The utility of animal models in developing immunosuppressive agents

The immune system comprises an integrated network of cellular interactions. Some responses are predictable, while others are more stochastic. While in vitro the outcome of stimulating a single type of cell may be stereotyped and reproducible, in vivo this is often not the case. This phenomenon often merits the use of animal models in predicting the impact of immunosuppressant drugs. A heavy burden of responsibility lies on the shoulders of the investigator when using animal models to study immunosuppressive agents. The principles of the three R׳s: refine (less suffering,), reduce (lower animal numbers) and replace (alternative in vitro assays) must be applied, as described elsewhere in this issue. Well designed animal model experiments have allowed us to develop all the immunosuppressive agents currently available for treating autoimmune disease and transplant recipients. In this review, we examine the common animal models used in developing immunosuppressive agents, focusing on drugs used in transplant surgery. Autoimmune diseases, such as multiple sclerosis, are covered elsewhere in this issue. We look at the utility and limitations of small and large animal models in measuring potency and toxicity of immunosuppressive therapies.

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.

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.

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 diversity and transferability of integrons from wastewaters

Na evolução bacteriana, a capacidade de explorar novos ambientes e de responder a diferentes pressões selectivas deve-se principalmente à aquisição de novos genes por transferência horizontal. Integrões são elementos genéticos bacterianos que constituem sistemas naturais de captura e expressão de cassetes de genes, sendo um dos principais mecanismos bacterianos envolvidos na aquisição de resistências a antibióticos. Estudos recentes suportam a hipótese de que os ambientes naturais constituem importantes reservatórios de integrões e cassetes de genes. Uma vez que as águas residuais são descarregadas em receptores naturais, torna-se fundamental conhecer a presença e dispersão de integrões nestes ambientes, assim como a sua associação a outros elementos genéticos móveis e a genes de resistências a antibióticos. Neste trabalho, pretendeu-se avaliar a prevalência e diversidade de integrões em águas residuais de origem animal e doméstica, bem como a sua associação a plasmídeos conjugativos, usando metodologias dependentes e independentes do cultivo de microrganismos em laboratório. Os resultados obtidos sustentam assim a hipótese de que ambientes particularmente ricos em matéria orgânica, como é o caso das águas residuais, constituem ambientes propícios à presença de integrões e à ocorrência de transferência horizontal de genes de resistência a antibióticos, embora a sua prevalência e diversidade seja influenciada pelo tipo de efluente em questão. A presença de integrões em estações de tratamento de águas residuais, e em especial nos efluentes tratados, constitui assim um factor preocupante, uma vez que tal contribui para a sua disseminação e dispersão por outros ecossistemas aquáticos, nomeadamente rios e mares. Os métodos utilizados permitiram também detectar uma elevada diversidade de cassetes de genes associadas a integrões, sendo possível que algumas dessas sequências codifiquem para proteínas que desempenhem um importante papel na adaptação bacteriana às intensas pressões selectivas características deste tipo de ambientes. Assim, é possível concluir que as comunidades bacterianas presentes em águas residuais reúnem diferentes tipos de elementos geneticamente móveis que desempenham um importante papel não só na adaptação bacteriana, mas também na disseminação de determinantes genéticos de resistência para ambientes naturais. Adicionalmente, a presença de potenciais proteínas com possíveis aplicações biotecnológicas reforça a importância das águas residuais como fontes de diversidade funcional. Este trabalho incluiu também a criação e implementação da base de dados INTEGRALL, desenvolvida com o intuito de congregar informação acerca de integrões e de uniformizar a nomenclatura de cassetes de genes.

A internet como meio de criação artística: internet art

Esta investigação pretende explorar a relação entre arte e tecnologia, focando a Internet como meio de criação artística através do exemplo da Internet Art (também denominada arte de Internet ou net art). Desenvolvendo-se através de dois núcleos centrais, que configuram os dois capítulos principais foca, respectivamente, a Internet enquanto meio e espaço de criação artística, e a arte de Internet. A Internet, rede de comunicação global e tecnológica, é apresentada enquanto meio de criação artística a partir de um interesse recorrente pelo desenvolvimento de ambientes e obras virtuais, imersivas, interactivas e ilusórias. A partir deste enquadramento, são apresentadas e analisadas as características deste meio de comunicação, exemplificando através de várias obras de net art a forma como os artistas apropriam estas mesmas características nos seus trabalhos, destacando desta forma a clara relação entre meio e prática artística. A arte de Internet é, por sua vez, apresentada através de um estudo das suas características e das suas particularidades no que respeita a tipologias, temáticas e principais questões no contexto do desenvolvimento de novas possibilidades para a obra, para o artista e para o público. A relação entre a Internet, enquanto meio de comunicação tecnológico, e a arte de Internet, enquanto expressão artística contemporânea, é compreendida através da análise da produção com base nas características que definem a rede. Procura-se, desta forma, destacar a importância da net art no seio da arte contemporânea, promovendo uma nova perspectiva para a compreensão da Internet enquanto meio e espaço de criação artística.

Rede social de leitores e escritores juniores: portal Biblon: a integração social on-line como catalisador da leitura, criação, expressão e partilha

Com enquadramento nas áreas de Ciência da Informação, Tecnologias de Informação e Comunicação e Educação, o estudo em voga visa formular propostas para o uso de rede social on-line de literatura infantil, em torno da biblioteca, para a educação básica, fundamentadas na teoria de comunidades de prática. O estudo de caso recaiu sobre quatro escolas, do 1º ciclo, da Educação Básica, do Agrupamento de Escolas de Aveiro-Portugal, tendo como instrumento para o experimento o Portal Biblon. A análise dos dados permite afirmar que a leitura de livros on-line não está inclusa nas atividades habituais da comunidade escolar pesquisada e, assim, o aluno encontra-se sem referencial para inserir esta prática cultural em suas rotinas e momentos de ócio. O cenário escolar atual não estimula a confluências da prática da leitura literária e da escrita dos alunos com as redes sociais on-line. O estudo aponta que, em uma rede social on-line, o livro de literatura infantil tem o papel de interagente, agregando leitores, em interação, em torno de si e que nas redes sociais on-line tem-se a presença dos “mediadores sociais centrais” que propiciam reforço e sustentação das práticas de leitura, através do contágio e da influência social e são propulsionadores da estrutura e do dinamismo da rede. Como conclusão geral tem-se que os utilizadores do Biblon desenvolvem experiências de leituras e escritas através da interação social, por meio de práticas, rotinas, diálogos e atividades comuns construídas na rede. A interação dentro da rede influencia o uso das ferramentas e o aprendizado para manuseá-las ocorre com as práticas. Assim, os laços associativos e as reações individuais envolvendo a leitura conduzem à formação de rede social em torno dos livros e os comportamentos e as preferências dos atores motivam a leitura e a escrita. Dessa forma, o Portal Biblon configura-se como um instrumento para formação de rede social on-line em torno da literatura infantil.

Production of biodiesel from the resources endogeneous of Timor Leste

Os biocombustíveis têm estado na linha da frente das políticas energéticas mundiais visto que as suas vantagens conseguem colmatar as incertezas e resolver alguns dos problemas associados aos combustíveis fósseis. O biodiesel tem provado ser um combustível muito fiável, alternativo ao petrodiesel. É uma mistura de ésteres alquílicos produzidos a partir de óleos vegetais e gorduras animais através de uma reacção de transesterificação. Como combustível, o biodiesel é economicamente viável, socialmente responsável, tecnicamente compatível e ambientalmente amigável. O principal desafio associado ao seu desenvolvimento tem a ver com a escolha de matéria-prima para a sua produção. Nos países do terceiro mundo, óleos alimentares são mais importantes para alimentar pessoas do que fazer funcionar carros. Esta tese tem como objectivos produzir/processar biodiesel a partir de recursos endógenos de Timor-Leste e medir/prever as propriedades termodinâmicas do biodiesel, a partir das dos esteres alquílicos. A síntese do biodiesel a partir dos óleos de Aleurites moluccana, Jatropha curcas e borras de café foram aqui estudados. As propriedades termodinâmicas como densidade, viscosidade, tensão superficial, volatilidade e velocidade do som também foram medidas e estimadas usando modelos preditivos disponíveis na literatura, incluindo as equações de estado CPA e soft-SAFT. Timor-Leste é um país muito rico em recursos naturais, mas a maioria da população ainda vive na pobreza e na privação de acesso a serviços básicos e condições de vida decentes. A exploração de petróleo e gás no mar de Timor tem sido controlado pelo Fundo Petrolífero. O país ainda carece de electricidade e combustíveis que são cruciais para materializar as políticas de redução da pobreza. Como solução, o governo timorense criou recentemente o Plano Estratégico de Desenvolvimento a 20 anos cujas prioridades incluem trazer o desenvolvimento do petróleo do mar para a costa sul de Timor-Leste e desenvolver as energias renováveis. É neste último contexto que o biodiesel se insere. O seu desenvolvimento no país poderá ser uma solução para o fornecimento de electricidade, a criação de empregos e sobretudo o combate contra a pobreza e a privação. Para ser usado como combustível, no entanto, o biodiesel deve possuir propriedades termodinâmicas coerentes com as especificadas nas normas da ASTM D6751 (nos Estados Unidos) ou EN 14214 (na Europa) para garantir uma adequada ignição, atomização e combustão do biodiesel no motor.