Farm animal welfare:Assessing risks attributable to the prenatal environment

An ever-expanding scientific literature highlights the impact of the prenatal environment on many areas of biology. Across all major farmed species, experimental studies have clearly shown that prenatal experiences can have a substantial impact on outcomes relevant to later health, welfare and productivity. In particular, stress or sub-optimal nutrition experienced by the mother during pregnancy has been shown to have wide-ranging and important effects on how her offspring cope with their social, physical and infectious environment. Variation in the conditions for development provided by the reproductive tract or egg, for instance by altered nutritional supply or hormonal exposure, may therefore explain a large degree of variation in many welfare- and productivity-relevant traits. The scientific literature suggests a number of management practices for pre-birth/hatch individuals that could compromise their later welfare. Such studies may have relevance for the welfare of animals under human care, depending on the extent to which real life conditions involve exposure to these practices. Overall, the findings highlight the importance of extending the focus on animal welfare to include the prenatal period, an aspect which until recently has been largely neglected. © 2012 Universities Federation for Animal Welfare The Old School.

Integrating personality research and animal contest theory:Aggressiveness in the green swordtail xiphophorus helleri

Aggression occurs when individuals compete over limiting resources. While theoretical studies have long placed a strong emphasis on context-specificity of aggression, there is increasing recognition that consistent behavioural differences exist among individuals, and that aggressiveness may be an important component of individual personality. Though empirical studies tend to focus on one aspect or the other, we suggest there is merit in modelling both within- and among-individual variation in agonistic behaviour simultaneously. Here, we demonstrate how this can be achieved using multivariate linear mixed effect models. Using data from repeated mirror trials and dyadic interactions of male green swordtails, Xiphophorus helleri, we show repeatable components of (co)variation in a suite of agonistic behaviour that is broadly consistent with a major axis of variation in aggressiveness. We also show that observed focal behaviour is dependent on opponent effects, which can themselves be repeatable but were more generally found to be context specific. In particular, our models show that within-individual variation in agonistic behaviour is explained, at least in part, by the relative size of a live opponent as predicted by contest theory. Finally, we suggest several additional applications of the multivariate models demonstrated here. These include testing the recently queried functional equivalence of alternative experimental approaches, (e.g., mirror trials, dyadic interaction tests) for assaying individual aggressiveness. © 2011 Wilson et al.

Prying into the intimate secrets of animal lives; software beyond hardware for comprehensive annotation in 'Daily Diary' tags

BACKGROUND: Smart tags attached to freely-roaming animals recording multiple parameters at infra-second rates are becoming commonplace, and are transforming our understanding of the way wild animals behave. Interpretation of such data is complex and currently limits the ability of biologists to realise the value of their recorded information.

DESCRIPTION: This work presents Framework4, an all-encompassing software suite which operates on smart sensor data to determine the 4 key elements considered pivotal for movement analysis from such tags (Endangered Species Res 4: 123-37, 2008). These are; animal trajectory, behaviour, energy expenditure and quantification of the environment in which the animal moves. The program transforms smart sensor data into dead-reckoned movements, template-matched behaviours, dynamic body acceleration-derived energetics and position-linked environmental data before outputting it all into a single file. Biologists are thus left with a single data set where animal actions and environmental conditions can be linked across time and space.

CONCLUSIONS: Framework4 is a user-friendly software that assists biologists in elucidating 4 key aspects of wild animal ecology using data derived from tags with multiple sensors recording at high rates. Its use should enhance the ability of biologists to derive meaningful data rapidly from complex data.

Step by step: reconstruction of terrestrial animal movement paths by dead-reckoning

BACKGROUND: Research on wild animal ecology is increasingly employing GPS telemetry in order to determine animal movement. However, GPS systems record position intermittently, providing no information on latent position or track tortuosity. High frequency GPS have high power requirements, which necessitates large batteries (often effectively precluding their use on small animals) or reduced deployment duration. Dead-reckoning is an alternative approach which has the potential to 'fill in the gaps' between less resolute forms of telemetry without incurring the power costs. However, although this method has been used in aquatic environments, no explicit demonstration of terrestrial dead-reckoning has been presented.

RESULTS: We perform a simple validation experiment to assess the rate of error accumulation in terrestrial dead-reckoning. In addition, examples of successful implementation of dead-reckoning are given using data from the domestic dog Canus lupus, horse Equus ferus, cow Bos taurus and wild badger Meles meles.

CONCLUSIONS: This study documents how terrestrial dead-reckoning can be undertaken, describing derivation of heading from tri-axial accelerometer and tri-axial magnetometer data, correction for hard and soft iron distortions on the magnetometer output, and presenting a novel correction procedure to marry dead-reckoned paths to ground-truthed positions. This study is the first explicit demonstration of terrestrial dead-reckoning, which provides a workable method of deriving the paths of animals on a step-by-step scale. The wider implications of this method for the understanding of animal movement ecology are discussed.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições adequadas de abrigo, alimentação e maneio. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições adequadas de abrigo, alimentação e maneio. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos a nós, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições condignas de abrigo e alimentação. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Molecular determinants of virus-like nanoparticle assembly in vitro and in animal cell culture

Tese de doutoramento, Ciências Biotecnológicas (Engenharia Bioquímica), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Inibição da angiogénese em tumores sólidos: aplicação dos lipossomas catiónicos

Este trabalho pretende abordar a aplicabilidade dos lipossomas catiónicos como veículos de terapia anti-angiogénica, bem como verificar o seu efeito em diversos tipos de cancro. O termo angiogénese define-se como o processo de formação de novos vasos a partir de uma vasculatura pré-existente. Este processo é regulado por várias vias de transdução de sinal que envolvem múltiplos fatores como, por exemplo, o VEGF, o mais potente indutor angiogénico conhecido. A angiogénese é essencial para o crescimento tumoral, pois permite um maior aporte de nutrientes e oxigénio para as células hipóxicas do interior do tumor, que se traduz num aumento da proliferação celular. Nos últimos anos, surgiu um grande interesse na capacidade dos lipossomas catiónicos em reconhecer seletivamente as células endoteliais da vasculatura tumoral. A modificação dos constituintes dos lipossomas catiónicos, como por exemplo a inclusão de polietilenoglicol, permite ultrapassar as principais desvantagens da utilização deste tipo de formulações, como a toxicidade e a rápida eliminação do organismo. A utilização de lipossomas catiónicos na veiculação de terapia anti-angiogénica permite uma maior acumulação dos fármacos nas células-alvo, não só aumentando a eficácia terapêutica como reduzindo a toxicidade associada. Esta estratégia poderá revelar-se um enorme passo na terapia contra o cancro, não só na inibição da progressão tumoral como também, em combinação com a quimioterapia convencional, no aumento das taxas de cura.

Drug repurposing in the treatment of Melanoma Brain Metastasis

Dissertação de Mestrado, Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Antifungal nanofibers made by controlled release of sea animal derived peptide

© The Royal Society of Chemistry 2015