Molecular and genetic analyses of Fgf signaling during cardiac outflow tract development

Epithelial-mesenchymal tissue interactions regulate the development of derivatives of the caudal pharyngeal arches (PAs) to govern the ultimate morphogenesis of the aortic arch and outflow tract (OFT) of the heart. Disruption of these signaling pathways is thought to contribute to the pathology of a significant proportion of congenital cardiovascular defects in humans. In this study, I tested whether Fibroblast Growth Factor 15 (Fgf15), a secreted signaling molecule expressed within the PAs, is an extracellular mediator of tissue interactions during PA and OFT development. Analyses of Fgf15−/− mouse embryonic hearts revealed abnormalities primarily localized to the OFT, correlating with aberrant cardiac neural crest cell behavior. The T-box-containing transcription factor Tbx1 has been implicated in the cardiovascular defects associated with the human 22q11 Deletion Syndromes, and regulates the expression of other Fgf family members within the mouse PAs. However, expression and genetic interaction studies incorporating mice deficient for Tbx1, its upstream regulator, Sonic Hedgehog (Shh), or its putative downstream effector, Fgf8, indicated that Fgf15 functions during OFT development in a manner independent of these factors. Rather, analyses of compound mutant mice indicated that Fgf15 and Fgf9, an additional Fgf family member expressed within the PAs, genetically interact, providing insight into the factors acting in conjunction with Fgf15 during OFT development. Finally, in an effort to further characterize this Fgf15-mediated developmental pathway, promoter deletion analyses were employed to isolate a 415bp sequence 7.1Kb 5′ to the Fgf15 transcription start site both necessary and sufficient to drive reporter gene expression within the epithelium of the PAs. Sequence comparisons among multiple mammalian species facilitated the identification of evolutionarily conserved potential trans-acting factor binding sites within this fragment. Subsequent studies will investigate the molecular pathway(s) through which Fgf15 functions via identification of factors that bind to this element to govern Fgf15 gene expression. Furthermore, targeted deletion of this element will establish the developmental requirement for pharyngeal epithelium-derived Fgf15 signaling function. Taken as a whole, these data demonstrate that Fgf15 is a component of a novel, Tbx1-independent molecular pathway, functioning within the PAs in a manner cooperative with Fgf9, required for proper development of the cardiac OFT. ^

A novel role for neural crest cells in thymus organogenesis

Classical ablation studies have shown that neural crest cells (NCC) are critical for thymus organogenesis, though their role in this process has never been determined. We have used a mouse model deficient in NCC near the thymus rudiment to investigate the role of NCC in thymus organogenesis. Splotch mice exhibit a lack of NCC migration due to mutation in the gene encoding the transcription factor Pax 3. Homozygous mutants, designated Pax3Sp/Sp, display a range of phenotypes including spina bifida, cardiac outflow tract deformities, and craniofacial deformities. Pax3Sp/Sp, mice have also been reported to have hypoplastic and abnormal thymi, which is consistent with the expected result based on the classical ablation studies. However, in contrast to the dogma, we find that the thymus lobes in Pax3Sp/Sp, mice are even larger in size than those of littermate controls, although they fail to migrate and are therefore ectopic. Differentiation of the thymic epithelial compartments occurs normally, including the ability to import hematopoietic precursors, until the embryos die at embryonic day E13.0. We also investigated the patterning of the third pharyngeal pouch which gives rise to both the thymus and the parathyroid. Using RNA probes to detect expression of transcription factors exclusively expressed in the ventral, thymus- or dorsal, parathyroidfated domains of the E11.5 third pouch, we show that the parathyroid domain is restricted and the thymus-fated domain is expanded in Pax3Sp/Sp, embryos. Furthermore, mixing of the boundary between these domains occurs at E12.0. These results necessitate reconsideration of the previously accepted role for NCC in thymus organogenesis. NCC are not required for outgrowth of the thymus up to E13.0, and most strikingly, we have discovered a novel role for NCC in establishing parathyroid versus thymus fate boundaries in the third pharyngeal pouch. ^

Vocal tract settings in speakers suffering from obstructive sleep apnea síndrome

Automatic systems based on speech signal analysis for the early dete ction of obstructive sleep apnea (OSA) have achieved fairly high performance rates in recent years. However, a satisfactory explanation of these results has not been available. This presentation aims at explaining via an examination of the long-term spectra of OSA patients and normal control speakers these systems’ ability to discover OSA speakers on the base of all-purpose cepstral coefficients. An in terpretation of the long- term spectra in terms of the underlying tract settings suggests that the speech of OSA patients is characterized by a pharyngeal narrowing that may be captured by acoustic cues of the spectral contour of windowed speech frames. A novel interpretation of long-term spectra in terms of the first principal component of the temporal sequence of short-term amplitude-spectra is also discussed.

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO TIPO FACIAL NOS TAMANHOS DOS ESPAÇOS AÉREOS NASO E BUCOFARÍNGE

A variação nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo ocorre devido a fatores genéticos e/ou ambientais. A diminuição no tamanho do espaço aéreo nasofaríngeo, causada pela hipertrofia da tonsila faríngea, tem sido associada a alterações no padrão normal de crescimento craniofacial e a efeitos deletérios na oclusão. O objetivo do presente trabalho é avaliar se há variação nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo de acordo com o padrão de crescimento craniofacial, assim como avaliar a correlação entre os tamanhos dos espaços e o índice VERT, além de verificar um possível dimorfismo sexual. Na mensuração dos espaços, utilizou-se telerradiografias laterais de 90 pacientes, divididos em três grupos de acordo com o padrão de crescimento craniofacial, determinado por meio do índice VERT de Ricketts. Os pacientes da amostra, com idades entre 9 e 16 anos, apresentavam padrão respiratório nasal, sem qualquer tipo de obstrução. Não foi observada variação estatisticamente significante nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo, quando comparados os três tipos faciais. Também não foi encontrada correlação entre os tamanhos dos espaços aéreos e os valores do índice VERT de Ricketts dos pacientes e não foi observado dimorfismo sexual. XII

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO TIPO FACIAL NOS TAMANHOS DOS ESPAÇOS AÉREOS NASO E BUCOFARÍNGE

A variação nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo ocorre devido a fatores genéticos e/ou ambientais. A diminuição no tamanho do espaço aéreo nasofaríngeo, causada pela hipertrofia da tonsila faríngea, tem sido associada a alterações no padrão normal de crescimento craniofacial e a efeitos deletérios na oclusão. O objetivo do presente trabalho é avaliar se há variação nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo de acordo com o padrão de crescimento craniofacial, assim como avaliar a correlação entre os tamanhos dos espaços e o índice VERT, além de verificar um possível dimorfismo sexual. Na mensuração dos espaços, utilizou-se telerradiografias laterais de 90 pacientes, divididos em três grupos de acordo com o padrão de crescimento craniofacial, determinado por meio do índice VERT de Ricketts. Os pacientes da amostra, com idades entre 9 e 16 anos, apresentavam padrão respiratório nasal, sem qualquer tipo de obstrução. Não foi observada variação estatisticamente significante nos tamanhos dos espaços aéreos naso e bucofaríngeo, quando comparados os três tipos faciais. Também não foi encontrada correlação entre os tamanhos dos espaços aéreos e os valores do índice VERT de Ricketts dos pacientes e não foi observado dimorfismo sexual. XII

DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DE REPOUSO DA LÍNGUA EM INDIVÍDUOS COM OCLUSÃO DENTÁRIA NORMAL

O propósito neste estudo foi determinar a posição de repouso da língua em indivíduos com oclusão dentária normal e respiração nasal, por meio de telerradiografias em norma lateral realizadas após a ingestão de bário. A amostra foi composta por 66 radiografias de indivíduos brancos com oclusão dentária normal, sendo 26 do sexo masculino e 40 do sexo feminino, na faixa etária de 12 a 21 anos de idade, procedentes de escolas da região do Grande ABC Paulista. O critério utilizado para diagnóstico da oclusão normal foi As Seis Chaves para a Oclusão Normal preconizadas por Andrews (1972), devendo estar presentes no mínimo quatro das seis chaves, sendo obrigatória a presença da primeira chave de oclusão que é a da relação interarcos. As radiografias foram obtidas com o indivíduo em posição natural da cabeça após a ingestão de contraste de sulfato de bário para evidenciar o controle da língua. Posteriormente foi feito o desenho anatômico das estruturas pesquisadas, marcados os pontos cefalométricos, traçadas as linhas e os planos, e por último obtidas as seguintes medidas lineares: comprimento e altura da língua, distância do dorso da língua na sua porção média até o palato duro e a distância entre a ponta da língua e a incisal do incisivo inferior. Por meio dos resultados encontrados verificou-se que não existe um padrão único de posicionamento de repouso da língua dentro da cavidade oral, em pacientes respiradores nasais, variando muito sua distância até a incisal dos incisivos inferiores, bem como até o palato duro, havendo uniformidade apenas no fato da língua tocar o palato mole em todos os indivíduos da amostra. Não houve relação estatisticamente significante entre a posição de repouso da língua e os biotipos faciais e nem dimorfismo sexual.

DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO DE REPOUSO DA LÍNGUA EM INDIVÍDUOS COM OCLUSÃO DENTÁRIA NORMAL

O propósito neste estudo foi determinar a posição de repouso da língua em indivíduos com oclusão dentária normal e respiração nasal, por meio de telerradiografias em norma lateral realizadas após a ingestão de bário. A amostra foi composta por 66 radiografias de indivíduos brancos com oclusão dentária normal, sendo 26 do sexo masculino e 40 do sexo feminino, na faixa etária de 12 a 21 anos de idade, procedentes de escolas da região do Grande ABC Paulista. O critério utilizado para diagnóstico da oclusão normal foi As Seis Chaves para a Oclusão Normal preconizadas por Andrews (1972), devendo estar presentes no mínimo quatro das seis chaves, sendo obrigatória a presença da primeira chave de oclusão que é a da relação interarcos. As radiografias foram obtidas com o indivíduo em posição natural da cabeça após a ingestão de contraste de sulfato de bário para evidenciar o controle da língua. Posteriormente foi feito o desenho anatômico das estruturas pesquisadas, marcados os pontos cefalométricos, traçadas as linhas e os planos, e por último obtidas as seguintes medidas lineares: comprimento e altura da língua, distância do dorso da língua na sua porção média até o palato duro e a distância entre a ponta da língua e a incisal do incisivo inferior. Por meio dos resultados encontrados verificou-se que não existe um padrão único de posicionamento de repouso da língua dentro da cavidade oral, em pacientes respiradores nasais, variando muito sua distância até a incisal dos incisivos inferiores, bem como até o palato duro, havendo uniformidade apenas no fato da língua tocar o palato mole em todos os indivíduos da amostra. Não houve relação estatisticamente significante entre a posição de repouso da língua e os biotipos faciais e nem dimorfismo sexual.

A dynamin GTPase mutation causes a rapid and reversible temperature-inducible locomotion defect in C. elegans

Drosophila shibire and its mammalian homologue dynamin regulate an early step in endocytosis. We identified a Caenorhabditis elegans dynamin gene, dyn-1, based upon hybridization to the Drosophila gene. The dyn-1 RNA transcripts are trans-spliced to the spliced leader 1 and undergo alternative splicing to code for either an 830- or 838-amino acid protein. These dyn-1 proteins are highly similar in amino acid sequence, structure, and size to the Drosophila and mammalian dynamins: they contain an N-terminal GTPase, a pleckstrin homology domain, and a C-terminal proline-rich domain. We isolated a recessive temperature-sensitive dyn-1 mutant containing an alteration within the GTPase domain that becomes uncoordinated when shifted to high temperature and that recovers when returned to lower temperatures, similar to D. shibire mutants. When maintained at higher temperatures, dyn-1 mutants become constipated, egg-laying defective, and produce progeny that die during embryogenesis. Using a dyn-1::lacZ gene fusion, a high level of dynamin expression was observed in motor neurons, intestine, and pharyngeal muscle. Our results suggest that dyn-1 function is required during development and for normal locomotion.

Defects in embryonic hindbrain development and fetal resorption resulting from vitamin A deficiency in the rat are prevented by feeding pharmacological levels of all-trans-retinoic acid

Vitamin A is required for reproduction and normal embryonic development. We have determined that all-trans-retinoic acid (atRA) can support development of the mammalian embryo to parturition in vitamin A-deficient (VAD) rats. At embryonic day (E) 0.5, VAD dams were fed purified diets containing either 12 μg of atRA per g of diet (230 μg per rat per day) or 250 μg of atRA per g of diet (4.5 mg per rat per day) or were fed the purified diet supplemented with a source of retinol (100 units of retinyl palmitate per day). An additional group was fed both 250 μg of atRA per g of diet in combination with retinyl palmitate. Embryonic survival to E12.5 was similar for all groups. However, embryonic development in the group fed 12 μg of atRA per g of diet was grossly abnormal. The most notable defects were in the region of the hindbrain, which included a loss of posterior cranial nerves (IX, X, XI, and XII) and postotic pharyngeal arches as well as the presence of ectopic otic vesicles and a swollen anterior cardinal vein. All embryonic abnormalities at E12.5 were prevented by feeding pharmacological amounts of atRA (250 μg/g diet) or by supplementation with retinyl palmitate. Embryos from VAD dams receiving 12 μg of atRA per g of diet were resorbed by E18.5, whereas those in the group fed 250 μg of atRA per g of diet survived to parturition but died shortly thereafter. Equivalent results were obtained by using commercial grade atRA or atRA that had been purified to eliminate any potential contamination by neutral retinoids, such as retinol. Thus, 250 μg of atRA per g of diet fed to VAD dams (≈4.5 mg per rat per day) can prevent the death of embryos at midgestation and prevents the early embryonic abnormalities that arise when VAD dams are fed insufficient amounts of atRA.

The Caenorhabditis elegans unc-64 Locus Encodes a Syntaxin That Interacts Genetically with Synaptobrevin

We describe the molecular cloning and characterization of the unc-64 locus of Caenorhabditis elegans. unc-64 expresses three transcripts, each encoding a molecule with 63–64% identity to human syntaxin 1A, a membrane- anchored protein involved in synaptic vesicle fusion. Interestingly, the alternative forms of syntaxin differ only in their C-terminal hydrophobic membrane anchors. The forms are differentially expressed in neuronal and secretory tissues; genetic evidence suggests that these forms are not functionally equivalent. A complete loss-of-function mutation in unc-64 results in a worm that completes embryogenesis, but arrests development shortly thereafter as a paralyzed L1 larva, presumably as a consequence of neuronal dysfunction. The severity of the neuronal phenotypes of C. elegans syntaxin mutants appears comparable to those of Drosophila syntaxin mutants. However, nematode syntaxin appears not to be required for embryonic development, for secretion of cuticle from the hypodermis, or for the function of muscle, in contrast to Drosophila syntaxin, which appears to be required in all cells. Less severe viable unc-64 mutants exhibit a variety of behavioral defects and show strong resistance to the acetylcholinesterase inhibitor aldicarb. Extracellular physiological recordings from pharyngeal muscle of hypomorphic mutants show alterations in the kinetics of transmitter release. The lesions in the hypomorphic alleles map to the hydrophobic face of the H3 coiled-coil domain of syntaxin, a domain that in vitro mediates physical interactions with similar coiled-coil domains in SNAP-25 and synaptobrevin. Furthermore, the unc-64 syntaxin mutants exhibit allele-specific genetic interactions with mutants carrying lesions in the coiled-coil domain of synaptobrevin, providing in vivo evidence for the significance of these domains in regulating synaptic vesicle fusion.

Lamprey Dlx genes and early vertebrate evolution

Gnathostome vertebrates have multiple members of the Dlx family of transcription factors that are expressed during the development of several tissues considered to be vertebrate synapomorphies, including the forebrain, cranial neural crest, placodes, and pharyngeal arches. The Dlx gene family thus presents an ideal system in which to examine the relationship between gene duplication and morphological innovation during vertebrate evolution. Toward this end, we have cloned Dlx genes from the lamprey Petromyzon marinus, an agnathan vertebrate that occupies a critical phylogenetic position between cephalochordates and gnathostomes. We have identified four Dlx genes in P. marinus, whose orthology with gnathostome Dlx genes provides a model for how this gene family evolved in the vertebrate lineage. Differential expression of these lamprey Dlx genes in the forebrain, cranial neural crest, pharyngeal arches, and sensory placodes of lamprey embryos provides insight into the developmental evolution of these structures as well as a model of regulatory evolution after Dlx gene duplication events.

Mucosal and systemic immune responses to a recombinant protein expressed on the surface of the oral commensal bacterium Streptococcus gordonii after oral colonization.

To circumvent the need to engineer pathogenic microorganisms as live vaccine-delivery vehicles, a system was developed which allowed for the stable expression of a wide range of protein antigens on the surface of Gram-positive commensal bacteria. The human oral commensal Streptococcus gordonii was engineered to surface express a 204-amino acid allergen from hornet venom (Ag5.2) as a fusion with the anchor region of the M6 protein of Streptococcus pyogenes. The immunogenicity of the M6-Ag5.2 fusion protein was assessed in mice inoculated orally and intranasally with a single dose of recombinant bacteria, resulting in the colonization of the oral/pharyngeal mucosa for 10-11 weeks. A significant increase of Ag5.2-specific IgA with relation to the total IgA was detected in saliva and lung lavages when compared with mice colonized with wild-type S. gordonii. A systemic IgG response to Ag5.2 was also induced after oral colonization. Thus, recombinant Gram-positive commensal bacteria may be a safe and effective way of inducing a local and systemic immune response.

Disfagia no doente com AVC : prevalência e determinantes

Introdução: O acidente vascular cerebral (AVC) assume em Portugal elevadas taxas de morbilidade e reinternamento hospitalar. A disfagia surge como uma complicação frequente deste evento neurológico, com índices de morbilidade elevados pelo risco de desnutrição, desidratação e aspiração broncopulmonar. O diagnóstico e a sua monitorização no processo de reabilitação do doente são ações fundamentais na prevenção de aspirações alimentares, redução do internamento hospitalar e na eficácia da reabilitação do doente. Objetivo: Identificar e avaliar o grau de disfagia na pessoa com AVC e analisar a relação entre esta, e as variáveis socio-demográficas e clínicas no sentido de poder melhorar futuramente os cuidados de enfermagem de reabilitação. Métodos: Trata-se de um estudo não experimental, transversal, descritivo-correlacional de caráter quantitativo, que foi realizado numa amostra não probabilística por conveniência, constituída por 25 doentes com diagnóstico de AVC, internados na Rede Nacional Cuidados Continuados Integrados (RNCCI), em unidades de Convalescença e Reabilitação. O instrumento de colheita de dados integra uma seção de caracterização sócio-demográfica e clínica e duas escalas: Escala Gugging Swallowing Screen (GUSS) e Índice de Barthel, a fim de avaliar a disfagia e a funcionalidade, respetivamente. Resultados: A amostra apresenta uma média de idade de 76,8 anos, sendo 68% do sexo feminino e 32% do sexo masculino. Verificámos que 68% dos participantes apresenta mais de dois antecedentes clínicos e apenas 24% dos participantes não apresenta disfagia. Dos restantes, 12% apresenta disfagia grave, 36% moderada e 28% disfagia ligeira. A área de lesão parece influenciar a deglutição, demonstrando a Artéria Cerebral Média (ACM) e Artéria Cerebral Posterior (ACP) como áreas de maior sensibilidade. Denotou-se que quanto maior o grau de dependência, maior gravidade de disfagia. Conclusão: Doentes com AVC isquémico apresentam disfagia, com gravidade relacionada com a área vascular. A existência de vários antecedentes clínicos pode gerar perturbações na deglutição do doente. De igual modo, quanto maior for a dependência funcional do doente, maior é o grau de disfagia e o risco de aspiração pulmonar. Palavras-chave: AVC; Disfagia; Reabilitação.

O impacto da disfagia na qualidade de vida do paciente com carcinoma da cavidade oral e orofaringe

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Circular /

Description based on: No. 3 (Aug. 28, 1895); title from caption.