Innovations of wide-field optical-sectioning fluorescence microscopy : toward high-speed volumetric bio-imaging with simplicity

Optical microscopy has become an indispensable tool for biological researches since its invention, mostly owing to its sub-cellular spatial resolutions, non-invasiveness, instrumental simplicity, and the intuitive observations it provides. Nonetheless, obtaining reliable, quantitative spatial information from conventional wide-field optical microscopy is not always intuitive as it appears to be. This is because in the acquired images of optical microscopy the information about out-of-focus regions is spatially blurred and mixed with in-focus information. In other words, conventional wide-field optical microscopy transforms the three-dimensional spatial information, or volumetric information about the objects into a two-dimensional form in each acquired image, and therefore distorts the spatial information about the object. Several fluorescence holography-based methods have demonstrated the ability to obtain three-dimensional information about the objects, but these methods generally rely on decomposing stereoscopic visualizations to extract volumetric information and are unable to resolve complex 3-dimensional structures such as a multi-layer sphere.

The concept of optical-sectioning techniques, on the other hand, is to detect only two-dimensional information about an object at each acquisition. Specifically, each image obtained by optical-sectioning techniques contains mainly the information about an optically thin layer inside the object, as if only a thin histological section is being observed at a time. Using such a methodology, obtaining undistorted volumetric information about the object simply requires taking images of the object at sequential depths.

Among existing methods of obtaining volumetric information, the practicability of optical sectioning has made it the most commonly used and most powerful one in biological science. However, when applied to imaging living biological systems, conventional single-point-scanning optical-sectioning techniques often result in certain degrees of photo-damages because of the high focal intensity at the scanning point. In order to overcome such an issue, several wide-field optical-sectioning techniques have been proposed and demonstrated, although not without introducing new limitations and compromises such as low signal-to-background ratios and reduced axial resolutions. As a result, single-point-scanning optical-sectioning techniques remain the most widely used instrumentations for volumetric imaging of living biological systems to date.

In order to develop wide-field optical-sectioning techniques that has equivalent optical performance as single-point-scanning ones, this thesis first introduces the mechanisms and limitations of existing wide-field optical-sectioning techniques, and then brings in our innovations that aim to overcome these limitations. We demonstrate, theoretically and experimentally, that our proposed wide-field optical-sectioning techniques can achieve diffraction-limited optical sectioning, low out-of-focus excitation and high-frame-rate imaging in living biological systems. In addition to such imaging capabilities, our proposed techniques can be instrumentally simple and economic, and are straightforward for implementation on conventional wide-field microscopes. These advantages together show the potential of our innovations to be widely used for high-speed, volumetric fluorescence imaging of living biological systems.

Participação do L-NAME, da L-arginina e da N-acetilcisteína no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos

O óxido nítrico (NO) constitui um dos mais importantes mediadores intra e extracelulares e tem sido descrita sua participação tanto em processos biológicos como patológicos. Nosso objetivo foi verificar se o aumento ou a diminuição do óxido nítrico apresenta um efeito benéfico na proteção do tecido pulmonar no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos. Para tanto, utilizamos o L-NAME (inibidor do NO), a L-arginina (substrato para a formação do NO) e os comparamos com a N-acetilcisteína (utilizada no tratamento da DPOC). Foram utilizados 65 camundongos C57BL/6 machos. Cinquenta animais foram divididos em grupos controle, fumaça de cigarro (FC), fumaça de cigarro + L-NAME (FC+LN), fumaça de cigarro + L-arginina (FC+LA), fumaça de cigarro + N-acetilcisteína (FC+NAC) (n=10, por grupo). Durante sessenta dias 40 animais foram expostos a 12 cigarros comerciais por dia, 3 vezes ao dia. Os grupos controle e FC foram submetidos à gavagens orogástricas com o veículo. Os grupos FC+LN, FC+LA, FC+NAC receberam gavagens diárias de L-NAME (60 mg/kg), L-arginina (120 mg/kg) ou NAC (200 mg/kg) respectivamente. Quinze animais (n = 5, por grupo) foram expostos ao ar ambiente e tratados apenas com L-NAME, L-arginina e NAC. Realizamos a análise do perfil das células do lavado broncoalveolar após o sacrifício. O pulmão direito foi removido para as análises histológicas do alargamento dos espaços aéreos determinado pela medida do diâmetro alveolar médio (Lm) e da densidade de superfície (Sv) dos septos alveolares. Os pulmões esquerdos foram removidos e homogeneizados para a as análises da atividade enzimática (SOD, CAT e MPO) e do sistema glutationa (GSH/GSSG), para a análise dos valores de nitrito e da expressão de 4-HNE, MMP-12, NE, TIMP-1, TIMP-2. Nossos resultados apontam que o L-NAME tem uma ação voltada para a matriz extracelular (via protease-antiprotease), enquanto que a L-arginina possui uma ação voltada para os oxidantes, assim como a NAC. Porém a NAC atua aumentando os níveis de glutationa, o que interfere diretamente nos oxidantes (via oxidante-antioxidante), enquanto a L-arginina interfere aumentando o burden oxidativo concomitante a um aumento da velocidade de ação dos oxidantes o que aumenta as células inflamatórias, mas diminui seu tempo de ação permitindo uma maior proteção. Concluímos que tanto o favorecimento para a produção e liberação do NOatravés da administração da L-arginina quanto a inibição do NOpela utilização do L-NAME foi eficiente na proteção do pulmão, apesar de não terem alcançado um resultado tão bom quanto a NAC.

Lynx1 Modulation of Nicotinic Acetylcholine Receptors

Nicotinic receptors are the target of nicotine in the brain. They are pentameric ion channels. The pentamer structure allows many combinations of receptors to be formed. These various subtypes exhibit specific properties determined by their subunit composition. Each brain region contains a fixed complement of nicotinic receptor subunits. The midbrain region is of particular interest because the dopaminergic neurons of the midbrain express several subtypes of nicotinic receptors, and these dopaminergic neurons are important for the rewarding effects of nicotine. The α6 nicotinic receptor subunit has garnered intense interest because it is present in dopaminergic neurons but very few other brain regions. With its specific and limited presence in the brain, targeting this subtype of nicotinic receptor may prove advantageous as a method for smoking cessation. However, we do not fully understand the trafficking and membrane localization of this receptor or its effects on dopamine release in the striatum. We hypothesized that lynx1, a known modulator of other nicotinic receptor subtypes, is important for the proper function of α6 nicotinic receptors. lynx1 has been found to act upon several classes of nicotinic receptors, such as α4β2 and α7, the two most common subtypes in the brain. To determine whether lynx1 affects α6 containing nicotinic receptors we used biochemistry, patch clamp electrophysiology, fast scan cyclic voltammetry, and mouse behavior. We found that lynx1 has effects on α6 containing nicotinic receptors, but the effects were subtle. This thesis will detail the observed effects of lynx1 on α6 nicotinic receptors.

Composição da matriz extracelular do ligamento cardinal de mulheres na pós-menopausa com e sem prolapso uterino

O prolapso uterino tem sua incidência aumentada na pós-menopausa. O objetivo deste estudo é identificar as alterações na matriz extracelular do ligamento cardinal associadas à menopausa e ao prolapso uterino. Ligamento cardinal de três diferentes grupos de mulheres, pré-menopausa, prolapso uterino e pós-menopausa, foram identificados e biopsiados durante 57 histerectomias abdominais ou vaginais. As amostras foram processadas por métodos bioquímicos para caracterização e quantificação de glicosaminoglicanos sulfatados e colágeno. As concentrações relativas de glicosaminoglicanos foram obtidas por eletroforese. Procedimentos histológicos foram feitos para identificar fibras elásticas (Weigert), distribuição de colágeno (Picro Sirius) e decorin (imunohistoquímica). Nossos resultados mostraram aumento na concentração de GAG de 72,2%, redução na concentração de colágeno de 37% e diminuição de 22% de fibras elásticas no grupo de prolapso uterino quando comparado ao grupo da pós-menopausa (p<0,05, p<0,04 e p<0,05 respectivamente). As concentrações relativas de glicosaminoglicanos sulfatados para condroitin sulfato, heparan sulfato e dermatan sulfato não mostraram diferenças entre os três grupos. A organização do colágeno foi similar entre os três grupos e a marcação do decorin pareceu estar diminuída no grupo de prolapso uterino. Nossos resultados indicam alterações no metabolismo do tecido conjuntivo. O ligamento cardinal da mulher na pós-menopausa possui uma matriz extracelular mais densa. Esta alteração não ocorre na mulher com prolapso uterino.

Binding Studies of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors Expressing Unnatural Amino Acids

Nicotinic acetylcholine receptors are pentameric ligand-gated ion channels mediating fast synaptic transmission throughout the peripheral and central nervous systems. They have been implicated in various processes related to cognitive functions, learning and memory, arousal, reward, motor control and analgesia. Therefore, these receptors present alluring potential therapeutic targets for the treatment of pain, epilepsy, Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, Tourette’s syndrome, schizophrenia, anxiety, depression and nicotine addiction. The work detailed in this thesis focuses on binding studies of neuronal nicotinic receptors and aims to further our knowledge of subtype specific functional and structural information.

Chapter 1 is an introductory chapter describing the structure and function of nicotinic acetylcholine receptors as well as the methodologies used for the dissertation work described herein. There are several different subtypes of nicotinic acetylcholine receptors known to date and the subtle variations in their structure and function present a challenging area of study. The work presented in this thesis deals specifically with the α4β2 subtype of nicotinic acetylcholine receptor. This subtype assembles into 2 closely related stoichiometries, termed throughout this thesis as A3B2 and A2B3 after their respective subunit composition. Chapter 2 describes binding studies of select nicotinic agonists on A3B2 and A2B3 receptors determined by whole-cell recording. Three key binding interactions, a cation-π and two hydrogen bonds, were probed for four nicotinic agonists, acetylcholine, nicotine, smoking cessation drug varenicline (Chantix®) and the related natural product cytisine.

Results from the binding studies presented in Chapter 2 show that the major difference in binding of these four agonists to A3B2 and A2B3 receptors lies in one of the two hydrogen bond interactions where the agonist acts as the hydrogen bond acceptor and the backbone NH of a conserved leucine residue in the receptor acts as the hydrogen bond donor. Chapter 3 focuses on studying the effect of modulating the hydrogen bond acceptor ability of nicotine and epibatidine on A3B2 receptor function determined by whole-cell recording. Finally, Chapter 4 describes single-channel recording studies of varenicline binding to A2B3 and A3B2 receptors.

A case of development of the parthenogenetic embryo in the ovary of Moina macrocopa Straus (Crustacea, Cladocera). [Translation from: Vest. Zool., Kiev 4, p. 86, 1971. ]

In a survey of histological preparations of several hundreds of Moina macrocopa Straus , one specimen was discovered, in the left ovary of which was found a parthenogenetic embryo. The short article includes an illustration of a transverse section of parthenogenetic female of Moina macrocopa.

Changes in the organism of females of some Cladocera in transition to gamogenesis. [Translation from: Zoologicheskie Zhurnal 49 1573-1575, 1970. ]

In species of Cladocera not forming ephippia, the latent eggs have a sheath formed by glands of the reproductive canals. Representatives of the families Daphniidae and Moinidae Goulden, 1968, in connection with the formation of their complex-structured ephippia, lost these glands. It was investigated whether there are such glands in species the latent eggs of which are enclosed in primitive ephippia. For this, with the help of histological methods, 55 females of Acroperus elongatus (Sars) (Chydoridea) and 88 females of Lathonura rectirostris (O. F. Muller), (Macrothricidae) were collected near Leningrad, were studied.

Structural Characterization of Pro-inflammatory and Anti-inflammatory Immunoglobulin G Fc Proteins

Immunoglobulin G (IgG) is central in mediating host defense due to its ability to target and eliminate invading pathogens. The fragment antigen binding (Fab) regions are responsible for antigen recognition; however the effector responses are encoded on the Fc region of IgG. IgG Fc displays considerable glycan heterogeneity, accounting for its complex effector functions of inflammation, modulation and immune suppression. Intravenous immunoglobulin G (IVIG) is pooled serum IgG from multiple donors and is used to treat individuals with autoimmune and inflammatory disorders such as rheumatoid arthritis and Kawasaki’s disease, respectively. It contains all the subtypes of IgG (IgG1-4) and over 120 glycovariants due to variation of an Asparagine 297-linked glycan on the Fc. The species identified as the activating component of IVIG is sialylated IgG Fc. Comparisons of wild type Fc and sialylated Fc X-ray crystal structures suggests that sialylation causes an increase in conformational flexibility, which may be important for its anti-inflammatory properties.

Although glycan modifications can promote the anti-inflammatory properties of the Fc, there are amino acid substitutions that cause Fcs to initiate an enhanced immune response. Mutations in the Fc can cause up to a 100-fold increase in binding affinity to activating Fc gamma receptors located on immune cells, and have been shown to enhance antibody dependent cell-mediated cytotoxicity. This is important in developing therapeutic antibodies against cancer and infectious diseases. Structural studies of mutant Fcs in complex with activating receptors gave insight into new protein-protein interactions that lead to an enhanced binding affinity.

Together these studies show how dynamic and diverse the Fc region is and how both protein and carbohydrate modifications can alter structure, leading to IgG Fc’s switch from a pro-inflammatory to an anti-inflammatory protein.

Potencial antiinflamatório do extrato aquoso de Echinodorus macrophyllus e de suas frações em modelo de inflamação aguda

A Echinodorus macrophyllus (Alismataceae), conhecida como chapéu de couro no Brasil, é usada popularmente para tratar doenças reumáticas e inflamatórias. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos antiinflamatórios do extrato aquoso de E. macrophyllus (EAEm) e suas frações etanólicas no modelo murino de air pouch. Para a obtenção das frações, 7 g do EAEm foram aplicadas em uma coluna cromatográfica aberta de sílica gel eluída com diferentes concentrações de etanol. Os cromatogramas do EAEm/frações foram obtidos usando um sistema de HPLC. Foram obtidas quatro frações, duas delas com maior rendimento. Resumidamente, a bolha de ar foi induzida pela injeção de 5 mL de ar estéril (s.c) no dorso de camundongos SW machos (25-35 g). Após 3 dias, mas 3 mL de ar estéril foram injetados para manter a bolha. No sexto dia, cada grupo (n = 4) foi tratado intraperitoneal (ip) ou oralmente (v.o) com EAEm (25 ou 250 mg/kg), Fr20 ou Fr40 (2,5, 25, 50 ou 100 mg/kg) e os controles com indometacina (10 mg/kg, v.o.) ou veículo (salina). Uma hora depois, 1 mL de salina ou de carragenina 1% estéril foi injetada dentro da bolha. Após 4 h, a cavidade foi lavada com NaCl 0,9%, EDTA 2 mM (1 mL), para a determinação do número de leucócitos, volume do exsudato e concentração de proteínas. Células do exsudato foram preparadas em citocentrífuga e coradas pelo método do Panótico para a contagem diferencial dos leucócitos. Cortes histológicos coletados dos diferentes grupos foram fixados com formol tamponado 10% (pH 7,4) por 7 dias, corados com HE e analisados em MO. A análise da expressão da iNOS e da COX-2 foi realizada em células do exsudato por RT-PCR. O acúmulo de nitrito (NO2−) no sobrenadante do cultivo de células RAW 264.7 foi determinado usando um ensaio colorimétrico baseado na reação de Griess. Os resultados foram expressos como média EP e comparados usando ANOVA seguido de teste de Dunnet. Os experimentos foram realizados em triplicata. No modelo air pouch, a injeção de carragenina 1% aumentou tanto a migração celular quanto a concentração de proteína no exsudato. Contudo, enquanto o pré-tratamento com a Fr40 aumentou a resposta inflamatória, o pré-tratamento com o EAEm e a Fr20, sobretudo por via i.p., inibiu esta resposta quando comparado ao grupo controle tratado apenas com o veículo. Assim, foram observadas as seguintes razões de inibição da migração de células: EAEm, i.p. a 25 mg/kg (66,44%) e a 250 mg/kg (87,27%) e Fr20 a 2,5 mg/kg (26,89%), 25 mg/kg (60,06%), 50 mg/kg (63,13%) e a 100 mg/kg (77,47%). Em relação à contagem diferencial, o EAEm e a Fr20 afetaram principalmente o número de neutrófilos, inibindo sua migração no exsudato. O EAEm e a Fr20 também reduziram a concentração total de proteínas no exsudato principalmente no tratamento i.p.; EAEm a 25 e 250 mg/kg mostrou 3,33 0,55 e 2,05 0,51 mg/mL, respectivamente, quando comparado aos grupos controles (Indometacina 2.88 0.64 mg/mL; Veículo 5.48 0.88 mg/mL). A Fr20 a 2,5, 25, 50 e 100 mg/kg mostrou 4,788 0,444, 1,417 0,519, 2,474 0,529 e 2,215 0, 361 mg/mL. A análise histológica mostrou infiltrado celular, principalmente composto de leucócitos polimorfonucleares ao longo da derme inflamada de animais tratados com veículo. O tratamento com o EAEm ou Fr20 reduziu a infiltração de leucócitos no tecido inflamado. Além disso, o tratamento com o EAEm e a Fr20 mostrou atividade supressora sobre a expressão de iNOS e COX-2, e mostrou efeitos inibitórios na produção de NO induzida por LPS. Concluindo, todos estes resultados confirmam o potencial antiinflamatório sugerido para esta planta e fornecem uma base para a compreensão de seus mecanismos moleculares de ação. Contudo, outros estudos devem ser realizados para melhor elucidar as vias pelas quais o EAEm e a Fr20 exercem seus efeitos antiinflamatórios. Além disso, estudos fitoquímicos devem ser realizados para identificar os compostos ativos no EAEm e na Fr20.

Sobrevida em pacientes mulheres com câncer de pulmão em clínica especializada no Rio de Janeiro, 2000-2009

O câncer de pulmão é atualmente a neoplasia mais frequentemente diagnosticada, considerando ambos os sexos, e a principal causa de óbito por câncer em todo o mundo. A incidência e a mortalidade do câncer de pulmão vêm sendo influenciadas ao longo do tempo pela história do tabagismo e seus aspectos sócio-demográficos. Este estudo tem como objetivo analisar a sobrevida e fatores prognósticos em mulheres com câncer de pulmão assistidas em uma clínica especializada no Rio de Janeiro no período de 2000 a 2009. Foram analisadas 193 mulheres com diagnóstico de câncer de pulmão confirmado por exame histopatológico. Os dados foram obtidos diretamente do sistema informatizado de registros médicos do referido serviço. A idade do diagnóstico foi categorizada em quatro faixas etárias: até 49 anos, 50 a 59 anos, 60 a 69 anos e maior de 70anos. O tabagismo foi categorizado como não fumante, ex-fumante, fumante e fumante passiva. O estado nutricional foi avaliado pelo Índice de Massa Corpórea (IMC). A classificação histológica seguiu a divisão entre tumores de células não-pequenas (CPCNP) e tumores de pequenas células (CPCP). O estadiamento clínico se baseou na classificação do American Joint Committee on Cancer (AJCC) e Veterans Administration Lung Cancer Study Group (VALCSG) para os tumores de células não-pequenas e tumores de células pequenas, respectivamente. A modalidade de tratamento foi categorizada pela intenção da abordagem terapêutica em quatro grupos: controle, neoadjuvância, adjuvância e paliativa. Foram calculadas funções de sobrevida pelo método de Kaplan-Meier. Para os fatores prognósticos de risco, foram calculados os hazards ratios brutos e ajustados com intervalos de confiança de 95%, através do modelo de riscos proporcionais de Cox. A idade média das pacientes foi de 63 anos. Destas, 47,7% eram fumantes, 26,9% não fumantes, 19,7% ex-fumantes e 3,6% fumantes passivas. Em relação ao estado nutricional, 2,6% das pacientes apresentavam IMC baixo peso, 52,8% normal, 29,5% sobrepeso e 15% obesidade. A maioria dos casos, 169 (87,6%) pacientes, foi classificado como câncer de pulmão de células não-pequenas (CPCNP). Apenas 24 casos (12,4%) foram de câncer de pequenas células (CPCP). Durante o período estudado ocorreram 132 óbitos; 114 por CPCNP e 18 por CPCP. O tempo mediano de sobrevida para toda a coorte foi de 23,2 meses (IC95%: 16,9-33,5). Quando os dados foram estratificados por classificação tumoral, a sobrevida mediana nas pacientes com diagnóstico de CPCNP foi de 18,2 meses (IC95%: 15,6-25,5) e para aquelas com CPCP foi de 10,3 meses (IC95%: 8,4-19,3). A sobrevida encontrada em 24 meses foi de 49% (IC95%: 42,25-56,9), sendo 22,95 (IC95%: 0,6-49,3) para os tumores de pequenas células e 50,29% (IC95%: 43,1-58,7) para os tumores de células não- pequenas. Para o total das pacientes, as curvas de sobrevida estratificadas pelas variáveis selecionadas mostraram diferenças em relação à idade do diagnóstico (p=0,0023) nas faixas etárias intermediárias de 50-59 anos e 60-69 anos, se comparadas com os limites extremos (as mais idosas e as mais jovens). Não houve diferenças para o status de tabagismo (p=0,1484) nem para o IMC (p=0,6230). Na análise multivariada para todos os tumores, nenhum fator prognóstico influenciou no risco de morte. A idade nas categorias intermediárias (50-59 anos e 60-69 anos) e o IMC na categoria sobrepeso mostraram uma tendência à proteção, porém, não houve significância estatística. Para o grupo de mulheres com CPCNP, o modelo de riscos proporcionais apontou diferença em relação ao estadiamento clínico, especificamente o estádio IV (HR=3,36, IC95%: 1,66-6,8; p=0,001). As pacientes com idade entre 50-59 anos e sobrepeso mostraram uma tendência à diminuição do risco, embora sem significância estatística. Esses resultados mostram a necessidade de conhecer melhor o perfil das mulheres que desenvolvem câncer de pulmão e de realizar pesquisas que investiguem de forma mais aprofundada as condições que influenciam a evolução clínica dos casos e assim contribuir para o aprimoramento da abordagem terapêutica.

O uso de células-tronco na regeneração dos tecidos dentários e periodonto

Os estudos abordando a regeneração dos tecidos dentários ganharam uma nova perspectiva com a utilização das células-tronco. E novas perspectivas têm surgido com a bioengenharia tecidual e as terapias periodontais e pulpares regeneradoras. O objetivo deste trabalho foi desenvolver o modelo experimental de autotransplante em ratos visando compará-lo à técnica de reimplante e estudar a capacidade terapêutica das células da medula óssea em diferentes biomateriais utilizados como matriz para a terapia de células-tronco no reparo dos tecidos dentais. Foram utilizados 23 ratos Wistar divididos em grupos de 1, 3, 15 e 60 dias para as técnicas de reimplante e autotransplante. Os grupos com injeção de células-tronco (CT) foram: (1) grupo de 3 dias, combinado à técnica de reimplante; (2) grupo de 15 dias com ambas as técnicas. Blocos contendo os três dentes molares superiores de cada lado dos ratos foram removidos, feitas radiografias periapicais e as peças foram processadas para inclusão em parafina. Foram avaliadas a espessura do ligamento periodontal (LPD) comparada entre os diferentes grupos e a morfologia celular e matriz extracelular relacionadas à superfície radicular, ao osso alveolar e à porção média do LPD, além das células da polpa dental de cada grupo. As células isoladas a partir da medula-óssea foram incubadas por 24h, 48h, e 72h em placas de cultura contendo membranas de colágeno bovino tipo I - CollaTape (Integra LifeSciences Corporation, Plainsboro, NJ, USA), enxerto ósseo - Extra Graft XG-13 (Silvestre Labs Quimica e Farmaceutica LTDA, RJ, Brazil) ou um dente molar de rato. Os espécimes foram observados em um microscópio invertido para contagem de células e processadas para observação no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os grupos de 1 e 3 dias apresentaram medidas de LPD significativamente maiores para a técnica de autotransplante quando comparadas ao reimplante. O grupo de 3 dias com CT não apresentou alterações pulpares significativas, diferente do controle (sem CT) O grupo de 15 dias com CT apresentou as mesmas características histológicas do grupo sem injeção de CT. A observação ao MEV dos biomateriais revelou que as células apresentaram pouca adesão e proliferação no enxerto ósseo e no cemento dentário quando comparados à membrana colágena. A técnica de reimplante associada à injeção de células-tronco sugere alguma influência da terapia com as células-tronco sobre a polpa. As distâncias aumentadas no LPD com a técnica de autotransplante podem não influenciar tanto o sucesso da técnica. As células mesenquimais da medula óssea possuem grande potencial para colonizarem a membrana colágena CollaTape que mostrou vantagens sobre o enxerto ósseo Extra Graft XG-13 como biomaterial para a aderência e a proliferação de células mononucleares da medula óssea, permitindo a diferenciação destas células.

Desenvolvimento de técnica de análise de imagens digitais para avaliação do estágio da fibrose em biópsias hepáticas de pacientes portadores de hepatite crônica por vírus da hepatite B e C

As hepatites crônicas por vírus são as mais frequentes, destacando-se os vírus das hepatites B (VHB) e C (VHC). O estudo anatomopatológico da biópsia hepática é considerado o padrão ouro para avaliar com precisão a distorção arquitetural e o grau de fibrose do parênquima do fígado, importantes fatores prognósticos para os pacientes portadores de hepatites crônicas virais. Na avaliação histopatológica atual, em adição aos relatos subjetivos das alterações histológicas, escores semiquantitativos que correlacionam achados morfológicos com graus numéricos são usados, tais como os reconhecidos escores de Ishak e METAVIR. Entretanto, em todos estes sistemas há a desvantagem da subjetividade do examinador e da incorporação de alterações categóricas, sem referências às mudanças quantitativas do colágeno hepático. Técnicas de análise de imagens digitais (AID) que fornecem quantificação objetiva dos graus de fibrose em amostras histológicas têm sido desenvolvidas. Todavia, o alto custo e dificuldade ao acesso das tecnologias descritas restringem seu uso a poucos centros especializados. Este estudo visa o desenvolvimento de uma técnica de custo acessível para a análise de imagens digitais da fibrose hepática em hepatites crônicas virais. Foram estudadas 304 biópsias de pacientes com hepatite crônica por vírus B e C, obtidas através de agulhas Menghini. Todas as amostras tinham pelo menos 15 mm de comprimento ou cinco espaços-porta completos e foram coradas pelo método Tricrômico de Masson. O estadiamento foi feito por um único hepatopatologista experiente, sem o conhecimento dos dados clínicos dos pacientes. Os escores de Ishak e METAVIR foram aplicados. As imagens microscópicas foram digitalizadas. Os índices de fibrose foram determinados de forma automatizada, em técnica desenvolvida no programa Adobe Photoshop. Para o escore de Ishak, observamos os seguintes índices de Fibrose (IF) médios: 0,8% 0,0 (estágio 0), 2.4% 0,6 (estágio 1), 4,7% 1,6 (estágio 2), 7,4% 1,4 (estágio 3), 14,9% 3,7 (estágio 4), 23,4% 2,9 (estágio 5) e 34,5% 1,5 (estágio 6). Para a classificação METAVIR: 0,8% 0,1 (estágio F0), 3,8% 1,8 (estágio F1), 7,4% 1,4 (estágio F2), 20,4% 5,2 (estágio F3) e 34,5% 1,5 (estágio F4). Observamos uma excelente correlação entre os índices de fibrose da AID e os escores de Ishak (r=0,94; p<0,001) e METAVIR (r=0,92; p<0,001). Em relação à indicação de tratamento antiviral, foi observado IF médio de 16,4%. Em relação ao diagnóstico de cirrose, foi observado IF médio de 26,9%, para o escore de Ishak, e 34,5% para a classificação METAVIR. A reprodutibilidade intra-observador foi excelente. Este novo método de análise de imagens digitais para a quantificação de fibrose hepática tem custo acessível e foi desenvolvido com tecnologia que está disponível em todo o mundo, permitindo identificar com precisão todos os estágios de fibrose, com excelente reprodutibilidade intra-observador.

Effects of stress on the immune system of fish

The effects of stress on the immune system of various fish species including dab Limanda limanda, flounder Platichthys flesus, sea bass Dicentrarchus labrax and gobies Zosterisessor ophiocephalus, were investigated from laboratory and field experiments, using various assays to measure immunocompetence, correlated with histological and ultrastructural observations. Modulation of the immune system was demonstrated at tissue, cellular and biochemical levels following exposure to various stressors. The spleen somatic index was depressed in dab stressed in the laboratory and gobies collected from polluted sites in the Venice Lagoon. Differential blood cell counts consistently showed an increase in phagocytes and decrease in thrombocytes in fish exposed to various stressors. Phagocytic activity from spleen and kidney adherent cells was stimulated in dab stressed by transportation but depressed in fish exposed to chemical pollutants. Respiratory burst activity in phagocytic cells was also stimulated in stressed dab but depressed in sea bass exposed to cadmium. The results are discussed in relation to current concepts on stress in fish and the regulation of the immune system.

Envolvimento cardíaco e pulmonar na esquistossomose aguda e crônica de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica

O objetivo desse trabalho foi avaliar as alterações no tecido cardíaco e pulmonar de camundongos dislipidêmicos, esquistossomóticos e seus controles que haviam sido eutanasiados com 9 (fase aguda) e 17 (fase crônica) semanas de infecção. Foram estudados quatro grupos de camundongos, segundo a dieta e tempo de infecção: dieta padrão (SCa e SCc), dieta hiperlipídica (HFCa e HFCc), dieta padrão infectados (ISCa e ISCc) e dieta hiperlipídica infectados (IHFCa e IHFCc). O coração e o pulmão foram retirados, seccionados e os fragmentos foram submetidos a processamento histológico e corados com Hematoxilina e Eosina e Picrosirius red. Foram realizadas análises histopatológicas dos dois órgãos, além de estudos estereológico (dissector óptico) e morfométrico (vasos, cardiomiócitos e quantificação de colágeno) do coração. Os grupos foram comparados pelos Testes T de Student e/ou ANOVA. Todos os animais com dieta hiperlipídica, infectados ou não, apresentaram menor densidade de número e número total de cardiomiócitos (p<0,05), além de vasos intramiocárdicos com lúmen mais reduzido e paredes mais espessas que os controles, independente da semana em que foram eutanasiados. Os cardiomiócitos dos grupos IHFCa e IHFCc estavam mais hiperplásicos (p<0,0001) e continham mais colágeno ao redor (p<0,05) que os dos demais grupos estudados. Os corações dos grupos IHFC, nas duas fases, apresentaram maior quantidade de nichos inflamatórios, inúmeras regiões contendo coagulação de fibras cardíacas, maior número de áreas com desaparecimento de fibras e proliferação de fibroblastos quando comparados aos grupos ISC. Os pulmões de camundongos do grupo IHFCc apresentaram aumento do número de reações granulomatosas e infiltrados perivasculares quando comparados aos demais grupos infectados. Esses dados sugerem que a infecção por S. mansoni causa danos às estruturas miocárdica e pulmonar que se intensificam com a interação com a dieta rica em lipídios.

Prevalência de doença celíaca em pacientes dispépticos sem diarreia atendidos na Disciplina de Gastroenterologia e Endoscopia Digestiva do Hospital Universitário Pedro Ernesto da UERJ

A Doença Celíaca (DC) é uma doença autoimune que afeta o intestino delgado de indivíduos geneticamente susceptíveis após contato com o glúten. Diversos estudos têm relatado aumento da prevalência ao longo dos anos. Objetivo: Determinar a prevalência de DC em pacientes adultos sem diarreia encaminhados à Disciplina de Gastroenterologia do HUPE da UERJ para serem submetidos a Endoscopia Digestiva Alta (EDA).Comparar os resultados do histopatológico das biópsias duodenais com os resultados sorológicos, utilizando o anticorpo antitransglutaminase tecidual IgA (ATGt IgA). Métodos: Pacientes que foram encaminhados ao nosso serviço para serem submetidos a EDA entre Julho de 2008 e Julho de 2010, com idade entre 18 e 85 anos foram aceitos no estudo. Critérios de exclusão foram cirrose, neoplasias do trato gastrointestinal, HIV, uso de imunossupressores e anticoagulantes, diarreia, hemorragia digestiva e DC. Coleta de sangue para pesquisa do anticorpo ATGt IgA (utilizando KIT ORGENTEC - Alemanha), avaliação endoscópica e exame histopatológico das biópsias de segunda porção duodenal foram feitos para cada paciente. Biópsias foram avaliadas de acordo com o critério de Marsh modificado. Resultados: Trezentos e noventa e nove pacientes consecutivos (112 homens, 287 mulheres), média de idade 49,616,4 anos, variando de 18-85 anos, sem diarreia, foram prospectivamente aceitos. Os sintomas clínicos mais prevalentes foram dor abdominal em 99,5%, pirose em 41,1%, plenitude pós prandial em 30,6%, náuseas e vômitos em 21,3%. Os achados endoscópicos foram: normais em 41,6%, lesões pépticas (esofagite, gastrite, duodenite e úlceras) em 41,6%, hérnia hiatal em 5,5%, pólipos gástricos em 3%, neoplasias em 1,3% e miscelânea em 7%. DC foi endoscopicamente diagnosticada em 13 pacientes (3,3%) com mucosa duodenal exibindo serrilhamento das pregas em 8 (2%), diminuição do pregueado em 2 (0,5%) e mucosa exibindo padrão nodular e mosaico em 3 (0,75%). Os achados histopatológicos de duodeno foram normais em 96,7%, duodenites inespecíficas em 2,7% e 3 pacientes (0,75%) confirmaram DC pelos critérios de Marsh modificado (IIIa, IIIb e IIIc). O anticorpo ATGt IgA foi positivo (>10 U/ml) em 1,3% (5/399). Conclusão: Este estudo mostrou que a prevalência de DC em pacientes dispépticos sem diarreia atendidos na Disciplina de Gastroenterologia e Endoscopia do HUPE/UERJ foi de 0,75% (1:133). A acurácia diagnóstica do anticorpo ATGt IgA é boa para pacientes com Marsh III e achados endoscópicos sugestivos. Nenhum dos pacientes tinha alterações Marsh I ou II. A EDA se mostrou um excelente método de triagem para definir os pacientes com graus mais acentuados de atrofia e que se beneficiariam de biópsia e sorologia para confirmação diagnóstica. Os resultados obtidos neste trabalho não justificam uma triagem rotineira de DC.