Differentiation of embryonic mesenchymal cells to odontoblast-like cells by overexpression of dentin matrix protein 1

Cells of the craniofacial skeleton are derived from a common mesenchymal progenitor. The regulatory factors that control their differentiation into various cell lineages are unknown. To investigate the biological function of dentin matrix protein 1 (DMP1), an extracellular matrix gene involved in calcified tissue formation, stable transgenic cell lines and adenovirally infected cells overexpressing DMP1 were generated. The findings in this paper demonstrate that overexpression of DMP1 in pluripotent and mesenchyme-derived cells such as C3H10T1/2, MC3T3-E1, and RPC-C2A can induce these cells to differentiate and form functional odontoblast-like cells. Functional differentiation of odontoblasts requires unique sets of genes being turned on and off in a growth- and differentiation-specific manner. The genes studied include transcription factors like core binding factor 1 (Cbfa1), bone morphogenetic protein 2 (BMP2), and BMP4; early markers for extracellular matrix deposition like alkaline phosphatase (ALP), osteopontin, osteonectin, and osteocalcin; and late markers like DMP2 and dentin sialoprotein (DSP) that are expressed by terminally differentiated odontoblasts and are responsible for the formation of tissue-specific dentin matrix. However, this differentiation pathway was limited to mesenchyme-derived cells only. Other cell lines tested by the adenoviral expression system failed to express odontoblast-phenotypic specific genes. An in vitro mineralized nodule formation assay demonstrated that overexpressed cells could differentiate and form a mineralized matrix. Furthermore, we also demonstrate that phosphorylation of Cbfa1 (osteoblast-specific transcription factor) was not required for the expression of odontoblast-specific genes, indicating the involvement of other unidentified odontoblast-specific transcription factors or coactivators. Cell lines that differentiate into odontoblast-like cells are useful tools for studying the mechanism involved in the terminal differentiation process of these postmitotic cells.

Phosphorylation and microtubule association of the Opitz syndrome protein mid-1 is regulated by protein phosphatase 2A via binding to the regulatory subunit α4

Opitz syndrome (OS) is a human genetic disease characterized by deformities such as cleft palate that are attributable to defects in embryonic development at the midline. Gene mapping has identified OS mutations within a protein called Mid1. Wild-type Mid1 predominantly colocalizes with microtubules, in contrast to mutant versions of Mid1 that appear clustered in the cytosol. Using yeast two-hybrid screening, we found that the α4-subunit of protein phosphatases 2A/4/6 binds Mid1. Epitope-tagged α4 coimmunoprecipitated endogenous or coexpressed Mid1 from COS7 cells, and this required only the conserved C-terminal region of α4. Localization of Mid1 and α4 was influenced by one another in transiently transfected cells. Mid1 could recruit α4 onto microtubules, and high levels of α4 could displace Mid1 into the cytosol. Metabolic 32P labeling of cells showed that Mid1 is a phosphoprotein, and coexpression of full-length α4 decreased Mid1 phosphorylation, indicative of a functional interaction. Association of green fluorescent protein–Mid1 with microtubules in living cells was perturbed by inhibitors of MAP kinase activation. The conclusion is that Mid1 association with microtubules, which seems important for normal midline development, is regulated by dynamic phosphorylation involving MAP kinase and protein phosphatase that is targeted specifically to Mid1 by α4. Human birth defects may result from environmental or genetic disruption of this regulatory cycle.

Haploinsufficiency of Sox9 results in defective cartilage primordia and premature skeletal mineralization

In humans, SOX9 heterozygous mutations cause the severe skeletal dysmorphology syndrome campomelic dysplasia. Except for clinical descriptions, little is known about the pathogenesis of this disease. We have generated heterozygous Sox9 mutant mice that phenocopy most of the skeletal abnormalities of this syndrome. The Sox9+/− mice died perinatally with cleft palate, as well as hypoplasia and bending of many skeletal structures derived from cartilage precursors. In embryonic day (E)14.5 heterozygous embryos, bending of radius, ulna, and tibia cartilages was already prominent. In E12.5 heterozygotes, all skeletal elements visualized by using Alcian blue were smaller. In addition, the overall levels of Col2a1 RNA at E10.5 and E12.5 were lower than in wild-type embryos. We propose that the skeletal abnormalities observed at later embryonic stages were caused by delayed or defective precartilaginous condensations. Furthermore, in E18.5 embryos and in newborn heterozygotes, premature mineralization occurred in many bones, including vertebrae and some craniofacial bones. Because Sox9 is not expressed in the mineralized portion of the growth plate, this premature mineralization is very likely the consequence of allele insufficiency existing in cells of the growth plate that express Sox9. Because the hypertrophic zone of the heterozygous Sox9 mutants was larger than that of wild-type mice, we propose that Sox9 also has a role in regulating the transition to hypertrophic chondrocytes in the growth plate. Despite the severe hypoplasia of cartilages, the overall organization and cellular composition of the growth plate were otherwise normal. Our results suggest the hypothesis that two critical steps of the chondrocyte differentiation pathway are sensitive to Sox9 dosage. First, an early step presumably at the stage of mesenchymal condensation of cartilage primordia, and second, a later step preceding the transition of chondrocytes into hypertrophic chondrocytes.

Endogenous Msx1 antisense transcript: In vivo and in vitro evidences, structure, and potential involvement in skeleton development in mammals

Msx1 is a key factor for the development of tooth and craniofacial skeleton and has been proposed to play a pivotal role in terminal cell differentiation. In this paper, we demonstrated the presence of an endogenous Msx1 antisense RNA (Msx1-AS RNA) in mice, rats, and humans. In situ analysis revealed that this RNA is expressed only in differentiated dental and bone cells with an inverse correlation with Msx1 protein. These in vivo data and overexpression of Msx1 sense and AS RNA in an odontoblastic cell line (MO6-G3) showed that the balance between the levels of the two Msx1 RNAs is related to the expression of Msx1 protein. To analyze the impact of this balance in the Msx-Dlx homeoprotein pathway, we analyzed the effect of Msx1, Msx2, and Dlx5 overexpression on proteins involved in skeletal differentiation. We showed that the Msx1-AS RNA is involved in crosstalk between the Msx-Dlx pathways because its expression was abolished by Dlx5. Msx1 was shown to down-regulate a master gene of skeletal cells differentiation, Cbfa1. All these data strongly suggest that the ratio between Msx1 sense and antisense RNAs is a very important factor in the control of skeletal terminal differentiation. Finally, the initiation site for Msx1-AS RNA transcription was located by primer extension in both mouse and human in an identical region, including a consensus TATA box, suggesting an evolutionary conservation of the AS RNA-mediated regulation of Msx1 gene expression.

A mouse model for beta 0-thalassemia.

We have used a "plug and socket" targeting technique to generate a mouse model of beta 0-thalassemia in which both the b1 and b2 adult globin genes have been deleted. Mice homozygous for this deletion (Hbbth-3/Hbbth-3) die perinatally, similar to the most severe form of Cooley anemia in humans. Mice heterozygous for the deletion appear normal, but their hematologic indices show characteristics typical of severe thalassemia, including dramatically decreased hematocrit, hemoglobin, red blood cell counts, mean corpuscular volume, mean corpuscular hemoglobin, and mean corpuscular hemoglobin concentration, as well as dramatically increased reticulocyte counts, serum bilirubin concentrations, and red cell distribution widths. Tissue and organ damage typical of beta-thalassemia, such as bone deformities and splenic enlargement due to increased hematopoiesis, are also seen in the heterozygous animals, as is spontaneous iron overload in the spleen, liver, and kidneys. The mice homozygous for the b1 and b2 deletions should be of great value in developing therapies for the treatment of thalassemias in utero. The heterozygous animals will be useful for studying the pathophysiology of thalassemias and have the potential of generating a model of sickle cell anemia when mated with appropriate transgenic animals.

Serotonin regulates mouse cranial neural crest migration.

Serotonergic agents (uptake inhibitors, receptor ligands) cause significant craniofacial malformations in cultured mouse embryos suggesting that 5-hydroxytryptamine (serotonin) (5-HT) may be an important regulator of craniofacial development. To determine whether serotonergic regulation of cell migration might underly some of these effects, cranial neural crest (NC) explants from embryonic day 9 (E9) (plug day = E1) mouse embryos or dissociated mandibular mesenchyme cells (derived from NC) from E12 embryos were placed in a modified Boyden chamber to measure effects of serotonergic agents on cell migration. A dose-dependent effect of 5-HT on the migration of highly motile cranial NC cells was demonstrated, such that low concentrations of 5-HT stimulated migration, whereas this effect was progressively lost as the dose of 5-HT was increased. In contrast, most concentrations of 5-HT inhibited migration of less motile, mandibular mesenchyme cells. To investigate the possible involvement of specific 5-HT receptors in the stimulation of NC migration, several 5-HT subtype-selective antagonists were used to block the effects of the most stimulatory dose of 5-HT (0.01 microM). Only NAN-190 (a 5-HT1A antagonist) inhibited the effect of 5-HT, suggesting involvement of this receptor. Further evidence was obtained by using immunohistochemistry with 5-HT receptor antibodies, which revealed expression of the 5-HT1A receptor but not other subtypes by migrating NC cells in both embryos and cranial NC explants. These results suggest that by activating appropriate receptors 5-HT may regulate migration of cranial NC cells and their mesenchymal derivatives in the mouse embryo.

Avaliação em 3D da cabeça da mandíbula em crianças portadoras de mordida cruzada posterior unilateral por meio de tomografia computadorizada de feixe cônico

Durante o desenvolvimento da oclusão, a instalação de maloclusões podem resultar em desarmonias dento faciais de natureza e severidade diversas, podendo provocar alterações no desenvolvimento crânio facial, dentre as estruturas envolvidas as Articulações Temporo Mandibulares (ATM), podem sofrer alguma influência, dessa forma a avaliação desta região, no aspecto morfológico e funcional, constituí tema de interesse, sempre que levados em conta os aspectos funcionais da oclusão. A relação entre a forma e a função, tanto das cabeças da mandíbula, bem como o contorno da fossa mandibular com as maloclusões ainda é controversa e não está compreendida por completo, porém a literatura sobre o assunto, demonstra correlação entre a instalação de maloclusões e modificações neste sistema, mesmo que algumas alterações não sejam de ordem estatística e em amostras de indivíduos em tenra idade, as mesmas podem comprometer o desenvolvimento adequado em indivíduos adultos ou mesmo adultos jovens. Tendo como propósito nesse estudo a avaliação das cabeças da mandíbula quanto ao volume e superficíe dos lados direito e esquerdo, cruzado e não cruzado, a amostra selecionada foi de 20 indivíduos com mordida cruzada posterior unilateral, com idades entre 06 e 09 anos de idade, utilizando imagens de tomografia computadorizada por feixe cônico, imagens obtidas por um equipamento modelo i- Cat, sendo utilizado na reformatação e manipulação das imagens o programa computacional - NemoCeph 3D® versão 11.5. Nas medições propostas para esse estudo, utilizou-se o teste t pareado de Student para amostras com distribuição normal. Na observação das tabelas e seus respectivos gráficos, podemos verificar que na comparação entre os lados direito e esquerdo, e cruzado e não cruzado das cabeças da mandíbula, com relação ao volume e superfície, existem diferenças numéricas entre elas, porém não pode ser observado diferenças estatísticas significantes, nessa amostra especifica com a metodologia empregada para esse estudo. Assim foi possível concluir que nas Mordidas Cruzadas Posteriores Unilaterais as cabeças da mandíbula tanto em seu volume como em sua superfície não apresentaram diferenças estatisticamente significantes na amostra estudada.

Tumores indutores de osteomalácia: diagnóstico, caracterização tumoral e avaliação evolutiva em longo prazo de nove pacientes

INTRODUÇÃO: Tumores indutores de osteomalácia (TIOs) são raros, geralmente apresentam origem mesenquimal, têm produção excessiva de fosfatoninas sendo a mais comum o FGF23 (Fibroblast Growth Factor 23) que, em níveis elevados, provoca osteomalácia hipofosfatêmica. A cura dos TIOs envolve a remoção completa do tumor, o que torna essencial sua localização. OBJETIVOS: (1) caracterizar nove pacientes com TIO ao diagnóstico e avaliá-los evolutivamente em longo prazo; (2) avaliar a eficácia da cintilografia com Octreotida (Octreoscan®) e a da cintilografia de corpo inteiro com Mibi (MIBI) na detecção dos TIOs. MÉTODOS: O acompanhamento dos pacientes consistiu na avaliação clínica, na avaliação laboratorial com ênfase no metabolismo ósseo e na realização de exames de imagem para caracterização das deformidades esqueléticas. Para a localização dos TIOs, os pacientes foram submetidos a exames de Octreoscan®, MIBI, ressonância magnética (RM) e tomografia computadorizada (TC). RESULTADOS: O período de observação dos pacientes variou de dois a 25 anos. Ao diagnóstico, todos exibiam fraqueza muscular, dores ósseas e fraturas de fragilidade. Em relação à avaliação laboratorial, apresentavam: hipofosfatemia com taxa de reabsorção tubular de fosfato reduzida, fosfatase alcalina aumentada e níveis elevados de FGF23. O Octreoscan® permitiu a identificação dos TIOs nos nove pacientes e o MIBI possibilitou a localização dos TIOs em seis pacientes, sendo que ambos os exames foram concordantes entre si e com os exames topográficos (RM ou TC). Os achados histopatológicos das lesões dos nove pacientes confirmaram tratar-se de oito tumores mesenquimais fosfatúricos (PMTs) benignos e um PMT maligno. Após a primeira intervenção cirúrgica para a remoção dos TIOs, quatro pacientes encontram-se em remissão da doença e cinco evoluíram com persistência tumoral. Dos cinco, quatro foram reoperados e um aguarda nova cirurgia. Dos que foram reoperados, um paciente se mantém em remissão da doença, um foi a óbito por complicações clínicas, uma teve doença metastática e o último apresentou recidiva tumoral três anos após a segunda cirurgia. Deformidades ósseas graves foram observadas nos pacientes cujo diagnóstico e/ou tratamento clínico foram tardios. O tratamento da osteomalácia foi iniciado com fosfato e perdurou até a ressecção tumoral, tendo sido reintroduzido nos casos de persistência/recidiva tumoral. Quatro pacientes que fizerem uso regular desse medicamento por mais de seis anos evoluíram com hiperparatireoidismo terciário (HPT). CONCLUSÕES: O estudo revelou que tanto o Octreoscan® como o MIBI foram capazes de localizar os TIOs. Por isso, incentivamos a realização do MIBI nos locais onde o Octreoscan® não for disponível. Uma equipe experiente é indispensável para o sucesso cirúrgico visto que os tumores, embora benignos, costumam ser infiltrativos. Recomendamos o seguimento por tempo indeterminado em função do risco de recidiva tumoral. Assim como o FGF23, consideramos o fósforo um excelente marcador de remissão, persistência e recidiva dos TIOs. O diagnóstico e o tratamento precoce são fundamentais para a melhora dos sintomas podendo minimizar as deformidades esqueléticas e as sequelas ósseas. O uso prolongado do fosfato no tratamento da osteomalácia hipofosfatêmica foi associado ao desenvolvimento do HPT

Desenvolvimento de um aplicativo do Kinect para fins de intervenção com pacientes com hanseníase

Os sistemas interativos estão cada vez mais presentes como recursos tecnológicos utilizados pelo homem, sendo que para que a interação ocorra é necessária uma adaptação destes aparatos às reais necessidades do homem. Para garantir a qualidade de interação é preciso focar no princípio da usabilidade do sistema, desenvolvido por Jakob Nielsen, (1994) aprimorando com isso aspectos de acessibilidade, flexibilidade e eficiência no uso, para que o recurso tecnológico torne-se um objeto de modificação nesta relação. Objetivo: desenvolver um painel interativo utilizando a tecnologia Kinect e com isso fornecer informações sobre autocuidado e prevenção de incapacidades da hanseníase para pacientes e profissionais da saúde. Metodologia: Está baseada no modelo consensual que propõe uma solução para o problema de projeto e apresenta-se dividida em quatro fases: (1) projeto informacional; (2) projeto conceitual; (3) projeto preliminar e (4) projeto detalhado. Resultados: foi produzido um protótipo contendo imagens, texto e vídeos com informações sobre a Hanseníase. Este é composto por material coletado nos manuais produzidos pelo Ministério da Saúde para orientação de cuidados na Hanseníase e um vídeo inserido para demonstrar como seria o acesso a este recurso, acessados por meio dos movimentos dos membros superiores no qual a pessoa posiciona-se, em frente ao painel, a uma distância de 80 cm, e seleciona o que deseja ver com uma das mãos, que se torna a \"mão virtual\" movida na tela e seleciona o material instrucional. Os requisitos funcionais e não funcionais foram organizados contendo a caracterização das imagens de forma legível e nítida e opções de textos buscando a compreensão e o acesso da população. Foram desenvolvidos 16 vídeos que ensinam como realizar os exercícios para prevenir incapacidades e possíveis deformidades, estimulando assim o autocuidado. Conclusão: O desenvolvimento de material educacional sobre a Hanseníase que utilize as novas tecnologias é escasso e pouco explorado pelos profissionais da reabilitação na hanseníase. Investir em ações que visem tornar a pessoa mais informada sobre sua doença e segura sobre seu tratamento, pode contribuir para a autonomia em parte dos cuidados e as novas tecnologias podem funcionar como importante aliado neste processo.

Habilidades funcionais de autocuidado, mobilidade e função social em crianças com fissura labiopalatina e Espectro Óculo-Aurículo-Vertebral (EOAV)

As anomalias craniofaciais ocasionam comprometimentos estéticos e funcionais com grande impacto na saúde e na integração social da criança, com interferência no desenvolvimento global e social. Das anomalias craniofaciais este estudo abordou as Fissuras Labiopalatinas (FLP) e o Espectro Óculo Aurículo Vertebral (EOAV). As FLP constituem malformações resultantes de falta do fechamento completo dos tecidos que compõe o lábio e o palato. O EOAV, também conhecido como Síndrome de Goldenhar, é uma anomalia congênita de etiologia desconhecida, com manifestação genética variável e de causa bastante heterogênea. Conhecer as habilidades funcionais e o impacto destas no desenvolvimento global de crianças com EOAV e FLP pode otimizar o desenvolvimento de programas de prevenção e intervenção para promover a saúde e a integração social destes indivíduos. Este estudo foi delineado com objetivo de verificar e comparar o desempenho em habilidades funcionais quanto ao desempenho nas áreas de autocuidado, mobilidade, função social e nível de independência entre crianças com EOAV, crianças com FLP e um grupo comparativo, de crianças sem anomalias. O modelo de pesquisa foi observacional descritivo transversal com uma casuística de 39 pais/responsáveis de crianças na faixa etária entre três anos e sete anos e seis meses, de ambos os gêneros. Foram convidados para participar pais/responsáveis de crianças em tratamento no Hospital de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais da Universidade e São Paulo (HRAC-USP) os quais foram divididos em três grupos: dois experimentais e um grupo comparativo. O instrumento para coleta dos dados das habilidades funcionais foi o Pediatric Evaluation of Disability Inventory (PEDI), em sua versão adaptada para o português. A avaliação é realizada por meio de entrevista com o cuidador, o qual deve saber informar sobre o desempenho da criança em atividades e tarefas típicas da rotina diária. Os dados foram apresentados por análise descritiva com medidas de tendência central (média aritmética), dispersão (desvio-padrão) e distribuição de frequência, nas variáveis: idades, gênero e nível socioeconômico da família e caracterização da casuística. Para as análises das pontuações bruta e normativa do questionário PEDI no que se refere às habilidades funcionais e a assistência do cuidador nas três áreas de função autocuidado, mobilidade e função social, foi utilizado o teste de variância One Way, e para o teste de normalidade foi utilizado Shapiro Wilk para variável dependente. A análise comparativa foi realizada pelo teste de Kruskal-Wallis, adotando-se o valor de significância de p< 0,05. Os resultados deste estudo na análise comparativa nas habilidades funcionais na mobilidade, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV, no escore bruto, e entre os grupos GC vs GEEOAV e GC vs GEFLP, no escore normativo.Na assistência do cuidador no autocuidado, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV, no escore normativo. Na assistência do cuidador na mobilidade, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV nos escores bruto e normativo.Na assistência do cuidador na função social houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEFLP.

Effects of ocean warming and acidification on the early stages of marine fishes

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Tratamento endoscópico endonasal de tumores nasossinusais malignos : resseção e reconstrução

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Une nouvelle méthode pour estimer la torsion géométrique en scoliose idiopathique de l’adolescent

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale. Pour la plupart des patients atteints de SIA, aucun traitement chirurgical n’est nécessaire. Lorsque la déformation devient sévère, un traitement chirurgical visant à réduire la déformation est recommandé. Pour déterminer la sévérité de la SIA, l’imagerie la plus utilisée est une radiographie postéroantérieure (PA) ou antéro-postérieure (AP) du rachis. Plusieurs indices sont disponibles à partir de cette modalité d’imagerie afin de quantifier la déformation de la SIA, dont l’angle de Cobb. La conduite thérapeutique est généralement basée sur cet indice. Cependant, les indices disponibles à cette modalité d’imagerie sont de nature bidimensionnelle (2D). Celles-ci ne décrivent donc pas entièrement la déformation dans la SIA dû à sa nature tridimensionnelle (3D). Conséquemment, les classifications basées sur les indices 2D souffrent des mêmes limitations. Dans le but décrire la SIA en 3D, la torsion géométrique a été étudiée et proposée par Poncet et al. Celle-ci mesure la tendance d’une courbe tridimensionnelle à changer de direction. Cependant, la méthode proposée est susceptible aux erreurs de reconstructions 3D et elle est calculée localement au niveau vertébral. L’objectif de cette étude est d’évaluer une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique par l’approximation de longueurs d’arcs locaux et par paramétrisation de courbes dans la SIA. Une première étude visera à étudier la sensibilité de la nouvelle méthode présentée face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. Par la suite, deux études cliniques vont présenter la iv torsion géométrique comme indice global et viseront à démontrer l’existence de sous-groupes non-identifiés dans les classifications actuelles et que ceux-ci ont une pertinence clinique. La première étude a évalué la robustesse de la nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique chez un groupe de patient atteint de la SIA. Elle a démontré que la nouvelle technique est robuste face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. La deuxième étude a évalué la torsion géométrique utilisant cette nouvelle méthode dans une cohorte de patient avec des déformations de type Lenke 1. Elle a démontré qu’il existe deux sous-groupes, une avec des valeurs de torsion élevées et l’autre avec des valeurs basses. Ces deux sous-groupes possèdent des différences statistiquement significatives, notamment au niveau du rachis lombaire avec le groupe de torsion élevée ayant des valeurs d’orientation des plans de déformation maximales (PMC) en thoraco-lombaire (TLL) plus élevées. La dernière étude a évalué les résultats chirurgicaux de patients ayant une déformation Lenke 1 sous-classifiées selon les valeurs de torsion préalablement. Cette étude a pu démontrer des différences au niveau du PMC au niveau thoraco-lombaire avec des valeurs plus élevées en postopératoire chez les patients ayant une haute torsion. Ces études présentent une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique et présentent cet indice quantitativement. Elles ont démontré l’existence de sous-groupes 3D basés sur cet indice ayant une pertinence clinique dans la SIA, qui n’étaient pas identifiés auparavant. Ce projet contribue dans la tendance actuelle vers le développement d’indices 3D et de classifications 3D pour la scoliose idiopathique de l’adolescent.

Estudo da correlação entre a maturação esquelética das vértebras cervicais e a idade cronológica de pacientes em fase de crescimento

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Contributo do médico dentista nas ciências forenses

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz