Synthesis of new Aβ-ligands useful in diagnosis of Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease is a chronic progressive neurodegenerative disease and is the most common form of dementia (estimated 50−60% of all cases), associated with loss of memory (in particular episodic memory), cognitive decline, and behavioural and physical disability, ultimately leading to death. Alzheimer’s disease is a complex disease, mostly occurring sporadically with no apparent inheritance and being the age the main risk factor. The production and accumulation of amyloid-beta peptide in the central nervous system is a key event in the development of Alzheimer’s disease. This project is devoted to the synthesis of amyloid-beta ligands, fluorophores and blood brain barrier-transporters for diagnosis and therapy of Alzheimer’s disease. Different amyloid-beta ligands will be synthesized and their ability to interact with amyloid-beta plaques will be studied with nuclear magnetic resonance techniques and a process of lead optimization will be performed. Many natural and synthetic compounds able to interact as amyloid-beta ligands have been identified. Among them, a set of small molecules in which aromatic moieties seem to play a key role to inhibit amyloid-beta aggregation, in particular heteroaromatic polycyclic compounds such as tetracyclines. Nevertheless tetracyclines suffer from chemical instability, low water solubility and possess, in this contest, undesired anti-bacterial activity. In order to overcome these limitations, one of our goals is to synthesize tetracyclines analogues bearing a polycyclic structure with improved chemical stability and water solubility, possibly lacking antibacterial activity but conserving the ability to interact with amyloid-beta peptides. Known tetracyclines have in common a fourth cycle without an aromatic character and with different functionalisations. We aim to synthesize derivatives in which this cycle is represented by a sugar moiety, thus bearing different derivatisable positions or create derivatives in which we will increase or decrease the number of fused rings. In order to generate a potential drug-tool candidate, these molecules should also possess the correct chemical-physical characteristics. The glycidic moiety, not being directly involved in the binding, it assures further possible derivatizations, such as conjugation to others molecular entities (nanoparticles, polymeric supports, etc.), and functionalization with chemical groups able to modulate the hydro/lipophilicity. In order to be useful such compounds should perform their action within the brain, therefore they have to be able to cross the blood brain barrier, and to be somehow detected for diagnostic purposes.

Pregnancy and newborns disorders followed by urine metabolomics

Chapter 1 introduces the scope of the work by identifying the clinically relevant prenatal disorders and presently available diagnostic methods. The methodology followed in this work is presented, along with a brief account of the principles of the analytical and statistical tools employed. A thorough description of the state of the art of metabolomics in prenatal research concludes the chapter, highlighting the merit of this novel strategy to identify robust disease biomarkers. The scarce use of maternal and newborn urine in previous reports enlightens the relevance of this work. Chapter 2 presents a description of all the experimental details involved in the work performed, comprising sampling, sample collection and preparation issues, data acquisition protocols and data analysis procedures. The proton Nuclear Magnetic Resonance (NMR) characterization of maternal urine composition in healthy pregnancies is presented in Chapter 3. The urinary metabolic profile characteristic of each pregnancy trimester was defined and a 21-metabolite signature found descriptive of the metabolic adaptations occurring throughout pregnancy. 8 metabolites were found, for the first time to our knowledge, to vary in connection to pregnancy, while known metabolic effects were confirmed. This chapter includes a study of the effects of non-fasting (used in this work) as a possible confounder. Chapter 4 describes the metabolomic study of 2nd trimester maternal urine for the diagnosis of fetal disorders and prediction of later-developing complications. This was achieved by applying a novel variable selection method developed in the context of this work. It was found that fetal malformations (FM) (and, specifically those of the central nervous system, CNS) and chromosomal disorders (CD) (and, specifically, trisomy 21, T21) are accompanied by changes in energy, amino acids, lipids and nucleotides metabolic pathways, with CD causing a further deregulation in sugars metabolism, urea cycle and/or creatinine biosynthesis. Multivariate analysis models´ validation revealed classification rates (CR) of 84% for FM (87%, CNS) and 85% for CD (94%, T21). For later-diagnosed preterm delivery (PTD), preeclampsia (PE) and intrauterine growth restriction (IUGR), it is found that urinary NMR profiles have early predictive value, with CRs ranging from 84% for PTD (11-20 gestational weeks, g.w., prior to diagnosis), 94% for PE (18-24 g.w. pre-diagnosis) and 94% for IUGR (2-22 g.w. pre-diagnosis). This chapter includes results obtained for an ultraperformance liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS) study of pre-PTD samples and correlation with NMR data. One possible marker was detected, although its identification was not possible. Chapter 5 relates to the NMR metabolomic study of gestational diabetes mellitus (GDM), establishing a potentially predictive urinary metabolic profile for GDM, 2-21 g.w. prior to diagnosis (CR 83%). Furthermore, the NMR spectrum was shown to carry information on individual phenotypes, able to predict future insulin treatment requirement (CR 94%). Chapter 6 describes results that demonstrate the impact of delivery mode (CR 88%) and gender (CR 76%) on newborn urinary profile. It was also found that newborn prematurity, respiratory depression, large for gestational age growth and malformations induce relevant metabolic perturbations (CR 82-92%), as well as maternal conditions, namely GDM (CR 82%) and maternal psychiatric disorders (CR 91%). Finally, the main conclusions of this thesis are presented in Chapter 7, highlighting the value of maternal or newborn urine metabolomics for pregnancy monitoring and disease prediction, towards the development of new early and non-invasive diagnostic methods.

Captura-recaptura como método epidemiológico a aplicarà esclerose múltipla

Tese de Doutoramento, Neurologia, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Neuro-glia-vascular alterations by common neonatal clinical conditions

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Molecular features of glycine-mediated neurotransmission in rat brain

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Neurociências), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2015

Synaptic dysfunction in early encephalopathies : from genes to function

Tese de doutoramento, Medicina (Neurologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2015

Development of a new cellular model for the visualization and study of GFAP oligomerization in living cells

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2016

Deciphering the mechanisms underlying the loss of BDNF neuroprotection in an Alzheimer’s disease model

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2016

Programa de intervenção segundo o modelo de auto-regulação na esclerose múltipla

A esclerose múltipla é um doença crónica do sistema nervoso central, que afecta mais frequentemente adultos jovens, no auge da sua carreira profissional e desenvolvimento pessoal, sem cura e de causas desconhecidas. Os sintomas e sinais mais comuns são a fadiga, fraqueza muscular, alterações da sensibilidade, ataxia, alterações do equilíbrio, dificuldades na marcha, dificuldades de memória, alterações cognitivas e dificuldades na resolução de problemas. A esclerose múltipla é uma doença progressiva e imprevisível, resultando, nalguns casos, em incapacidades e limitações de actividade de vida diária, causando danos irreparáveis para os indivíduos. Esta doença pode surgir através de surtos ou de uma forma progressiva.

Variabilidade dos limites de estabilidade na posição ortostática em utentes com Acidente Vascular Encefálico

Introdução: O controlo postural (CP), intimamente ligado aos limites de estabilidade, é fundamental nas atividades da vida diária e encontra-se comprometido após Acidente Vascular Encefálico (AVE). Objectivo: Descrever as alterações nos limites de estabilidade, na posição ortostática, em utentes com AVE, face à aplicação de um programa de intervenção baseado num processo de raciocínio clínico. Métodos: Estudo de série de casos, de três indivíduos com alterações do CP do tronco e/ou das grandes articulações, decorrentes de AVE, mas capazes de assumir e manter a posição ortostática. Para avaliar os limites de estabilidade foram utilizados a plataforma de pressões Emed (coordenadas do centro de pressão, COPx e COPy) e o MultidirectionalReachTest (MDRT). Foram também aplicadas, a Fugl-Meyer Assessmentof Sensoriomotor Recovery After Stroke (FMA) e a Berg Balance Scale (BBS). Os instrumentos de avaliação foram aplicados antes e após a intervenção (M0 e M1), de 8 semanas, baseada nos princípios do conceito de Bobath. Resultados: Os valores dos testes de alcance no MDRT aumentaram em todos os utentes. Os limites e os deslocamentos médio-lateral (COPx) e, ântero-posterior (COPy) dos valores do CPr aumentaram, entre M0 e M1. No que se refere à FMA e a BBS, verificou-se que todos apresentaram um aumento dos scores. Conclusão: Os utentes modificaram os seus limites de estabilidade no sentido do aumento, assim como, da função motora e do equilíbrio. Deste modo, a intervenção de acordo com os princípios do conceito de Bobath aparenta introduzir os estímulos necessários à reorganização funcional do sistema nervoso central lesado.

Reorganização do controlo postural do tronco e a sua influência na distribuição de carga na posição ortostática em indivíduos com Acidente Vascular Encefálico

Introdução: O Acidente Vascular Encefálico (AVE) consiste numa das primeiras causas de mortalidade e morbilidade em Portugal. Esta lesão do Sistema Nervoso Central (SNC) desencadeia alterações ao nível do controlo postural (CP), que interferem com a recuperação funcional dos indivíduos. Objetivo: Deste modo, torna-se premente descrever as alterações do CP do tronco através da análise dos alinhamentos dos segmentos corporais do tronco no grupo de indivíduos selecionados, face à aplicação de um programa de intervenção baseado nos princípios do Conceito de Bobath. Metodologia: Estudo de série de casos, em seis indivíduos com alterações neuromotoras decorrentes de AVE, os quais foram avaliados antes e após o plano de intervenção segundo a abordagem baseada nos princípios do Conceito de Bobath, através do registo observacional, da Classificação Internacional de Funcionalidade Incapacidade e Saúde (CIF), da utilização do Software de Avaliação Postural (SAPO) e da Plataforma de Pressões da Emed (PPE), modelo AT. Os dados recolhidos foram trabalhados em função do valor médio através do software Excel. Resultados: A análise do SAPO, na posição ortostática observam-se mudanças quer na vista posterior quer nas laterais, indicando uma maior simetria entre hemitroncos, e mudanças nos alinhamentos verticais indicando uma maior aproximação dos 180º. Na PPE observam-se os valores da área plantar, da pressão plantar média e do centro de pressão, tendem globalmente a uma maior semelhança e simetria. Quanto à CIF também se verificou uma diminuição da restrição na participação e limitação na atividade. Conclusão: A intervenção baseada no processo de raciocínio clínico aparenta introduzir os estímulos necessários à reorganização funcional do SNC lesado, produzindo melhorias ao nível dos alinhamentos dos segmentos corporais e desta forma melhorar a atividade muscular.

Reorganização dos ajustes posturais antecipatórios do tibial anterior e do solear no início da marcha, em pacientes com AVE, face a uma intervenção de fisioterapia baseada no conceito de Bobath

Introdução: os APA´s ocorrem imediatamente antes do movimento e preparam-no tornando-o mais harmonioso e eficiente. Os pacientes com lesão do SNC apresentam frequentemente alterações no sistema de controlo postural interferindo significativamente nas suas AVD´s, como no início da marcha. Objetivo: descrever as alterações no tempo de ativação e sequência de ativação muscular do TA e do SOL no início da marcha em pacientes com AVE, face a uma intervenção em fisioterapia. Metodologia: A avaliação realizou-se antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da electromiografia, plataforma de forças e máquina fotográfica para a avaliação do tempo de ativação muscular do tibial anterior e do solear no início da marcha. Recorreu-se também à Classificação Internacional de Funcionalidade e à Fulg-Mayer Assessment of Motor Recovery after Stroke. Resultados: Obteve-se uma diminuição dos valores registados pela EMG nos tempos de ativação muscular do TA e do SOL bilateralmente, e alterações na sequência de ativação. Verificaram-se modificações nos resultados da Classificação Internacional de Funcionalidade e da Fulg-Mayer Assessment of Motor Recovery after Stroke. Conclusão: O programa de intervenção segundo o Conceito de Bobath, induziu mudanças nos tempos de ativação muscular e na sequência de ativação dos músculos TA e SOL no início da marcha em pacientes com AVE.

Stiffness da tibiotársica em sujeitos com Acidente Vascular Encefálico - processo de raciocínio clínico

regula a posição do corpo no espaço, sendo um pré-requisito para o movimento. À periferia este processo de Controlo Postural pode ser identificado também através da variação do stiffness. O Acidente Vascular Encefálico apresenta-se como a patologia onde os sujeitos são referenciados como tendo alteração do stiffness, e poderão verificar-se modificações nesta variável no âmbito da reabilitação neuro-motora. Objetivo: Descrever o comportamento do stiffness da tibiotársica, nos dois membros inferiores, em indivíduos pós Acidente Vascular Encefálico, face a uma intervenção em fisioterapia baseada num processo de raciocínio clínico. Métodos: 5 sujeitos participaram no estudo, tendo sido implementado um programa de reabilitação para cada um dos sujeitos, por um período de 3 meses, com 2 momentos de avaliação (M0 e M1). O torque e a amplitude articular da tibiotársica foi monitorizada, através do dinamómetro isocinético, durante o movimento passivo de dorsiflexão, a diferentes velocidades (5º/s, 1º/s e 0,25º/s) A atividade eletromiográfica dos músculos Gastrocnémio Interno e Solear foi também recolhida. O valor de stiffness foi calculado através da relação torque/posição. Resultados: Em todos os sujeitos em estudo verificou-se que de uma forma geral o stiffness do membro contralateral à lesão apresentou uma modificação no sentido da diminuição em todas as amplitudes em M1. Nos sujeitos A e C, verificou-se que o stiffness do membro ipsilateral apresentou uma modificação no sentido da diminuição em M1 (em amplitudes intermédias). Nos sujeitos B, D e E o stiffness não apresentou modificações. O stiffness não variou com a velocidade. Conclusão: O stiffness apontou para uma diminuição, nos sujeitos em estudo no membro contralateral à lesão e no membro ipsilateral à lesão nos sujeitos A e C em amplitudes intermédias.

Comportamento da tibiotársica na sequência de movimento de sentar para de pé em crianças prematuras

Introdução: A prematuridade constitui um fator de risco para a ocorrência de lesões ao nível do sistema nervoso central, sendo que uma idade gestacional inferior a 36 semanas potencia esse mesmo risco, nomeadamente para a paralisia cerebral (PC) do tipo diplegia espástica. A sequência de movimento de sentado para de pé (SPP), sendo uma das aprendizagens motoras que exige um controlo postural (CP) ao nível da tibiotársica, parece ser uma tarefa funcional frequentemente comprometida em crianças prematuras com e sem PC. Objetivo(s): Descrever o comportamento dos músculos da tibiotársica, tibial anterior (TA) e solear (SOL), no que diz respeito ao timing de ativação, magnitude e co-ativação muscular durante a fase I e início da fase II na sequência de movimento de SPP realizada por cinco crianças prematuras com PC do tipo diplegia espástica e cinco crianças prematuras sem diagnóstico de alteração neuromotoras, sendo as primeiras sujeitas a um programa de intervenção baseado nos princípios do conceito de Bobath – Tratamento do Neurodesenvolvimento (TND). Métodos: Foram avaliadas 10 crianças prematuras, cinco com PC e cinco sem diagnóstico de alterações neuromotoras, tendo-se recorrido à eletromiografia de superfície para registar parâmetros musculares, nomeadamente timings, magnitudes e valores de co-ativação dos músculos TA e SOL, associados à fase I e inico da fase II da sequência de movimento de SPP. Procedeu-se ao registo de imagem de modo a facilitar a avaliação dos componentes de movimento associados a esta tarefa. Estes procedimentos foram realizados num único momento, no caso das crianças sem diagnóstico de alterações neuromotoras e em dois momentos, antes e após a aplicação de um programa de intervenção segundo o Conceito de Bobath – TND no caso das crianças com PC. A estas foi ainda aplicado o Teste da Medida das Funções Motoras (TMFM–88) e a Classificação Internacional da Funcionalidade Incapacidade e Saúde – crianças e jovens (CIF-CJ). Resultados: Através da eletromiografia constatou-se que ambos os grupos apresentaram timings de ativação afastados da janela temporal considerada como ajustes posturais antecipatórios (APAs), níveis elevados de co-ativação, em alguns casos com inversão na ordem de recrutamento muscular o que foi possível modificar nas crianças com PC após o período de intervenção. Nestas, verificou-se ainda que, a sequência de movimento de SPP foi realizada com menor número de compensações e com melhor relação entre estruturas proximais e distais compatível com o aumento do score final do TMFM-88 e modificação positiva nos itens de atividade e participação da CIF-CJ. Conclusão: As crianças prematuras com e sem PC apresentaram alterações no CP da tibiotársica e níveis elevados de co-ativação muscular. Após o período de intervenção as crianças com PC apresentaram modificações positivas no timing e co-ativação muscular, com impacto funcional evidenciado no aumento do score final da TMFM-88 e modificações positivas na CIF-CJ.

Do Spirituality and Faith Make a Difference? Report from the Southern European Psycho-Oncology Study Group

OBJECTIVE: In the last decade, some attention has been given to spirituality and faith and their role in cancer patients' coping. Few data are available about spirituality among cancer patients in Southern European countries, which have a big tradition of spirituality, namely, the Catholic religion. As part of a more general investigation (Southern European Psycho-Oncology Study--SEPOS), the aim of this study was to examine the effect of spirituality in molding psychosocial implications in Southern European cancer patients. METHOD: A convenience sample of 323 outpatients with a diagnosis of cancer between 6 to 18 months, a good performance status (Karnofsky Performance Status > 80), and no cognitive deficits or central nervous system (CNS) involvement by disease were approached in university and affiliated cancer centers in Italy, Spain, Portugal, and Switzerland (Italian speaking area). Each patient was evaluated for spirituality (Visual Analog Scale 0-10), psychological morbidity (Hospital Anxiety and Depression Scale--HADS), coping strategies (Mini-Mental Adjustment to Cancer--Mini-MAC) and concerns about illness (Cancer Worries Inventory--CWI). RESULTS. The majority of patients (79.3%) referred to being supported by their spirituality/faith throughout their illness. Significant differences were found between the spirituality and non-spirituality groups (p ≤ 0.01) in terms of education, coping styles, and psychological morbidity. Spirituality was significantly correlated with fighting spirit (r = -0.27), fatalism (r = 0.50), and avoidance (r = 0.23) coping styles and negatively correlated with education (r = -0.25), depression (r = -0.22) and HAD total (r = -0.17). SIGNIFICANCE OF RESULTS: Spirituality is frequent among Southern European cancer patients with lower education and seems to play some protective role towards psychological morbidity, specifically depression. Further studies should examine this trend in Southern European cancer patients.