Genomic Signatures and Antiviral Drug Susceptibility Profile of A(H1N1)pdm09

Background: Genetic changes in influenza surface and internal genes can alter viral fitness and virulence. Mutation trend analysis and antiviral drug susceptibility profiling of A(H1N1)pdm09 viruses is essential for risk assessment of emergent strains and disease management. Objective: To profile genomic signatures and antiviral drug resistance of A(H1N1)pdm09 viruses and to discuss the potential role of mutated residues in human host adaptation and virulence. Study design: A(H1N1)pdm09 viruses circulating in Portugal during pandemic and post-pandemic periods and 2009/2010 season. Viruses were isolated in MDCK-SIAT1 cell culture and subjected to mutation analysis of surface and internal proteins, and to antiviral drug susceptibility profiling. Results: The A(H1N1)pdm09 strains circulating during the epidemic period in Portugal were resistant to amantadine. The majority of the strains were found to be susceptible to oseltamivir and zanamivir, with five outliers to neuraminidase inhibitors (NAIs) identified. Specific mutation patterns were detected within the functional domains of internal proteins PB2, PB1, PA, NP, NS1, M1 and NS2/NEP, which were common to all isolates and also some cluster-specific. Discussion: Modification of viral genome transcription, replication and apoptosis kinetics, changes in antigenicity and antiviral drug susceptibility are known determinants of virulence. We report several point mutations with putative roles in viral fitness and virulence, and discuss their potential to result in more virulent phenotypes. Monitoring of specific mutations and genetic patterns in influenza viral genes is essential for risk assessing emergent strains, disease epidemiology and public health implications.

Novel approaches for culturing hepatocytes for drug testing applications

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemisry, Biotechnology

Efavirenz Concentrations in HIV-Infected Patients With and Without Viral Hepatitis

AIMS: Data on efavirenz in HIV/viral hepatitis co-infected patients is non-consensual, probably due to liver function heterogeneity in the patients included. METHODS: A case control study was performed on 27 HIV-infected patients, with controlled and homogenous markers of hepatic function, either mono-infected or co-infected with HBV/HCV, to ascertain the influence of viral hepatitis on efavirenz concentrations over a 2-year follow-up period. RESULTS: No differences were found in efavirenz concentrations between groups both during and at the end of the follow-up period: control (2.43 +/- 1.91 mg l(-1)) vs. co-infected individuals (2.37 +/- 0.37 mg l(-1)). CONCLUSION: It was concluded that HBV/HCV infections in themselves do not predispose to an overexposure to efavirenz.

Investigation and Control of a Large Outbreak of Multi-Drug Resistant Tuberculosis at a Central Lisbon Hospital

An increase in the number of new cases of tuberculosis (TB) combined with poor clinical outcome was identified among HIV-infected injecting drug users attending a large HIV unit in central Lisbon. A retrospective epidemiological and laboratory study was conducted to review all newly diagnosed cases of TB from 1995 to 1996 in the HIV unit. Results showed that from 1995 to 1996, 63% (109/173) of the Mycobacterium tuberculosis isolates from HIV-infected patients were resistant to one or more anti-tuberculosis drugs; 89% (95) of these were multidrug-resistant, i.e., resistant to at least isoniazid and rifampicin. Eighty percent of the multidrug-resistant strains (MDR) available for restriction fragment length polymorphism (RFLP) DNA fingerprinting clustered into one of two large clusters. Epidemiological data support the conclusion that the transmission of MDR-TB occurred among HIV-infected injecting drug users exposed to infectious TB cases on open wards in the HIV unit. Improved infection control measures on the HIV unit and the use of empirical therapy with six drugs once patients were suspected to have TB, reduced the incidence of MDR-TB from 42% of TB cases in 1996 to 11% in 1999.

THE SUSCEPTIBILITY OF RECENT ISOLATES OF Schistosoma mansoni TO PRAZIQUANTEL

Introduction: Schistosomiasis is a chronic disease caused by trematode flatworms of the genus Schistosoma and its control is dependent on a single drug, praziquantel (PZQ), but concerns over PZQ resistance have renewed interest in evaluating the in vitro susceptibility of recent isolates of Schistosoma mansoni to PZQ in comparison with well-established strains in the laboratory. Material and methods: The in vitro activity of PZQ (6.5-0.003 µg/mL) was evaluated in terms of mortality, reduced motor activity and ultrastructural alterations against S. mansoni. Results: After 3 h of incubation, PZQ, at 6.5 µg/mL, caused 100% mortality of all adult worms in the three types of recent isolates, while PZQ was inactive at concentrations of 0.08-0.003 µg/mL after 3 h of incubation. The results show that the SLM and Sotave isolates basically presented the same pattern of susceptibility, differing only in the concentration of 6.5 µg/mL, where deaths occurred from the range of 1.5 h in Sotave and just in the 3 h range of SLM. Additionally, this article presents ultrastructural evidence of rapid severe PZQ-induced surface membrane damage in S. mansoni after treatment with the drug, such as disintegration, sloughing, and erosion of the surface. Conclusion: According to these results, PZQ is very effective to induce tegument destruction of recent isolates of S. mansoni.

Drug-Induced Anaphylaxis Survey in Portuguese Allergy Departments

Background and Objective: Drug-induced anaphylaxis is an unpredictable and potentially fatal adverse drug reaction. The aim of this study was to identify the causes of drug-induced anaphylaxis in Portugal. Methods: During a 4-year period a nationwide notification system for anaphylaxis was implemented, with voluntary reporting by allergists. Data on 313 patients with drug anaphylaxis were received and reviewed. Statistical analysis included distribution tests and multiple logistic regression analysis to investigate significance, regression coefficients, and marginal effects. Results: The mean (SD) age of the patients was 43.8 (17.4) years, and 8.3% were younger than 18 years. The female to male ratio was 2:1. The main culprits were nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) (47.9% of cases), antibiotics (35.5%), and anesthetic agents (6.1%). There was a predominance of mucocutaneous symptoms (92.2%), followed by respiratory symptoms (80.4%) and cardiovascular symptoms (49.0%). Patients with NSAID-induced anaphylaxis showed a tendency towards respiratory and mucocutaneous manifestations. We found no significant associations between age, sex, or atopy and type of drug. Anaphylaxis recurrence was observed in 25.6% of cases, and the risk was higher when NSAIDs were involved. Conclusions: NSAIDs were the most common cause of anaphylaxis in this study and were also associated with a higher rate of recurrence. We stress the need for better therapeutic management and prevention of recurring episodes of drug-induced anaphylaxis.

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.

O2/CO2-sensitive cyclic AMP-signalling pathway in peripheral chemoreceptors

RESUMO: O corpo carotídeo (CB) é um pequeno órgão sensível a variações na PaO2, PaCO2 e pH. As células tipo I (células glómicas) do corpo carotídeo, as unidades sensoriais deste órgão, libertam neurotransmissores em resposta às variações dos gases arteriais. Estes neurotransmissores atuam quer em recetores pré-sinápticos, localizados nas células tipo I, quer em recetores póssinápticos, localizados nas terminações do nervo do seio carotídeo, ou em ambos. A activação dos recetores pré-sinápticos modula a atividade do corpo carotídeo, enquanto que, a activação dos recetores pós-sinápticos, de carater excitatório, desencadeia um aumento da frequência de descarga das fibras do CSN, com subsequente despolarização dos neurónios do gânglio petroso, e posterior despolarização de um grupo específico de neurónios do centro respiratório central, desencadeando, como resposta final, hiperventilação. Estes recetores pré- e pós-sinápticos podem ser classificados em ionotrópicos ou metabotrópicos, estando os últimos acoplados a adenilatos ciclases transmembranares (tmAC). O mecanismo exato pelo qual as variações dos gases arteriais são detetadas pelo CB não se encontra ainda completamente elucidado, mas tem sido sugerido que alterações nos níveis de cAMP estejam associadas ao mecanismo de deteção de variações de O2 e CO2. Os níveis de cAMP podem ser regulados através da sua via de síntese, mediada por dois tipos de adenilatos ciclases: tmAC sensível aos eurotransmissores e adenilato ciclase solúvel (sAC)sensível a variações de HCO3/CO2, e pela sua via de degradação mediada por fosfodiesterases. A via de degradação do cAMP pode ser manipulada farmacologicamente, funcionando enquanto alvo terapêutico para o tratamento de patologias do foro respiratório (e.g. asma, hipertensão pulmonar, doença pulmonar obstructiva crónica e apneia do sono), que induzem um aumento da actividade do CB.O trabalho descrito nesta dissertação partiu da hipótese de que a actividade do CB é manipulada por fármacos, que interferem com a via de sinalização do cAMP, tendo sido nosso objectivo geral, investigar o papel do cAMP na quimiotransdução do CB de rato, e determinar se a actividade dos enzimas responsáveis pela via de sinalização do cAMP é ou não regulada por variações de O2/CO2. Assim, a relevância deste trabalho é a de estudar e identificar possíveis alvos moleculares (sAC, isoformas de tmAC e PDE) com potencial para serem usados no tratamento de patologias relacionadas com o controlo respiratório. A primeira parte do presente trabalho, centrou-se na caracterização farmacológica da PDE4 no CB e em tecidos não quimiorecetores (e.g. gânglio cervical superior e artérias carótidas), e na observação do efeito de hipóxia aguda na acumulação dos níveis de cAMP, induzidos pelos inibidores de PDE, nestes tecidos. A quantificação de cAMP foi efectuada por técnica imunoenzimática (EIA), tendo sido elaboradas curvas de dose-resposta para os efeitos de inibidores, não específicos (IBMX) e específicos para a PDE2 e PDE4 (EHNA, Rolipram e Ro 20-1724), nos níveis de cAMP acumulados, em situações de normóxia (20%O2/5%CO2) e hipóxia (5%O2/5%CO2). A caracterização das PDE no gânglio cervical superior foi aprofundada, utilizando-se a técnica de transferência de energia de ressonância por fluorescência (FRET) em culturas primárias de neurónios, na presença de inibidores não específicos (IBMX) e específicos para a PDE3 e PDE4 (milrinone e rolipram, respetivamente). Foram igualmente estudadas, através de RT-qPCR, as alterações na expressão de PDE3A-B e PDE4A-D, no gânglio cervical superior, em resposta a diferentes percentagens de oxigénio. Na segunda parte do trabalho investigou-se a via de síntese do cAMP no CB em resposta a variações na concentração de HCO3/CO2. Em concreto, o protocolo experimental centrou-se na caracterização da sAC, dado que a sua actividade é regulada por variações de HCO3/CO2. A caracterização da expressão e regulação da sAC, em resposta a variações de HCO3/CO2 ,foi efectuada no CB e em tecidos não quimioreceptores periféricos (e.g. gânglio cervical superior, petroso e nodoso) por qRT-PCR. A actividade deste enzima foi caracterizada indirectamente através da quantificação dos níveis de cAMP (quantificação por EIA), induzidos por diferentes concentrações de HCO3/CO2, na presença de MDL-12,33-A, um inibidore da tmAC. A expressão das isoformas da tmAC no CB e gânglio petroso foi determinada por RT-qPCR. Adicionalmente, estudámos a contribuição relativa da tmAC e sAC no mecanismo de sensibilidade ao CO2 no CB. Para o efeito foram estudadas as alterações: 1) nos níveis de cAMP (quantificado por EIA) na presença de diferentes concentrações de HCO3/CO2 e ao longo do tempo (5-30 min); 2) na ativação da proteína cinase A (PKA, FRET baseado em sensores) em células tipo I do CB; e 3) na frequência de descarga do CSN (registos) na presença e ausência de ativadores e inibidores da sAC,tmAC e PKA. Por último, foi caracterizada a expressão e actividade da sAC nos quimioreceptors centrais (locus ceruleus, rafe e medula ventro-lateral) através de técnicas de RT-qPCR e EIA. A expressão das isoformas da tmAC foi aprofundada no locus coeruleus através de RT-qPCR. Por fim, comparámos a contribuição da tmAC e sAC nos níveis de cAMP no locus coeruleus em condições de normocapnia e hipercapnia.O nosso trabalho teve os seguintes resultados principais: 1) PDE4 está funcional no corpo carotídeo, artérias carótidas e gânglio cervical superior de rato, embora a PDE2 só se encontre funcional neste último; 2) Os efeitos dos inibidores de PDE nos níveis de acumulação de cAMP foram exacerbados em situações de hipóxia aguda no CB e artérias carótidas, mas foram atenuados no gânglio cervical superior; 3) No gânglio cervical superior, diferentes tipos de células apresentaram uma caracterização específica de PDEs, sugerindo uma subpopulação de células neste gânglio com funções fisiológicas distintas; 4) Embora todas as isoformas de PDE4 e PDE3 estivessem presentes no gânglio, a PDE3a, PDE4b e a PDE4d foram as isoformas mais expressas. Por outro lado, incubações de gânglio cervical superior, em diferentes percentagens de oxigénio, não alteraram (não regularam) significativamente a expressão das diferentes isoformas de PDE neste órgão; 5) a sAC encontra-se expressa e funcional no CB e nos quimiorecetores centrais estudados (locus coeruleus, rafe e medula ventrolateral). A sAC apresenta maior expressão no CB comparativamente aos restantes orgãos estudados, exceptuando os testículos, orgão controlo. Variações de HCO3/CO2 de 0/0 para 24/5 aumentaram os níveis de cAMP no CB e quimiorecetores centrais, tendo sido o aumento mais significativo observado no CB. Concentrações acima dos 24mM HCO3/5%CO2 não induziram alterações nos níveis de cAMP, sugerindo que a actividade da sAC se encontra saturada em condições fisiológicas (normocapnia) e que este enzima não desempenha qualquer papel na deteção de situações de hipercapnia; 6) No CB, a expressão das isoformas tmAC1, tmAC4, tmAC6 e tmAC9 é mais elevada comparativamente à expressão da sAC; 7) Utilizamos diferentes inibidores da tmAC (MDL 12-330A, 500μM, 2’5’-ddADO, 30-300μM, SQ 22536, 200μM) e da sAC (KH7, 10-100μM) para estudar a contribuição relativa destes enzimas na acumulação do cAMP no CB. Tanto a tmAC como a sAC contribuem para a acumulação dos níveis de cAMP em condições de hipercapnia. Contudo, existe um maior efeito destes inibidores nas condições de 12 mM HCO3/2.5%CO2 do que em condições de normocapnia e hipercapnia, sugerindo um papel relevante destes enzimas na atividade do CB em situações de hipocapnia; 8) Não se observaram variações nos níveis de cAMP em resposta a diferentes concentrações de HCO3/CO2 ao longo do tempo (5-30 min). O efeito inibitório induzido por ddADO e KH7 foi sobreponível após 5 ou 30 minutos de incubação em todas as concentrações de HCO3/CO2 estudadas; 9) Por último, verificou-se um aumento na frequência da descarga do nervo do seio carotídeo entre as condições de normocapnia e hipercapnia acídica. Ao contrário do KH7 (10μM), o 2’5’-ddADO reduziu significativamente a frequência de descarga do nervo, quer em condições de normocapnia quer de hipercapnia acídica. Contudo, não se verificou aumento na frequência de descarga do nervo entre normocapnia e hipercapnia isohídrica, sugerindo que a sensibilidade à hipercapnia no CB é mediada por variações de pH. Em conclusão, os resultados decorrentes deste trabalho permitiram demonstrar que, embora os enzimas que medeiam a via de sinalização do cAMP possam ser bons alvos terapêuticos em condições particulares, a sua actividade não é específica para o CB. Os resultados sugerem ainda que o cAMP não é um mediador específico da transdução à hipercapnia neste orgão. Contudo, os nossos resultados demonstraram que os níveis de cAMP são mais elevados em condições fisiológicas, o que sugere que o cAMP possa ter uma função homeostática neste orgão. Por último, o presente trabalho demonstrou que os aumentos de cAMP descritos por outros em condições de hipercapnia, não são observáveis quando o pH se encontra controlado. ------------------ ABSTRACT: The work presented in this dissertation was aimed to establish how specific is cAMP-signaling pathways in the CB mainly in different CO2 conditions and how O2 concentrations alter/drives the manipulation of cAMP signaling in the CB. The experimental studies included in this thesis sought to investigate the role of cAMP in the rat CB chemotransduction mechanisms and to determine whether the enzymes that participate in cAMP signal transduction in the CB are regulated by O2/CO2. We characterized the enzymes involved in the cAMP-signaling pathway in the CB (sAC, tmAC, PDE) under different O2/CO2 conditions. Our results demonstrated that many of these enzymes are involved in CO2/O2 sensing and while they may be useful in treating conditions with alterations in CO2/O2 sensing,they will not be specific to chemoreception within the CB: 1) PDE4 is ubiquitously expressed in CB and non-chemoreceptor related tissues and their affinity to inhibitors change with O2 tensions in both CB and carotid arteries, and 2) sAC and tmAC are expressed in peripheral and central chemo- and non-chemoreceptor tissues and their effect on cAMP levels do not change between normocapnic and isohydric hypercapnic conditions. Our results provide evidence against a specific role of cAMP as a mediator for O2 and CO2 chemotransduction in the rat CB and emphasized the role of pH in CO2 sensitivity of the CB. Furthermore, our results demonstrate that cAMP levels are maintained higher under physiological conditions, supporting recent finding from our lab, which all together suggests that cAMP has a homeostatic function in this organ.

The use of different concentrations of leishmanial antigen in skin testing to evaluate delayed hypersensitivity in american cutaneous leishmaniasis

Three concentrations of Leishmania mexicana amazonensis sonicated whole promastigote antigen (30, 9.6 and 3 ug N in 0.1 ml) wereprepared and 0.1 ml of each inoculated intradermally intopatients who live in one endemic leishmaniasis region in Brazil. Patients were divided into groups with active cutaneous leishmaniasis (ACL), healed cutaneous leishmaniasis (HCL), mucosal leishmaniasis (ML), and Controls (C). Skin reactions were recorded by measuring induration 48 hours after inoculation. Skin tests using 9.6 ugN/0.1 mlyielded the best diagnostic resultssince 97% of 30 patients with active lesions (cutaneous or mucosal) and 83% with HCL showed reactions of 5 mm orgreater as compared with 4% Controls. Tests using 30ug N/O. 1 ml causedan unacceptable levei of skin reactions with necrosis (10% of ACL patients tested and 17% of HCL, respectively). Tests using 3 ug N/O. 1 ml were less sensitive since only 87% of patients with active lesions and 68% with HCL had reactions of 5mm orgreater. The 3 ug N/O. 1 ml dose was utilized to ask the questions whether skin delayed hypersensitivity decreased with time after the initial lesion and whether mucosal involvement is associated with enhaced hypersensitivity to leishmanial antigen. Decreased delayed hypersensitivity was noted only in those patients who had an initial lesion more than 30 years ago. The mean induration of the reaction in 10 patients with ML was 11.3 mm ± 7.15, in 41 patients with HCL, 9.27 mm ± 6.78 and in 20patients with ACL 10. 7 mm ± 6.10 mm. The percent of patients with 5 mm orgreater induration was ML 80%, HCL 71%, ACL 90%. Thus, we could not confirm an association between enhanced delayed hypersensitivity and mucosal involvement in leishmaniasis.

Development of chitosan-based microparticles for pulmonary drug delivery

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

Toxicological effects of a pharmaceutical, simvastatin, in Gammarus locusta: histopathological evaluation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

Macrofilaricidal effects of chloroquine on adult Onchocerca volvulus by local infiltration of palpable onchocercal nodules

The macrofilaricidal effects of local infiltration of high concentrations of chloroquine into the capsule of onchocercal nodules on adult worms of Onchocerca volvulus was determined. Six weeks post infiltration, histological examination of single nodules showed all adult worms to be dead. With nodule conglomerates, there was localized action of chloroquine only on the adult worms in the infiltrated nodule, with no diffusion of the drug to adjacent nodules. Chloroquine infiltration of young, recently formed nodules to reduce the adult worm load of infected individuals may be an alternative method to costly nodulectomy.

Nevirapine in an animal model of pre-diabetes: study of drug pharmacokinetic and its effects on fasting glycemia and insulin resistance

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia