas ETAR de Fernão Ferro e Zona Industrial da Autoeuropa, constitui o terceiro objectivo desta dissertação. Pretende-se que esta ferramenta seja abrangente e versátil com um propósito de ser utilizada como guia de cálculo aplicável a qualquer caso de digestão anaeróbia a frio para venda da energia elétrica. A referida folha de cálculo é estruturada por Condições de Exploração, Custos de Investimento, Custos de Operação/Manutenção e Balanço Económico.

Design e fabrico de novos eléctrodos impressos em papel para desenvolvimento de biossensores enzimáticos com aplicações biomédicas

Num mundo em crescente evolução é necessário tentar melhorar as condições de saúde global. Um factor importante para a prevenção e tratamento de doenças é o seu correcto diagnóstico. Uma vez que nem todos os países têm a mesma capacidade económica, existe a necessidade de se criar testes rápidos e baratos que possam ser acessíveis no mundo inteiro. Os point-of-care tests, como é o caso dos biossensores de glucose vastamente utilizados na monitorização da diabetes, apresentam uma solução para este problema. Os biossensores impressos em papel, em particular, são uma ferramenta que pode vir a ser muito útil na construção destes testes rápidos tornando-os mais “amigos do ambiente” e reduzindo os seus custos. O objectivo deste trabalho foi desenvolver biossensores enzimáticos, de segunda geração, impressos em papel e baseados na enzima glucose oxidase, para a detecção da glucose. Inicialmente foi feito um estudo de possíveis mediadores a utilizar, tendo-se escolhido o ferroceno por apresentar um limite de detecção adequado, ter apresentado um valor de potencial de redução relativamente baixo, 0.232 V vs pseudo ref. Ag/AgCl, ser um composto fácil de obter e com custos reduzidos. Os dispositivos baseiam-se em canais microfluídicos, eléctrodos e ligações eléctricas fabricadas em substrato de papel, utilizando as técnicas de impressão a cera, screen printing e inkjet printing. O circuito constituinte destes dispositivos foi feito recorrendo a tintas condutoras, sendo que, à tinta utilizada para o eléctrodo de trabalho foi incorporado o ferroceno. Sobre o eléctrodo de trabalho foi impressa glucose oxidase, utilizando a técnica de inkjet printing. Os eléctrodos fabricados apresentaram resposta à glucose, muito embora com baixa reprodutibilidade, podendo esta ser causada pela falta de controlo na preparação dos mesmos (manufactura manual e variabilidade da viscosidade da pasta usada no eléctrodo de trabalho). A técnica de inkjet printing em enzimas é ainda muito recente, existindo ainda alguns aspectos, como o seu efeito na actividade da enzima, que não foram avaliados neste projecto, mas que no futuro deverão ser estudados. Podemos concluir que, os eléctrodos deram uma resposta electroquímica consistente à adição de glucose, 8 mM- 30 mM, sendo que os mesmos foram reconhecidos no glucómetro comercial TRUETrackTM blood glucometer; no entanto, os valores de corrente dos dispositivos estavam abaixo do limite de detecção do instrumento.

Infecção natural de Lutzomyia (Lutzomyia) longipalpis (Diptera: Psychodidae) por Leishmania infantum chagasi em flebotomíneos capturados no município de Janaúba, Estado de Minas Gerais, Brasil

INTRODUÇÃO: A leishmaniose visceral tem sido notificada em quase todos os estados do Brasil, e principalmente no norte de Minas Gerais, onde a doença é endêmica. Este estudo visou detectar a infecção natural de Lutzomyia longipalpis e identificar através da técnica de PCR/RFLP a espécie de Leishmania encontrada nos flebotomíneos do município de Janaúba. MÉTODOS: Utilizando-se armadilhas luminosas, foram capturadas 1.550 fêmeas de L. longipalpis, que agrupadas em pool de 10 exemplares foram submetidas à extração e amplificação de DNA, através das técnicas de PCR genérico e cacofonia. RESULTADOS: Dos 155 pools, seis apresentaram-se positivos para Leishmania sp., sendo a taxa de infecção do município de 3,9%. Através da PCR/RFLP determinou-se que o padrão de digestão das amostras positivas foi semelhante ao da cepa referência Leishmania chagasi (MHOM/BR/74/PP75). CONCLUSÕES: A detecção de infecção natural associada a estudos sobre a epidemiologia da LV sugere que L. longipalpis esteja envolvida na transmissão de L. infantum chagasi em Janaúba, principalmente nas áreas de intensa transmissão de LV.