Development of a Novel Assay for the Detection of Active Neutrophil Elastase in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease

Neutrophil elastase (NE), a biomarker of infection and inflammation, correlates with the severity of several respiratory diseases including chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, it’s detection and quantification in biological samples is confounded by a lack of reliable and robust methodologies. Standard assays using chromogenic or fluorogenic substrates are not specific when added to complex clinical samples containing multiple proteolytic and hydrolytic enzymes which have the ability to hydrolyse the substrate, thereby resulting in an over-estimation of the target protease. Furthermore, ELISA systems measure total protease levels which can be a mixture of latent, active and protease-inhibitor complexes. Therefore, we have developed a novel immunoassay (ProteaseTag™ Active NE Immunoassay) which is selective and specific for the capture of active NE in sputum and Bronchoalveolar Lavage (BAL) in patients with COPD. The objective of this study was to clinically validate ProteaseTag™ Active NE Ultra Immunoassay for the detection of NE in sputum from COPD patients. 20 matched sputum sol samples were collected from 10 COPD patients (M=6, F=4; 73 ± 6 years) during stable and exacerbation phases. Samples were assayed for NE activity utilising both ProteaseTag™ Active NE Ultra Immunoassay and a fluorogenic substrate-based kinetic activity assay. Both assays detected elevated levels of NE in the majority of patients (n=7) during an exacerbation (mean=217.2 μg/ml ±296.6) compared to their stable phase (mean=92.37 μg/ml ±259.8). However, statistical analysis did not show this difference to be significant (p=0.07, ProteaseTag™ Active NE Ultra Immunoassay; p=0.06 kinetic assay), most likely due to the low study number. A highly significant correlation was found between the 2 assay types (p≤0.0001, r=0.996). NE as a primary efficacy endpoint in clinical trials or as a marker of inflammation within the clinic has been hampered by the lack of a robust and simple to use assay. ProteaseTag™ Active NE Immunoassay specifically measures only active NE in clinical samples, is quick and easy to use (< 3 hours) and has no dependency on a kinetic readout. ProteaseTag™ technology is currently being transferred to a lateral flow device for use at Point of Care.

Utilisation of a novel ProteaseTag™ activity immunoassay for the specific measurement of neutrophil elastase in BAL from children with cystic fibrosis

Introduction: Neutrophil elastase (NE) is a serine protease implicated in the pathogenesis of several respiratory diseases including cystic fibrosis (CF). The presence of free NE in BAL is a predictor of subsequent bronchiectasis in children with CF (Sly et al, 2013, NEJM 368: 1963-1970). Furthermore, children with higher levels of sputum NE activity (NEa) tend to experience a more rapid decline in FEV1 over time even after adjusting for age, gender and baseline FEV1 (Sagel et al, 2012, AJRCCM 186: 857-865). Its detection and quantification in biological samples is however confounded by a lack of robust methodologies. Standard assays using chromogenic or fluorogenic substrates are not specific when added to complex samples containing multiple proteolytic and hydrolytic enzymes. ELISA systems measure total protein levels which can be a mixture of latent, active and protease-inhibitor complexes. We have therefore developed a novel assay (ProteaseTag™ Active NE Immunoassay), which couples an activity dependent NE-Tag with a specific antibody step, resulting in an assay which is both selective and specific for NEa. Aims: To clinically validate ProteaseTag™ Active NE for the detection of free NEa in BAL from children with CF. Methods: A total of 95 paediatric BAL samples [CF (n=76; 44M, 32F) non-CF (n=19; 12M, 7F)] collected through the Study of Host Immunity and Early Lung Disease in CF (SHIELD CF) were analysed for NEa using ProteaseTag™ Active NE (ProAxsis Ltd) and a fluorogenic substrate-based assay utilising Suc-AAPV-AMC (Sigma). IL-8 was measured by ELISA (R&D Systems). Results were analysed to show comparisons in free NEa between CF and non-CF samples alongside correlations with a range of clinical parameters. Results: NEa measured by ProteaseTag™ Active NE correlated significantly with age (r=0.3, p=0.01) and highly significantly with both IL-8 (r=0.4, p=<0.0001) and the absolute neutrophil count (ANC) (r=0.4, p=<0.0001). These correlations were not observed when NEa was measured by the substrate assay even though a significant correlation was found between the two assays (r=0.8, p<0.0001). A trend towards significance was found between NEa in the CF and non-CF groups when measured by ProteaseTag™ Active NE (p=0.07). Highly significant differences were found with the other inflammatory parameters between the 2 groups (IL-8: p=0.0002 and ANC: p=0.006). Conclusion: NEa as a primary efficacy endpoint in clinical trials or as a marker of inflammation within the clinic has been hampered by the lack of a robust and simple to use assay. ProteaseTag™ Active NE has been shown to be a specific and superior tool in the measurement of NEa in paediatric CF BAL samples (supporting data from previous studies using adult CF expectorated samples). The technology is currently being transferred to a lateral flow device for use at Point of Care. Acknowledgements: This work was supported by the National Children’s Research Centre, Dublin (SHIELD CF) and grants from the Medical Research Council and Cystic Fibrosis Foundation Therapeutics.

Drug induced gingival overgrowth: A role for Protease Activated Receptors?

Background: Protease activated receptors (PAR) belong to a subfamily of G protein coupled receptors. They consist of seven transmembrane domains but are not classical receptors as their agonist is a circulating serine proteinase. This proteinase cleaves an N-terminal extracellular domain of the receptor to reveal a new N-terminal tethered ligand which binds intramolecularly, thus converting an extracellular proteolytic event into a transmembrane signal. Therefore, the cleavage and activation of PARs provide a mechanism whereby proteinases can directly influence the inflammatory response. Gingival hyperplasia or gingival enlargement is a side effect of some drugs such as cyclosporine, a potent immunosuppressant. To date, the potential role of PAR in the inflammation associated with the pathogenesis of gingival overgrowth has not been studied. Objectives: The present study was designed to determine whether proteinases derived from extracts of cyclosporine induced hyperplasia were capable of activating PAR in vitro. Methods: Cell lysates were derived from tissue obtained from gingival overgrowth of patients requiring surgical excision. Cell lines over-expressing PARs were maintained in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), containing 10% foetal calf serum (FCS) in 5% CO2. The cells were treated with gingival overgrowth lysates and agonist stimulated calcium release from the cells was recorded using the Fluo-4-Direct™ Calcium Assay Kit from Invitrogen, according to manufacturer's instructions. Results: Calcium release by activated PAR on tumour cells was detected in those treated with gingival hyperplasia lysates. Samples from healthy gingival fibroblasts did not elicit this response. Conclusions: The identification of mediators of the molecular events central to the inflammatory phenotype elicited by gingival hyperplasia is important. To this end, our experiments show that in vitro, enzymes derived from overgrown gingival tissue are capable of activating PAR and thereby provide evidence for the potential role of PAR in sustaining gingival hyperplasia.

Protease activated receptor 2 expression and functionality in caries

Introduction: Protease activated receptors (PARs) are G-protein-coupled transmembrane receptors that are expressed on many cell types and implicated in various inflammatory processes in vivo. The induction of PAR2 as a result of the inflammatory response associated with dental caries remains to be determined. Objectives: The aim was to localise the expression of PAR2 in human dental pulp from carious teeth and to confirm receptor functionality using an in vitro assay. Methods: Dental pulp sections from decalcified carious teeth were examined by immunocytochemsitry. Membrane preparations from cultured pulp fibroblasts were subject to SDS-PAGE and immunoblotting to confirm fibroblast-associated immunoreactivity. The functionality of PAR2 on dental pulp fibroblasts was studied using calcium imaging in the presence of several potential activators including a PAR2 agonist (PAR2-AP), trypsin and pulpal enzymes from a carious tooth. Results: Immunocytochemistry revealed intense PAR2 immunoreactivity on pulpal fibroblasts subjacent to carious lesions but not in surrounding regions of the dental pulp. Pulp specimens from a dental injury model showed no expression of PAR2, suggesting its expression was related to cellular changes associated with ongoing caries. The localisation of PAR2 staining to pulpal fibroblasts in carious teeth was confirmed by Western blotting which revealed PAR2 immunoreactive bands in membrane fractions prepared from pulp fibroblasts. In functional studies, challenge of cultured pupal fibroblasts with PAR2-AP, trypsin and an extract of proteolytic enzymes from a carious dental pulp, showed specific activation of PAR2. Conclusions: This work demonstrates that PAR2 is functional and inducible in human dental pulp fibroblasts in response to caries and that endogenous pulpal enzymes can activate PAR2.

LL-37 Degradation by GCF: A Role for Porphyromonas gingivalis Proteinases?

Background: LL-37, composed of 37 amino acid residues, is an innate host defence peptide of the cathelicidin family. It is expressed by neutrophils, monocytes and epithelial cells and exhibits both anti-bacterial and immunomodulatory properties. LL-37 is however prone to proteolytic degradation by proteinases, thus potentially limiting its inherent host defence properties in the inflammatory milieu. Objectives: The present study was designed to determine whether LL-37 was degraded by components of gingival crevicular fluid (GCF) from healthy subjects or those with periodontitis. In addition, we aimed to deduce whether degradation of the peptide was accelerated in GCF samples which were determined to be positive for the periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis. Methods: GCF and bacterial plaque samples, pre- and post non-surgical periodontal treatment, were collected from 4 individual sites in patients presenting with advanced periodontitis. In healthy subjects, GCF samples only were collected. Plaque samples were analysed by QPCR for the presence or absence of P. gingivalis. Pooled GCF samples from healthy sites; periodontitis sites which were P. gingivalis negative (Pg-); or periodontitis sites which were P. gingivalis positive (Pg+), were incubated with synthetic LL-37 for 0 – 180 min. The degradation products were then analysed by matrix-assisted laser desorption/ionisation time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). Results: LL-37 was not degraded when incubated with GCF from healthy subjects. In contrast, LL-37 was degraded after 30 min when incubated with Pg- GCF. However degradation of LL-37 was apparent after only 2 min incubation with Pg+ GCF and the parent molecule was almost completely degraded after 30 min. Conclusions: The rapid degradation of LL-37, particularly in Pg+ sites, highlights the limited role which this host defence peptide may play in the presence of biologically active proteinases. It also underscores a potent virulence mechanism of P. gingivalis used to circumvent innate host responses.

mRNA Levels of BACE1 and its interacting proteins, RTN3 and PPIL2, correlate in human post mortem brain tissue

β-Site amyloid precursor protein cleaving enzyme (BACE1) is the rate-limiting enzyme for production of Aβ peptides, proposed to drive the pathological changes found in Alzheimer’s disease (AD). Reticulon 3 (RTN3) is a negative modulator of BACE1 (β-secretase) proteolytic activity, while peptidylprolyl isomerase (cyclophilin)-like 2 (PPIL2) positively regulated BACE1 gene expression in a cell-based assay. This study aimed to analyze RTN3 and PPIL2 mRNA levels in four brain regions from individuals with AD and controls. BACE1 mRNA had been previously quantified in the samples, as had glial fibrillary acidic protein (GFAP) and neuron-specific enolase (NSE), to track changing cell populations in the tissue. mRNA levels in the human post mortem brain tissue were assayed using quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) and qbasePLUS, employing validated stably expressed reference genes. No differences in RTN3 or PPIL2 mRNA levels were found in individuals with AD, compared to controls. Both RTN3 and PPIL2 mRNA levels correlated significantly with BACE1 mRNA and all three showed similar disease stage-dependent changes with respect to NSE and GFAP. These findings indicated that the in vitro data demonstrating an effect of PPIL2 on BACE1 expression have functional relevance in vivo. Further research into BACE1-interacting proteins could provide a fruitful approach to the modulation of this protease and consequently Aβ production.

Aß biology and its contribution to Alzheimer's disease

A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa progressiva patologicamente caracterizada pela presença de placas de amilóide (placas senis) insolúveis e também pela presença de tranças neurofibrilhares,formadas pela proteína Tau hiperfosforiladada. O principal constituinte das placas senis é o peptídeo beta-amilóide (Ab), que deriva do processamento proteolítico da proteína precursora de amilóide de Alzheimer (APP). Embora Ab exista como um agregado pouco solúvel nas placas senis, ele é secretado pelas células como uma molécula solúvel. O Ab “per se” pode afectar o metabolismo da APP. Alguns autores sugerem que o Ab exerce o seu efeito alterando o processamento ou catabolismo da APP, outros sugerem que ele também induz a transcrição da APP, onde aumentando os níveis da APP pode estar a contribuir para a sua própria produção (mecanismo de “feedback” positivo). Assim sendo, torna-se difícil consolidar todas estas observações e identificar as potenciais funções fisiológicas do Ab “in vivo”, ou as consequências da sua produção. Neste trabalho caracterizaram-se os efeitos do Ab no metabolismo da APP. Os nossos estudos revelaram que um dos mecanismos induzidos pelo Ab é a acumulação intracelular do fragmento neuroprotector sAPP (isAPPa) em estruturas com características vesiculares associadas ao citosqueleto. Estudos adicionais em culturas primárias revelaram que o Ab estava a exercer o seu efeito ao nível da secreção vesicular, provavelmente interferindo com o transporte de APP/sAPP ao longo da rede do citosqueleto. Esta hipótese é sustentada pelo facto do Ab estar a afectar a estabilidade e a polimerização de proteínas envolvidas na dinâmica do citosqueleto. Contrariamente a publicações anteriores o Ab não induziu a transcrição da APP, na verdade em culturas primárias neuronais foi observado uma diminuição nos níveis de expressão da APP. Isto foi acompanhado por um aumento nos fragmentos C-terminais da APP (CTFs) e uma diminuição na localização nuclear do seu domínio intracelular (AICD), sugerindo alterações na sinalização nuclear da APP. O Ab pode afectar outras vias de sinalização, particularmente alterando o balanço entre as actividades das proteínas cinases e fosfatases, o que pode ter consequências para o desenvolvimento da doença. Os dados obtidos indicam que o Ab é capaz de inibir a actividade da proteína fosfatase1, a sua importância numa perspectiva de futuras terapias é discutida. Devido à relevância da agregação do Ab para a sua toxicidade, a formação de complexos com proteínas que promovem a sua desagregação/degradação e o seu efeito no processamento da APP foi avaliado. Na presença destes complexos observou-se uma reversão da acumulação isAPP, demonstrando o potencial terapêutico destas proteínas como moduladores do metabolismo da APP. Este trabalho permitiu compreender melhor os mecanismos envolvidos nos efeitos do Ab no processamento da APP e descobrir algumas moléculas que podem ser relevantes numa perspectiva de diagnóstico e terapia na DA.

Diversity of Aeromonas species from different environments in Portugal

Espécies de Aeromonas encontram-se distribuídas por diferentes habitats, estando especialmente relacionadas com ambientes aquáticos. O seu papel em complicações na saúde humana e animal é reconhecido. De facto, não só pelo seu potencial de virulência, mas também pelos determinantes genéticos de resistência a antibióticos que possam conter, estes organismos constituem uma preocupação na medicina humana e veterinária. Assim, é essencial o estudo da diversidade de espécies de Aeromonas bem como explorar as suas características fenotípicas e genéticas que podem conduzir a impactos negativos. A água constitui um importante veículo de transmissão de microrganismos e espécies de Aeromonas estão amplamente distribuídas em águas tratadas e não tratadas. Em Portugal é ainda comum o consumo de águas não tratadas cuja qualidade, na maioria das vezes, não é sujeita a monitorização, como acontece por exemplo, em explorações agrícolas de gestão familiar. Neste estudo, investigou-se a presença de Aeromonas em águas não tratadas para consumo. Estabeleceu-se também uma linha horizontal de colheitas de diferentes amostras de origem agrícola com o intuito de avaliar a possibilidade de a água ser uma das vias de contaminação de culturas agrícolas e animais por espécies de Aeromonas. Obtiveram-se 483 isolados que foram discriminados por RAPD-PCR. 169 estirpes distintas foram identificadas ao nível da espécie por análise filogenética baseada no gene gyrB. Verificou-se uma frequente ocorrência bem como uma diversidade considerável de espécies de Aeromonas. Em alguns casos, as relações genotípicas entre isolados de diferentes amostras eram muito próximas. Adicionalmente, a maioria das amostras continha diferentes espécies e estirpes distintas da mesma espécie. A. media e A. hydrophila foram as espécies mais ocorrentes. Um grupo de isolados apresentou variantes moleculares de gyrB diferente das conhecidas até agora, o que indica que poderão constituir espécies não descritas. O perfil de susceptibilidade da colecção de Aeromonas a diferentes antibióticos foi estabelecido, constituindo um perfil típico do género, com algumas excepções. Estirpes multirresistentes foram encontradas. A presença de genes tet e bla foi investigada por estudos de PCR, hibridação e, em alguns casos, de sequenciação. Como era esperado, cphA/imiS foi o mais detectado. A detecção de integrões fez-se por PCR e hibridação e a sua caracterização foi feita por sequenciação de DNA; a sua ocorrência foi reduzida. A maioria das estirpes sintetizou enzimas extracelulares com actividade lipolítica e proteolítica que potencialmente contribuem para virulência. A análise por PCR e hibridação permitiram a detecção de vários determinantes genéticos que codificam moléculas possivelmente envolvidas em processos patogénicos. Diversas espécies de Aeromonas apresentando características relacionadas com resistência a antibióticos e potencialmente de virulência estão frequentemente presentes em produtos para consumo humano e animal em Portugal. ABSTRACT: Aeromonas spp. are present in a wide range of ecological niches, being mainly related to aquatic environments. Their role in human and animal health complications is recognised. In fact, not only for their putative virulence but also for the antibiotic resistance genetic determinants Aeromonas may harbour, these organisms constitute an issue of concern in human and veterinary medicine. Thus, it is essential to get knowledge on Aeromonas sp. diversity and on their genotypic and phenotypic characteristics that may lead to negative impacts. Water constitutes a good contamination route for microorganisms and Aeromonas are widespread in untreated and treated waters from different sources. In Portugal there is still an extensive use of untreated water which is not regularly monitored for quality. This is often the case in family smallholding farms. In this study untreated drinking and mineral waters were assessed for their content in Aeromonas spp. Furthermore, a sampling scheme was designed to investigate the occurrence and diversity of Aeromonas sp. in different agricultural correlated sources and to assess the possibility of water being the transmission vehicle between those sources. 483 isolates were obtained and discriminated by RAPD-PCR. Identification at the species level for 169 distinct strains was done by gyrB based phylogenetic analysis. Results demonstrated the frequent occurrence and considerable diversity of Aeromonas spp. In some cases, genotypic close relations were found between isolates from different sources. Also, most samples contained different species and distinct strains of the same species. A. media and A. hydrophila were the most occurring. A group of isolates displayed gyrB gene sequences distinct from the previously known, indicating that they may constitute representatives of non-described species. The antibiotic susceptibility profile of the aeromonads collection was established and constituted a typical profile of the genus, although few exceptions. Multiresistance patterns were found. The presence of tet and bla genes was investigated by PCR, hybridisation and, in some cases, sequencing analysis. As expected, cphA/imiS was the most detected. Integrons were screened by PCR and hybridisation and characterised by DNA sequencing; low occurrence was recorded. The bulk of strains was able to produce extracellular enzymes with lipolytic and proteolytic activities, which may contribute to virulence. PCR and hybridisation surveys allowed the detection of distinct genetic determinants coding for molecules putatively involved in pathogenic processes. Diverse Aeromonas sp. presenting distinct antibiotic resistance features and putative virulence traits are frequently present in many sources for human and animal consumption in Portugal.

Evolution and functional relevance of Ataxin-3 paralogues

O gene ataxin-3 (ATXN3; 14q32.1) codifica uma proteína expressa ubiquamente, envolvida na via ubiquitina-proteassoma e na repressão da transcrição. Grande relevância tem sido dada ao gene ATXN3 após a identificação de uma expansão (CAG)n na sua região codificante, responsável pela ataxia mais comum em todo o mundo, SCA3 ou doença de Machado-Joseph (DMJ). A DMJ é uma doença neurodegenerativa, autossómica dominante, de início tardio. O tamanho do alelo expandido explica apenas uma parte do pleomorfismo da doença, evidenciando a importância do estudo de outros modificadores. Em doenças de poliglutaminas (poliQ), a toxicidade é causada por um ganho de função da proteína expandida; no entanto, a proteína normal parece ser, também, um dos agentes modificadores da patogénese. O gene ATXN3 possui dois parálogos humanos gerados por retrotransposição: ataxin-3 like (ATXN3L) no cromossoma X, e LOC100132280, ainda não caracterizado, no cromossoma 8. Estudos in vitro evidenciaram a capacidade da ATXN3L para clivar cadeias de ubiquitina, sendo o seu domínio proteolítico mais eficiente do que o domínio da ATXN3 parental. O objetivo deste estudo foi explorar a origem e a evolução das retrocópias ATXN3L e LOC100132280 (aqui denominadas ATXN3L1 e ATXN3L2), assim como testar a relevância funcional de ambas através de abordagens evolutivas e funcionais. Deste modo, para estudar a divergência evolutiva dos páralogos do gene ATXN3: 1) analisaram-se as suas filogenias e estimou-se a data de origem dos eventos de retrotransposição; 2) avaliaram-se as pressões seletivas a que têm sido sujeitos os três parálogos, ao longo da evolução dos primatas; e 3) explorou-se a evolução das repetições CAG, localizadas em três contextos genómicos diferentes, provavelmente sujeitos a diferentes pressões seletivas. Finalmente, para o retrogene que conserva uma open reading frame (ORF) intacta, ATXN3L1, analisou-se, in silico, a conservação dos locais e domínios proteicos da putativa proteína. Ademais, para este retrogene, foi estudado o padrão de expressão de mRNA, através da realização de PCR de Transcriptase Reversa, em 16 tecidos humanos. Os resultados obtidos sugerem que dois eventos independentes de retrotransposição estiveram na origem dos retrogenes ATXN3L1 e ATXN3L2, tendo o primeiro ocorrido há cerca de 63 milhões de anos (Ma) e o segundo após a divisão Platirrínios-Catarrínios, há cerca de 35 Ma. Adicionalmente, outras retrocópias foram encontradas em primatas e outros mamíferos, correspondendo, no entanto, a eventos mais recentes e independentes de retrotransposição. A abordagem evolutiva mostrou a existência de algumas constrições selectivas associadas à evolução do gene ATXN3L1, à semelhança do que acontece com ATXN3. Por outro lado, ATXN3L2 adquiriu codões stop prematuros que, muito provavelmente, o tornaram num pseudogene processado. Os resultados da análise de expressão mostraram que o gene ATXN3L1 é transcrito, pelo menos, em testículo humano; no entanto, a optimização final da amplificação específica dos transcriptos ATXN3L1 permitirá confirmar se a expressão se estende a outros tecidos. Relativamente ao mecanismo de mutação inerente à repetição CAG, os dois parálogos mostraram diferentes padrões de evolução: a retrocópia ATXN3L1 é altamente interrompida e pouco polimórfica, enquanto a ATXN3L2 apresenta tratos puros de (CAG)n em algumas espécies e tratos hexanucleotídicos de CGGCAG no homem e no chimpanzé. A recente aquisição da repetição CGGCAG pode ter resultado de uma mutação inicial de CAG para CGG, seguida de instabilidade que proporcionou a expansão dos hexanucleótidos.Estudos futuros poderão ser realizados no sentido de confirmar o padrão de expressão do gene ATXN3L1 e de detetar proteína endógena in vivo. Adicionalmente, a caracterização da proteina ataxina-3 like 1 e dos seus interatores moleculares poderá povidenciar informação acerca da sua relevância no estado normal e patológico.

Natural substances and high pressure processing to preserve sea bass

Esta tese teve como objectivo estudar estratégias de conservação de pescado fresco, recorrendo ao uso de extractos e óleos essenciais de plantas e do processamento por alta pressão (HPP), usando filetes de robalo como um caso de estudo modelo. Relativamente aos extractos e óleos essenciais, avaliaram-se as suas propriedades antibacterianas e antioxidantes. Os extractos aquosos quente de poejo e de orégão e o óleo essencial de cravinho apresentaram a maior actividade antioxidante. Os óleos essenciais foram mais eficientes do que os extractos para inibir o crescimento das estirpes bacterianas testadas, tendo-se observado os menores valores de concentração mínima inibitória nos óleos essenciais de orégão, citronela, alho e orégão Espanhol. De seguida, estudou-se o efeito dos óleos essenciais de orégão Espanhol e de limão na conservação de filetes de robalo fresco tendo em conta critérios microbiológicos, químicos, físicos e sensoriais. A aplicação do óleo essencial de orégão Espanhol aumentou o tempo de vida útil dos filetes sob o ponto de vista bacteriano, mas não em termos sensoriais. A combinação dos óleos essenciais de orégão Espanhol e de limão melhorou o efeito antioxidante e reduziu a intensidade do odor e a sua eficácia em relação às Enterobacteriaceae, comparando com o tratamento com óleo essencial de orégão Espanhol per se. No sentido de reduzir o odor conferido pelos óleos essenciais realizou-se um estudo de conservação para avaliar o efeito de películas com óleos essenciais (citronela, alho e tomilho) em filetes de robalo, recorrendo a uma teste de desafio bacteriano. As películas sem óleos essenciais aumentaram o tempo de vida útil sob o ponto de vista bacteriano, mas este efeito não foi observado com a incorporação dos óleos essenciais nas películas. Em relação ao HPP, testaram-se diversas condições (nível de pressão, tempo de pressurização e taxa de pressurização) e avaliaram-se os efeitos na actividade enzimática, na qualidade global e na conservação de filetes de robalo fresco. Em geral, o aumento do nível de pressão e do tempo de pressurização diminuiu a actividade da fosfatase ácida e das enzimas proteolíticas, a carga bacteriana e a capacidade de retenção de água, enquanto que os filetes ficaram mais brancos. O HPP revelou potencial para o desenvolvimento de novos produtos: mais brancos, não translúcidos, mais firmes e com maior tempo de frescura e estabilidade microbiológica. Em conclusão, os óleos essenciais e o HPP têm potencial para conservar pescado fresco, devido aos seus efeitos na qualidade bacteriana. Ainda assim, mais esforços devem ser feitos no sentido de reduzir a transferência de odor dos óleos essenciais para o pescado e os efeitos do HPP no aspecto do pescado e na oxidação lipídica.

Salivary proteomics and peptidomics of type 1 diabetes Mellitus

A Diabetes Mellitus (DM) compreende um conjunto de desordens metabólicas comuns caracterizadas por hiperglicemia, que afeta diferentes órgãos do organismo. Ao longo do tempo, ocorrem danos microvasculares no glomérulo renal, retina e nervos periféricos, bem como doença macrovascular nas artérias. A composição da saliva também é afetada pela DM, com consequências na homeostasia oral. No entanto, o proteoma e o peptidoma salivar têm sido pouco explorados na DM tipo 1 e nas suas complicações crónicas. Tendo em conta o crescente interesse na saliva como fluido diagnóstico, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar os eventos proteolíticos subjacentes à DM tipo 1 e às suas complicações microvasculares, bem como, caracterizar as alterações induzidas pela DM tipo 1 no proteoma e peptidoma salivar. A DM tipo 1 e particularmente as complicações microvasculares associadas modulam o perfil proteolítico dos fluidos biológicos, com diferenças significativas de atividade observadas na urina e saliva, atribuídas principalmente ao complexo Metaloproteinase da Matriz (MMP)-9/lipocalina associada à gelatinase de neutrófilos, aminopeptidase N, azurocidina e calicreína 1. O aumento da atividade proteolítica observado na saliva total dos diabéticos resultou no aumento da percentagem de péptidos, principalmente de um número acrescido de fragmentos de colagénio do tipo I, refletindo possivelmente um estado inflamatório crónico dos tecidos orais e periodontais. O peptidoma também corrobora uma maior suscetibilidade das proteínas salivares, especificamente, das proteínas ricas em prolina básicas (bPRP) 1, bPRP2 e proteínas ricas em prolina ácidas (aPRP) à proteólise, evidenciando a geração de fragmentos de proteínas associadas à ligação a bactérias. A análise do proteoma salivar baseada em iTRAQ mostrou uma sobre-expressão de L-plastina, fator do adenocarcinoma do pâncreas e das proteínas S100-A8 e S100-A9, enfatizando a importância do sistema imune inato na patogénese da DM tipo 1 e das complicações microvasculares associadas. A análise integrada de todas as proteínas expressas diferencialmente entre os pacientes diabéticos com ou sem complicações microvasculares e indivíduos saudáveis foi realizada com o STRING, onde se observam três conjuntos funcionalmente ligados, um compreende a interação entre o colagénio tipo I, colagénio tipo II e MMP-9, um segundo conjunto envolve a MMP-2 e o colagénio de tipo I e um terceiro conjunto composto por proteínas salivares e inflamatórias. Estes conjuntos estão associados com as vias Kegg de interação recetor-matriz extracelular, de adesão focal e migração transendotelial dos leucócitos. Por outro lado, a análise do proteoma e peptidoma salivar destacou potenciais biomarcadores para o diagnóstico e prognóstico da DM tipo 1 e das suas complicações.

Nutritional modulation of innate immune parameters in the epidermal mucus of Senegalese sole (Solea senegalensis)=Influência da dieta nos parâmetros da resposta imunitária inata do muco de linguado (Solea senegalensis)

Dissertação mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, 2008

Nutrition and farming practices as modulators of quality in gilthead seabream (Sparus aurata)

Gilthead seabream is the most important farmed species in the Mediterranean, and knowledge on how common farming practices impact its quality is limited. As such, this Thesis aimed to evaluate how gilthead seabream flesh quality is affected by some of these practices. In Chapter 2, the influence of nutritional factors was evaluated, specifically the high replacement of traditional marine-derived ingredients, both fishmeal and fish oil, with vegetable sources. We have seen that the vegetable-based diets tested did not greatly impact seabream flesh quality, although some alterations were seen in the fatty acid profile of the muscle. However, and despite having caused no alterations in flesh texture, vegetable ingredients reduced the amount of sulphated glycosaminoglycans in the extracellular matrix, affected muscle pH and reduced the activity of proteolytic enzymes. Throughout this Thesis, we measured for the first time the activity of proteolytic enzymes in seabream muscle, and cathepsin B was found to play a pivotal role in post-mortem muscle degradation. In Chapter 3, we evaluated the effect of harvesting and slaughter stress on seabream quality, and contrary to what is seen in most farmed species, our results show that gilthead seabream muscle structure is highly resistant to changes caused by stressful events. Nonetheless, considering that welfare is an increasingly important quality criterion, the use of a zero-withdrawal anaesthetic as a rested harvest technique or even slaughter method could prove valuable to the industry. In Chapter 4, we used maslinic acid as a dietary supplement, to modulate the muscle’s energetic status pre-mortem. As a finishing strategy, maslinic acid failed to increase levels of glycogen and ATP in the muscle. However, supplementation resulted in higher muscle fibre diameter and lower cathepsin B activity, and maslinic acid is likely to be useful to promote growth in this species. In general our Thesis has generated new knowledge to a major challenge facing the aquaculture industry, which is to find a compromise between the trends towards intensive rearing and consumer demand for healthy, high quality seafood being ethically acceptable and having a low impact on the environment.

Cloning and expression in Escherichia coli of full-length complementary DNA coding for human α1-antitrypsin

A cDNA library prepared from human liver was screened for α₁-antitrypsin, a major constituent of plasma which functions as inhibitor of proteolytic enzyms. The library was screened using a 12-base-long synthetic oligodeoxyribonucleotide corresponding to a known DNA fragment of human α₁-antitrypsin and by hybrid-selection of α₁-antitrypsin mRNA.

Peroxide-based hybrid and prodrug antimalarials to deliver cysteine protease inhibitors into the parasitic food vacuole

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014