Locally Advanced and Metastatic Prostate Cancer Treated with Intermittent Androgen Monotherapy or Maximal Androgen Blockade: Results from a Randomised Phase 3 Study by the South European Uroncological Group

BACKGROUND: Few randomised studies have compared antiandrogen intermittent hormonal therapy (IHT) with continuous maximal androgen blockade (MAB) therapy for advanced prostate cancer (PCa). OBJECTIVE: To determine whether overall survival (OS) on IHT (cyproterone acetate; CPA) is noninferior to OS on continuous MAB. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS: This phase 3 randomised trial compared IHT and continuous MAB in patients with locally advanced or metastatic PCa. INTERVENTION: During induction, patients received CPA 200 mg/d for 2 wk and then monthly depot injections of a luteinising hormone-releasing hormone (LHRH; triptoreline 11.25 mg) analogue plus CPA 200 mg/d. Patients whose prostate-specific antigen (PSA) was <4 ng/ml after 3 mo of induction treatment were randomised to the IHT arm (stopped treatment and restarted on CPA 300 mg/d monotherapy if PSA rose to ≥20 ng/ml or they were symptomatic) or the continuous arm (CPA 200 mg/d plus monthly LHRH analogue). OUTCOME MEASUREMENTS AND STATISTICAL ANALYSIS: Primary outcome measurement was OS. Secondary outcomes included cause-specific survival, time to subjective or objective progression, and quality of life. Time off therapy in the intermittent arm was recorded. RESULTS AND LIMITATIONS: We recruited 1045 patients, of which 918 responded to induction therapy and were randomised (462 to IHT and 456 to continuous MAB). OS was similar between groups (p=0.25), and noninferiority of IHT was demonstrated (hazard ratio [HR]: 0.90; 95% confidence interval [CI], 0.76-1.07). There was a trend for an interaction between PSA and treatment (p=0.05), favouring IHT over continuous therapy in patients with PSA ≤1 ng/ml (HR: 0.79; 95% CI, 0.61-1.02). Men treated with IHT reported better sexual function. Among the 462 patients on IHT, 50% and 28% of patients were off therapy for ≥2.5 yr or >5 yr, respectively, after randomisation. The main limitation is that the length of time for the trial to mature means that other therapies are now available. A second limitation is that T3 patients may now profit from watchful waiting instead of androgen-deprivation therapy. CONCLUSIONS: Noninferiority of IHT in terms of survival and its association with better sexual activity than continuous therapy suggest that IHT should be considered for use in routine clinical practice.

How To Follow Atrial Fibrillation Ablation Patients?

Catheter ablation is an established treatment option for symptomatic atrial fibrillation (AF), with circumferential pulmonary vein isolation being considered the cornerstone of the procedure. However, this is a complex intervention with potential major complications and with common arrhythmia recurrences. There is consensus among experts that all patients should be seen in follow-up regularly after AF ablation. To date there are limited data regarding the best methodology for routine clinical follow-up of this population. This review summarizes a contemporary insight into management of late complications following AF ablation, post-procedural anticoagulation and arrhythmia monitoring strategies, in order to prevent thromboembolic events, detect and treat arrhythmia recurrences, and discuss the use of upstream therapies after AF ablation.

Curcumin Inhibits Gastric Inflammation Induced by Helicobacter Pylori Infection in a Mouse Model

Helicobacter pylori (H. pylori) infection triggers a sequence of gastric alterations starting with an inflammation of the gastric mucosa that, in some cases, evolves to gastric cancer. Efficient vaccination has not been achieved, thus it is essential to find alternative therapies, particularly in the nutritional field. The current study evaluated whether curcumin could attenuate inflammation of the gastric mucosa due to H. pylori infection. Twenty-eight C57BL/6 mice, were inoculated with the H. pylori SS1 strain; ten non-infected mice were used as controls. H. pylori infection in live mice was followed-up using a modified 13C-Urea Breath Test (13C-UBT) and quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR). Histologically confirmed, gastritis was observed in 42% of infected non-treated mice at both 6 and 18 weeks post-infection. These mice showed an up-regulation of the expression of inflammatory cytokines and chemokines, as well as of toll-like receptors (TLRs) and MyD88, at both time points. Treatment with curcumin decreased the expression of all these mediators. No inflammation was observed by histology in this group. Curcumin treatment exerted a significant anti-inflammatory effect in H. pylori-infected mucosa, pointing to the promising role of a nutritional approach in the prevention of H. pylori induced deleterious inflammation while the eradication or prevention of colonization by effective vaccine is not available.

Unilateral Oral Mucous Membrane Pemphigoid: Refractory Atypical Presentation Successfully Treated with Intravenous Immunoglobulins

A 57-year-old male presented with a 6-month history of blisters and painful erosions on the right buccal mucosa. No skin or other mucosal involvement was seen. The findings of histopathological and direct immunofluorescence examinations were sufficient for the diagnosis of oral mucous membrane pemphigoid in the context of adequate clinical correlation. No response was seen after topical therapies and oral corticosteroids or dapsone. Intravenous immunoglobulin was started and repeated every three weeks. Complete remission was achieved after three cycles and no recurrence was seen after two years of follow-up. The authors report a rare unilateral presentation of oral mucous membrane pemphigoid on the right buccal and hard palate mucosa, without additional involvement during a period of five years. Local trauma or autoimmune factors are possible etiologic factors for this rare disorder, here with unique presentation.

Homogneous time resolved fluorescence: a new technique for detection and quantifications of infliximab in autoimmune patients

RESUMO:As terapias biológicas revolucionaram o tratamento das doenças autoimunes nos últimos anos. Tipicamente têm como alvos mediadores importantes no mecanismo das doenças. Os antagonistas do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) são um grupo de agentes biológicos muito prescrito, pois estão indicados no tratamento de doenças imuno-mediadas comuns, tais como artrite reumatoide, artrite idiopática juvenil, artrite psoriática, espondilite anquilosante, doença de Crohn e colite ulcerosa. Com o uso frequente de inibidores do TNF-α, tem-se tornado evidente que estes agentes têm um potencial imunogénico importante, que pode comprometer o prognóstico a longo prazo dos doentes cronicamente tratados. A produção de anticorpos anti-fármaco parece causar falência terapêutica secundária em muitos doentes. Um dos efeitos dos anticorpos anti-fármaco é o aumento da eliminação do fármaco. A eliminação do fármaco, por sua vez, varia entre indivíduos, refletindo diferentes perfis farmacocinéticos. A determinação dos níveis séricos mínimos do agente anti-TNF-α é assim muito informativa e pode auxiliar nas decisões terapêuticas. Contudo, os testes imunológicos para determinar as concentrações séricas do fármaco não estão facilmente disponíveis na prática clínica. De forma a investigar uma nova técnica potencialmente fidedigna e prática para a deteção e quantificação dos agentes biológicos anti-TNF-α, foi testada a técnica por HTRF (homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer) para a determinação de concentrações séricas de infliximab. Apesar de apresentar algumas limitações relacionadas com as condições de leitura da fluorescência, esta técnica provou obter resultados próximos das concentrações obtidas por ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) bridging. Adicionalmente, tem a vantagem de ser de execução muito mais fácil e rápida. Deste modo, a técnica por HTRF poderá ser otimizada e tornar-se uma valiosa ferramenta laboratorial para orientar as decisões terapêuticas em doentes autoimunes com falência da terapêutica anti-TNF-α.--------- ABSTRACT: Biologic therapies revolutionized the treatment of autoimmune diseases in the last years. Typically, they target important disease mediators. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) antagonists constitute a very prescribed group of biologic agents as they are indicated for the treatment of common immune-mediated diseases, such as rheumatoid arthritis, juvenile idiopathic arthritis, psoriatic arthritis, ankylosing spondylitis, Crohn’s disease and ulcerative colitis. With the increasing use of TNF-α inhibitors it has been noticed that they have an important immunogenic potential that can compromise long-term outcomes in chronically treated patients. The production of anti-drug antibodies seems to cause secondary therapeutic failure in many patients. One of the effects of anti-drug antibodies is the enhancement of drug clearance. Drug clearance, in turn, varies among individuals, reflecting different pharmacokinetic profiles. Determination of serum anti-TNF-α drug trough levels is though very informative and could support treatment decisions. However, immunologic assays to determine drug serum concentrations are not readily available in clinical practice. In order to investigate a potentially reliable and practical new technique for detection and quantification of anti-TNF-α biologic agents, homogeneous time-resolved fluorescence resonance energy transfer (HTRF) technique was tested for determination of serum infliximab concentrations. Although presenting some limitations related with fluorescence reading conditions, this technique proved to give results close to the concentrations obtained by the widely used bridging enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In addition, it has the advantage of being much easier and faster to perform. Thus, HTRF technique can be optimized and become a valuable laboratorial tool to guide treatment decisions in autoimmune patients with anti-TNF-α therapy failure.

Planeamento integrado de alta hospitalar nos idosos

RESUMO: O planeamento da alta hospitalar representa um momento crucial no internamento de pessoas idosas, que muitas vezes regressam ao domicílio com necessidades complexas ao nível dos cuidados. No entanto, não existe um planeamento de alta universal, tornando prioritário o desenvolvimento de estratégias nesse sentido. Após revisão de literatura foi formulado um modelo de análise, com as dimensões e indicadores críticos para a problemática em estudo. Objectivo: Este estudo teve como objectivo analisar as repercussões que um planeamento de alta hospitalar integrado pode ter na satisfação e no bem-estar dos doentes e famílias, tendo impacto ao nível da redução das reincidências hospitalares. Métodos: Foi seleccionada uma amostra no Serviço de Medicina 1B do Centro Hospitalar Lisboa Norte, dividida aleatoriamente em dois grupos. O grupo controlo teve um planeamento de alta de acordo com os padrões habituais, enquanto o grupo experimental foi alvo de um planeamento de alta integrado, com enfoque na informação e clarificação nos cuidados pós alta, e com recurso à entrega de um documento de orientação para a alta. Foi realizado um contacto telefónico de follow-up um mês após a alta, para realização de um questionário telefónico. Resultados: Os participantes do grupo experimental revelaram ter tendência para estar mais bem preparados para a alta hospitalar e regresso ao domicílio, valorizando de forma mais positiva o processo de internamento e alta, bem como a auto-percepção de bem-estar. Conclusões: Apesar da limitação da dimensão da amostra, os resultados apontam no sentido de que os procedimentos do planeamento integrado de alta hospitalar têm um impacto positivo ao nível da satisfação e sentimento de bem-estar global dos idosos no regresso ao domicílio, influenciando na redução das reincidências hospitalares.------------ ABSTRACT: The hospital discharge planning represents a crucial moment in the hospitalization of the elderly, whom very often return home with very complex caring needs. However, there is no universal discharge planning as such, thus becoming mandatory to develop planning strategies. Upon review of reference literature, an investigational model was developed, that features the key indicators and dimensions of the subject matter. Aim: The aim of this study was to analyze how hospital discharge planning promotes the satisfaction and well-being of patients and their families, reducing the number of hospital readmissions. Methods: A sample population was selected from the 1B Internal Medicine Service of Centro Hospitalar Lisboa Norte, which was divided in two random groups. The control group experienced a standard discharge, whereas the experimental group underwent a planned integrated discharge, which focused on the clarification of the post-discharge caring needs. A discharge guidance document was produced and handed to the patients. One month after discharge, a follow-up telephone call was made. Results: The experimental group turned out to be better prepared for hospital discharge and to return home, positively valuing hospitalization and hospital discharge, as well as their perception of their own well-being. Conclusions: The integrated hospital discharge planning had a positive impact on patient satisfaction and global well-being upon their return, and effectively reduced the number of hospital readmissions.

A Pilot Cost-Effectiveness Analysis of Treatments in Newly Diagnosed High-Grade Gliomas: The Example of 5-Aminolevulinic Acid Compared With White-Light Surgery

BACKGROUND: High-grade gliomas are aggressive, incurable tumors characterized by extensive diffuse invasion of the normal brain parenchyma. Novel therapies at best prolong survival; their costs are formidable and benefit is marginal. Economic restrictions thus require knowledge of the cost-effectiveness of treatments. Here, we show the cost-effectiveness of enhanced resections in malignant glioma surgery using a well-characterized tool for intraoperative tumor visualization, 5-aminolevulinic acid (5-ALA). OBJECTIVE: To evaluate the cost-effectiveness of 5-ALA fluorescence-guided neurosurgery compared with white-light surgery in adult patients with newly diagnosed high-grade glioma, adopting the perspective of the Portuguese National Health Service. METHODS: We used a Markov model (cohort simulation). Transition probabilities were estimated with the use of data from 1 randomized clinical trial and 1 noninterventional prospective study. Utility values and resource use were obtained from published literature and expert opinion. Unit costs were taken from official Portuguese reimbursement lists (2012 values). The health outcomes considered were quality-adjusted life-years, lifeyears, and progression-free life-years. Extensive 1-way and probabilistic sensitivity analyses were performed. RESULTS: The incremental cost-effectiveness ratios are below €10 000 in all evaluated outcomes, being around €9100 per quality-adjusted life-year gained, €6700 per life-year gained, and €8800 per progression-free life-year gained. The probability of 5-ALA fluorescence-guided surgery cost-effectiveness at a threshold of €20000 is 96.0% for quality-adjusted life-year, 99.6% for life-year, and 98.8% for progression-free life-year. CONCLUSION: 5-ALA fluorescence-guided surgery appears to be cost-effective in newly diagnosed high-grade gliomas compared with white-light surgery. This example demonstrates cost-effectiveness analyses for malignant glioma surgery to be feasible on the basis of existing data.

Recommendations for Vaccination in Adult Patients with Systemic Inflammatory Rheumatic Diseases from the Portuguese Society of Rheumatology

Serious infections are a major cause of morbidity and mortality in systemic inflammatory rheumatic disease (SIRD) patients. Although vaccination may prevent numerous infections, vaccination uptake rates are low in this group of patients. OBJECTIVES: To develop evidence-based recommendations for vaccination in SIRD patients. METHODS: We searched MEDLINE (until 31 October 2014) and EMBASE (until 14 December 2014) databases, as well as the ACR and EULAR congress abstracts (2011-2014). Patients with any systemic inflammatory rheumatic disease were included and all vaccines were considered. Any safety and efficacy outcomes were admitted. Search results were submitted to title and abstract selection, followed by detailed review of suitable studies. Data were subsequently pooled according to the type of vaccine and the SIRD considered. Results were presented and discussed by a multidisciplinary panel and systematic literature review (SLR)-derived recommendations were voted according to the Delphi method. The level of agreement among rheumatologists was assessed using an online survey. RESULTS: Eight general and seven vaccine-specific recommendations were formulated. Briefly, immunization status should routinely be assessed in all SIRD patients. The National Vaccination Program should be followed and some additional vaccines are recommended. To maximize the efficacy of vaccination, vaccines should preferably be administered 4 weeks before starting immunosuppression or, if possible when disease activity is controlled. Non-live vaccines are safe in SIRD, including immunosuppressed patients. The safety of live attenuated vaccines in immunosuppressed patients deserves further ascertainment, but might be considered in particular situations. DISCUSSION: The present recommendations combine scientific evidence with the multidisciplinary expertise of our taskforce panel and attained desirable agreement among Portuguese rheumatologists. Vaccination recommendations need to be updated on a regular basis, as more scientific data regarding vaccination efficacy and safety, emergent infectious threats, new vaccines as well as new immunomodulatory therapies become available.

Qualidade e satisfação do sistema de seguimento à distância de cardioversores-desfibrilhadores implantáveis

RESUMO - Com o aumento da esperança de vida e das doenças crónicas, cada vez se tem implantado mais cardioversores-desfibrilhadores (CDI) para prevenção de morte súbita. O aumento exponencial no número de implantes aumenta o número de seguimentos dos dispositivos, sobrecarregando os profissionais de saúde e comprometendo a qualidade dos serviços prestados. Segundo as recomendações internacionais, um CDI deverá ser vigiado a cada 3 meses, o que perfaz 4 consultas por ano/doente no mínimo, se não existirem episódios de “choques” ou “descompensações” clínicas, e mensalmente quando é atingido o indicador de substituição electiva do gerador. A evolução da tecnologia, de algoritmos, visualização de episódios e terapias requer recursos técnicos e humanos diferenciados e um gasto de tempo considerável no seguimento. Em países como os Estados Unidos da América, em que os doentes têm de percorrer distâncias muito grandes para aceder aos cuidados de saúde, tornou-se preemente a necessidade de um sistema de vigilância alternativo. Nesse sentido, e usando o conceito da telemedicina, foi criado o seguimento/monitorização à distância de dispositivos cardíacos. Este reduz os custos em consultas, deslocações e recursos humanos, uma vez que contempla apenas uma consulta presencial por ano. Por outro lado, aumenta a segurança do doente com a monitorização periódica e a criação de alarmes, permitindo uma assistência de qualidade e intervenção adequada imediata. Aproveitando as vantagens que este tipo de sistema de transmissão remota oferece, procedeu-se no meu serviço, à distribuição inicial de 62 comunicadores a doentes portadores de CDI´s ou com Ressincronizadores Cardíacos (TRC´s1). Apesar de ser considerada uma melhoria na qualidade dos serviços prestados, é também uma mudança importante na metodologia da consulta feita até aqui. Segundo vários autores, a avaliação da qualidade dos cuidados em saúde está intrinsecamente ligada ao grau de satisfação dos doentes com esses serviços, ou seja, à relação entre as suas expectativas e os resultados percebidos por eles, sendo considerado um importante indicador de qualidade dos serviços. Com este trabalho, pretende-se avaliar a percepção dos doentes face ao novo seguimento em termos de aceitação, satisfação, validade, segurança e confiança no novo sistema. Se este mantém os mesmos padrões de qualidade que o seguimento presencial. Trata-se de um estudo transversal com uma componente retrospectiva de avaliação da nova metodologia de consulta à distância. Para tal, foi elaborado um questionário, que foi aplicado a 40 doentes (17,5% do género feminino e 82,5% do género masculino; média de idades de 65 anos) que constituíram a amostra do estudo. Verificou-se uma média de 5 anos de tempo de implante do CDI. Dos dados obtidos, é de realçar que 70% dos inquiridos estão satisfeitos e 30% estão muito satisfeitos com esta nova metodologia de consulta e cerca 67,4% prefere a consulta à distância. Quando solicitados para comparar a qualidade do serviço prestado entre as duas consultas, 65% respondeu igual e 27,5% melhor. Todos os inquiridos responderam ter confiança e segurança com o sistema de consulta à distância. Cerca de 87,5% dos inquiridos vê-se mesmo a continuar com este tipo de consulta. Os resultados obtidos são bastante satisfatórios no que diz respeito à transição do modo como a consulta de CDI´s é feita. Reflectem também que a tecnologia não é necessariamente uma barreira no acesso aos profissionais de saúde, desde que suportada por algum contacto directo (telefone e através de uma consulta presencial por ano). 1 TRC – Terapia de Ressincronização Cardíaca

Sudden sensorineural hearing loss : evaluation of co-morbidities and potential clinical associations

RESUMO: A surdez súbita (SS) caracteriza-se por uma perda abrupta de audição, mais frequentemente unilateral e associada a sensação de preenchimento aural, acufenos e vertigem. Afecta 5-20/100.000pessoas/ano (sobretudo adultos em fase activa na década de 40), com grande impacto na qualidade de vida. Possíveis causas incluem doenças infecciosas, circulatórias, traumáticas, imunológicas, neoplásicas, neurológicas, tóxicas e cocleares. No entanto, a causa da SS permanece desconhecida na maioria dos casos (80%), o que origina tratamentos controversos e frequentemente ineficientes. Os tratamentos disponíveis variam desde corticosteróides a antivirais, vasodilatadores, anti-agregantes, anticoagulantes, vitaminas e oxigénio hiperbárico (OHB). Atendendo a falta de informação relativa à etiologia e fisiopatologia da SS, pretendemos avaliar a evolução clínica dos doentes com SS tratados com OHB no Centro de Medicina Subaquática e Hiperbárica (CMSH) de Lisboa entre 2000 e 2005, durante um período mínimo de 5 anos, na tentativa de identificar eventuais factores de risco ou noxas clínicas com a SS. O estudo retrospectivo proposto baseia-se na revisão de processos clínicos do CMSH e na aplicação telefónica de questionários médicos de “follow-up” confidenciais – tanto a doentes (grupo de estudo), como aos respectivos esposos/companheiros/membros próximos da família (grupo de controlo) –, com particular ênfase nos antecedentes médicos e história clínica actual. Um estudo preliminar de 20 pessoas (10 doentes e 10 controlos) foi efectuado para antecipar dificuldades e estimar as necessidades logísticas. As dificuldades identificadas foram: 1) selecção dos doentes com números de telefone válidos e processos clínicos completos (com audiograma inicial e final); 2) contacto telefónico com os participantes de ambos os grupos (de estudo e controlo); 3) recursos humanos requeridos. Dado que a SS não é uma doença em si, mas um sintoma de uma doença subjacente, acreditamos que este estudo epidemiológico seja importante e útil, capaz de gerar novas luzes sobre a fisiopatologia e mecanismos desta entidade clínica.-------------ABSTRACT:Sudden sensorineural hearing loss (SSHL) is characterized by abrupt, mostly unilateral loss of hearing, frequently associated to aural fullness, tinnitus and vertigo. It affects 5-20/100.000 people/year (particularly working adults in the 40ths), with huge impact on quality of life. Possible causes include infectious, circulatory, traumatic, immunologic, metabolic, neoplastic, neurologic, toxic and unidentified cochlear diseases. Nevertheless, SSHL’s etiology remains unknown in most cases (80%), giving rise to controversial (and frequently ineffective) treatments. Available therapies range from corticosteroids to antivirals, vasodilators, antiaggregants, anticoagulants, vitamins and hyperbaric oxygen (HBO). Given the lack of data concerning SSHL’s etiology and physiopathology, we intend to evaluate clinical evolution of such patients treated with HBO in the Underwater and Hyperbaric Medical Center (UHMC) at Lisbon from 2000 to 2005 during a minimum period of 5 years, in an attempt to identify eventual risk factors or clinical associations to SSHL. The intended retrospective study is based on the review of patients’ medical charts from UHMC and confidential follow-up questionnaires applied telephonically both to patients (study group) and patients’ spouse/partner/close family member (control group), focusing past and present medical history. A preliminary study of 20 subjects (10 of each group) was performed to anticipate difficulties and to estimate the required logistics. The identified difficulties were: 1) selection of subjects with valid phone numbers and complete medical charts (with initial and final audiograms); 2) telephonic contact with subjects from the study and control group; 3) human logistics required. As it is believed that SSHL is not a disease by itself but rather a symptom of an underlying disease, we believe that this epidemiologic study is important and will hopefully generate sound scientific knowledge concerning physiopathology and mechanism of disease of SSHL.

Evaluation of chemotherapeutic potential of natural extracts using 3D models of colon cancer

Dissertation to obtain master degree in Biotechnology

Smart macroporous structures for the purification of viral particles

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Successful therapeutic response of resistant cases of mucocutaneous leishmaniasis to a very low dose of antimony

Two mucocutaneous leishmaniasis cases resistant to therapy are reported here. After the failure of initial therapies (antimony, amphotericin B and/or pentamidine) patients received a low-dose schedule: one ampoule of meglumine antimoniate (405mg of pentavalent antimony [Sb v]) by intramuscular injection, three times a week until complete healing of the lesions. One patient was cured with a total of 30 ampoules in 10 weeks and the other received 36 ampoules in 12 weeks. Both remain clinically cured after one year of follow-up.

Melanosome transfer between melanocytes and keratinocytes

RESUMO: A pele é o maior órgão do corpo humano e a sua pigmentação é essencial para a sua coloração e proteção contra os efeitos nocivos da radiação ultravioleta (UV). A pigmentação da pele resulta essencialmente de três processos: a síntese e o armazenamento de melanina pelos melanócitos, em organelos especializados denominados melanossomas; o transporte dos melanossomas dentro dos melanócitos; e finalmente, a transferência dos melanossomas para os queratinócitos adjacentes. Nos queratinócitos, a melanina migra para a região perinuclear apical da célula para formar um escudo protetor,responsável pela proteção do DNA dos danos causados pela radiação UV. Os melanócitos estão localizados na camada basal da epiderme e contactam com 30-40 queratinócitos. Em conjunto, estas células formam a “unidade melano-epidérmica”. Apesar dos processos de síntese e transporte de melanina nos melanócitos estarem bastante bem caracterizados, os mecanismos moleculares subjacentes à transferência inter-celular de melanina são menos conhecidos e ainda controversos. Dados preliminares obtidos pelo nosso grupo, que se basearam na observação de amostras de pele humana por microscopia electrónica, indicam que a forma predominante de transferência de melanina na epiderme consiste na exocitose dos melanossomas pelos melanócitos e subsequente endocitose da melanina por queratinócitos. Para além disso sabe-se que as proteínas Rab, que controlam o tráfego membranar, estão envolvidas em várias etapas de pigmentação da pele, nomeadamente na biogénese e no transporte de melanina. Assim, dado o seu papel fundamental nestes processos, questionámo-nos sobre o seu envolvimento na transferência de melanina. Com este trabalho, propomo-nos a expandir o conhecimento atual sobre a transferência de melanina na pele, através do estudo detalhado dos seus mecanismos moleculares, identificando as proteínas Rab que regulam o processo. Pretendemos também confirmar o modelo de exo/endocitose como sendo o mecanismo principal de transferência de melanina. Primeiro, explorámos a regulação da secreção de melanina pelos melanócitos e analisámos o papel de proteínas Rab neste processo. Os resultados foram obtidos recorrendo a um método in vitro, desenvolvido previamente no laboratório, que avalia a quantidade de melanina segregada para o meio de cultura por espectrofotometria, e ainda por microscopia, contando o número de melanossomas transferidos para os queratinócitos. Através de co-culturas de melanócitos e queratinócitos, verificou-se que os queratinócitos estimulam a libertação de melanina dos melanócitos para o meio extra-celular, bem como a sua transferência para os queratinócitos. Além disso, a proteína Rab11b foi identificada como um regulador da exocitose de melanina e da sua transferência para os queratinócitos. De facto, a diminuição da expressão de Rab11b em melanócitos provocou a redução da secreção de melanina estimulada por queratinócitos, bem como da transferência desta. Em segundo lugar, para complementar o nosso estudo, centrámos a nossa investigação na internalização de melanina por queratinócitos. Especificamente, usando uma biblioteca de siRNA, explorámos o envolvimento de proteínas Rab na captação de melanina por queratinócitos. Como primeira abordagem, usámos esferas fluorescentes como substituto de melanina, avaliando os resultados por citometria de fluxo. No entanto, este método revelou-se ineficaz uma vez que a internalização destas esferas é independente do recetor PAR-2 (recetor 2 ativado por protease), que foi previamente descrito como essencial na captação de melanina por queratinócitos Posteriormente, foi desenvolvido um novo protocolo de endocitose baseado em microscopia, usando melanossomas sem a membrana envolvente (melanocores) purificados do meio de cultura de melanócitos, incluindo um programa informático especialmente desenhado para realizar uma análise semi-automatizada. Após internalização, os melanocores acumulam-se na região perinuclear dos queratinócitos, em estruturas que se assemelham ao escudo supranuclear observado na pele humana. Seguidamente, o envolvimento do recetor PAR-2 na captação de melanocores por queratinócitos foi confirmado, utilizando o novo protocolo de endocitose desenvolvido. Para além disso, a necessidade de quatro proteínas Rab foi identificada na internalização de melanocores por queratinócitos. A redução da expressão de Rab1a ou Rab5b em queratinócitos diminuiu significativamente o nível de internalização de melanocores, enquanto o silenciamento da expressão de Rab2a ou Rab14 aumentou a quantidade de melanocores internalizados por estas células. Em conclusão, os resultados apresentados corroboram as observações anteriores, obtidas em amostras de pele humana, e sugerem que o mecanismo de transferência predominante é a exocitose de melanina pelos melanócitos, induzida por queratinócitos, seguida por endocitose pelos queratinócitos. A pigmentação da pele tem implicações tanto ao nível da cosmética, como ao nível médico, relacionadas com foto-envelhecimento e com doenças pigmentares. Assim sendo, ao esclarecer quais os mecanismos moleculares que regulam a transferência de melanina na pele, este trabalho pode conduzir ao desenvolvimento de novas estratégias para modular a pigmentação da pele.----------------ABSTRACT: Skin pigmentation is achieved through the highly regulated production of the pigment melanin in specialized organelles, termed melanosomes within melanocytes. These are transported from their site of synthesis to the melanocyte periphery before being transferred to keratinocytes where melanin forms a supra-nuclear cap to protect the DNA from UVinduced damage. Together, melanocytes and keratinocytes form a functional complex, termed “epidermal-melanin unit”, that confers color and photoprotective properties to the skin. Skin pigmentation requires three processes: the biogenesis of melanin; its intracelular transport within the melanocyte to the cell periphery; and the melanin transfer to keratinocytes. The first two processes have been extensively characterized. However, despite significant advances that have been made over the past few years, the mechanisms underlying inter-cellular transfer of pigment from melanocytes to keratinocytes remain controversial.Preliminary studies from our group using electron microscopy and human skin samples found evidence for a mechanism of coupled exocytosis-endocytosis. Rab GTPases are master regulators of intracellular trafficking and have already been implicated in several steps of skin pigmentation. Thus, we proposed to explore and characterize the molecular mechanisms of melanin transfer and the role of Rab GTPases in this process. Moreover, we investigated whether the exo/endocytosis model is the main mechanism of melanin transfer. We first focused on melanin exocytosis by melanocytes. Then, we started to investigate the key regulatory Rab proteins involved in this step by establishing an in vitro tissue culture model of melanin secretion. Using co-cultures of melanocytes and keratinocytes, we found that keratinocytes stimulate melanin release and transfer. Moreover, depletion of Rab11b decreases keratinocyte-induced melanin exocytosis by melanocytes. In order to determine whether melanin exocytosis is a predominant mechanism of melanin transfer, the amount of melanin transferred to keratinocytes was then assayed in conditions where melanin exocytosis was inhibited. Indeed, Rab11b depletion resulted in a significant decrease in melanin uptake by keratinocytes. Taken together, these observations suggest that Rab11b mediates melanosome exocytosis from melanocytes and transfer to keratinocytes. To complement and extend our study, we of melanin by keratinocytes. Thus, we aimed to explore the effect of depleting Rab GTPases on melanin uptake and trafficking within keratinocytes. As a first approach, we used fluorescent microspheres as a melanin surrogate. However, the uptake of microspheres was observed to be independent of PAR-2, a receptor that is required for melanin uptakecentred our attention in the internalization of melanin by keratinocytes. Thus, we aimed to explore the effect of depleting Rab GTPases on melanin uptake and trafficking within keratinocytes. As a first approach, we used fluorescent microspheres as a melanin surrogate. However, the uptake of microspheres was observed to be independent of PAR-2, a receptor that is required for melanin uptake.Therefore, we concluded that microspheres were uptaken by keratinocytes through a different pathway than melanin. Subsequently, we developed a microscopy-based endocytosis assay using purified melanocores (melanosomes lacking the limiting membrane) from melanocytes, including a program to perform a semi-automated analysis. Melanocores are taken up by keratinocytes and accumulate in structures in the perinuclear area that resemble the physiological supranuclear cap observed in human skin. We then confirmed the involvement of PAR-2 receptor in the uptake of melanocores by keratinocytes, using the newly developed assay. Furthermore, we identified the role of four Rab GTPases on the uptake of melanocores by keratinocytes. Depletion of Rab1a and Rab5b from keratinocytes significantly reduced the uptake of melanocores, whereas Rab2a, and Rab14 silencing increased the amount the melanocores internalized by XB2 keratinocytes. In conclusion, we present evidence supporting keratinocyte-inducedmelanosome exocytosis from melanocytes, followed by endocytosis of the melanin core by keratinocytes as the predominant mechanism of melanin transfer in skin. Although advances have been made, there is a need for more effective and safer therapies directed at pigmentation disorders and also treatments for cosmetic applications. Hence, the understanding of the above mechanisms of skin pigmentation will lead to a greater appreciation of the molecular machinery underlying human skin pigmentation and could interest the pharmaceutical and cosmetic industries.

Cellular reprogramming strategies for degenerative disorders involving the retinal pigment epithelium

RESUMO: A reprogramação celular permite que uma célula somática seja reprogramada para outra célula diferente através da expressão forçada de factores de transcrição (FTs) específicos de determinada linhagem celular, e constitui uma área de investigação emergente nos últimos anos. As células somáticas podem ser experimentalmente manipuladas de modo a obter células estaminais pluripotentes induzidas (CEPi), ou convertidas directamente noutro tipo de célula somática. Estas descobertas inovadoras oferecem oportunidades promissoras para o desenvolvimento de novas terapias de substituição celular e modelos de doença, funcionando também como ferramentas valiosas para o estudo dos mecanismos moleculares que estabelecem a identidade celular e regulam os processos de desenvolvimento. Existem várias doenças degenerativas hereditárias e adquiridas da retina que causam deficiência visual devido a uma disfunção no tecido de suporte da retina, o epitélio pigmentar da retina (EPR). Uma destas doenças é a Coroideremia (CHM), uma doença hereditária monogénica ligada ao cromossoma X causada por mutações que implicam a perda de função duma proteína com funções importantes na regulação do tráfico intracelular. A CHM é caracterizada pela degenerescência progressiva do EPR, assim como dos foto-receptores e da coróide. Resultados experimentais sugerem que o EPR desempenha um papel importante na patogénese da CHM, o que parece indicar uma possível vantagem terapêutica na substituição do EPR nos doentes com CHM. Por outro lado, existe uma lacuna em termos de modelos in vitro de EPR para estudar a CHM, o que pode explicar o ainda desconhecimento dos mecanismos moleculares que explicam a patogénese desta doença. Assim, este trabalho focou-se principalmente na exploração das potencialidades das técnicas de reprogramação celular no contexto das doenças de degenerescência da retina, em particular no caso da CHM. Células de murganho de estirpe selvagem, bem como células derivadas de um ratinho modelo de knockout condicional de Chm, foram convertidos com sucesso em CEPi recorrendo a um sistema lentiviral induzido que permite a expressão forçada dos 4 factores clássicos de reprogramação, a saber Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Estas células mostraram ter equivalência morfológica, molecular e funcional a células estaminais embrionárias (CES). As CEPi obtidas foram seguidamente submetidas a protocolos de diferenciação com o objectivo final de obter células do EPR. Os resultados promissores obtidos revelam a possibilidade de gerar um valioso modelo de EPR-CHM para estudos in vitro. Em alternativa, a conversão directa de linhagens partindo de fibroblastos para obter células do EPR foi também abordada. Uma vasta gama de ferramentas moleculares foi gerada de modo a implementar uma estratégia mediada por FTs-chave, seleccionados devido ao seu papel fundamental no desenvolvimento embrionário e especificação do EPR. Conjuntos de 10 ou menos FTs foram usados para transduzir fibroblastos, que adquiriram morfologia pigmentada e expressão de alguns marcadores específicos do EPR. Adicionalmente, observou-se a activação de regiões promotoras de genes específicos de EPR, indicando que a identidade transcricional das células foi alterada no sentido pretendido. Em conclusão, avanços significativos foram atingidos no sentido da implementação de tecnologias de reprogramação celular já estabelecidas, bem como na concepção de novas estratégias inovadoras. Metodologias de reprogramação, quer para pluripotência, quer via conversão directa, foram aplicadas com o objectivo final de gerar células do EPR. O trabalho aqui descrito abre novos caminhos para o estabelecimento de terapias de substituição celular e, de uma maneira mais directa, levanta a possibilidade de modelar doenças degenerativas da retina com disfunção do EPR numa placa de petri, em particular no caso da CHM.---------------ABSTRACT: Cellular reprogramming is an emerging research field in which a somatic cell is reprogrammed into a different cell type by forcing the expression of lineage-specific transcription factors (TFs). Cellular identities can be manipulated using experimental techniques with the attainment of pluripotency properties and the generation of induced Pluripotent Stem (iPS) cells, or the direct conversion of one somatic cell into another somatic cell type. These pioneering discoveries offer new unprecedented opportunities for the establishment of novel cell-based therapies and disease models, as well as serving as valuable tools for the study of molecular mechanisms governing cell fate establishment and developmental processes. Several retinal degenerative disorders, inherited and acquired, lead to visual impairment due to an underlying dysfunction of the support cells of the retina, the retinal pigment epithelium (RPE). Choroideremia (CHM), an X-linked monogenic disease caused by a loss of function mutation in a key regulator of intracellular trafficking, is characterized by a progressive degeneration of the RPE and other components of the retina, such as the photoreceptors and the choroid. Evidence suggest that RPE plays an important role in CHM pathogenesis, thus implying that regenerative approaches aiming at rescuing RPE function may be of great benefit for CHM patients. Additionally, lack of appropriate in vitro models has contributed to the still poorly-characterized molecular events in the base of CHM degenerative process. Therefore, the main focus of this work was to explore the potential applications of cellular reprogramming technology in the context of RPE-related retinal degenerations. The generation of mouse iPS cells was established and optimized using an inducible lentiviral system to force the expression of the classic set of TFs, namely Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc. Wild-type cells, as well as cells derived from a conditional knockout (KO) mouse model of Chm, were successfully converted into a pluripotent state, that displayed morphology, molecular and functional equivalence to Embryonic Stem (ES) cells. Generated iPS cells were then subjected to differentiation protocols towards the attainment of a RPE cell fate, with promising results highlighting the possibility of generating a valuable Chm-RPE in vitro model. In alternative, direct lineage conversion of fibroblasts into RPE-like cells was also tackled. A TF-mediated approach was implemented after the generation of a panoply of molecular tools needed for such studies. After transduction with pools of 10 or less TFs, selected for their key role on RPE developmental process and specification, fibroblasts acquired a pigmented morphology and expression of some RPE-specific markers. Additionally, promoter regions of RPE-specific genes were activated indicating that the transcriptional identity of the cells was being altered into the pursued cell fate. In conclusion, highly significant progress was made towards the implementation of already established cellular reprogramming technologies, as well as the designing of new innovative ones. Reprogramming into pluripotency and lineage conversion methodologies were applied to ultimately generate RPE cells. These studies open new avenues for the establishment of cell replacement therapies and, more straightforwardly,raise the possibility of modelling retinal degenerations with underlying RPE defects in apetri dish, particularly CHM.