Ankylosing spondylitis: genomic and functional characterization of candidate genes and their repercussion in clinical practice

RESUMO: Introdução: A espondilite anquilosante (EA) é uma doença inflamatória crónica caracterizada pela inflamação das articulações sacroilíacas e da coluna. A anquilose progressiva motiva uma deterioração gradual da função física e da qualidade de vida. O diagnóstico e o tratamento precoces podem contribuir para um melhor prognóstico. Neste contexto, a identificação de biomarcadores, assume-se como sendo muito útil para a prática clínica e representa hoje um grande desafio para a comunidade científica. Objetivos: Este estudo teve como objetivos: 1 - caracterizar a EA em Portugal; 2 - investigar possíveis associações entre genes, MHC e não-MHC, com a suscetibilidade e as características fenotípicas da EA; 3 - identificar genes candidatos associados a EA através da tecnologia de microarray. Material e Métodos: Foram recrutados doentes com EA, de acordo com os critérios modificados de Nova Iorque, nas consultas de Reumatologia dos diferentes hospitais participantes. Colecionaram-se dados demográficos, clínicos e radiológicos e colhidas amostras de sangue periférico. Selecionaram-se de forma aleatória, doentes HLA-B27 positivos, os quais foram tipados em termos de HLA classe I e II por PCR-rSSOP. Os haplótipos HLA estendidos foram estimados pelo algoritmo Expectation Maximization com recurso ao software Arlequin v3.11. As variantes alélicas dos genes IL23R, ERAP1 e ANKH foram estudadas através de ensaios de discriminação alélica TaqMan. A análise de associação foi realizada utilizando testes da Cochrane-Armitage e de regressão linear, tal como implementado pelo PLINK, para variáveis qualitativas e quantitativas, respetivamente. O estudo de expressão génica foi realizado por Illumina HT-12 Whole-Genome Expression BeadChips. Os genes candidatos foram validados usando qPCR-based TaqMan Low Density Arrays (TLDAs). Resultados: Foram incluídos 369 doentes (62,3% do sexo masculino, com idade média de 45,4 ± 13,2 anos, duração média da doença de 11,4 ± 10,5 anos). No momento da avaliação, 49,9% tinham doença axial, 2,4% periférica, 40,9% mista e 7,1% entesopática. A uveíte anterior aguda (33,6%) foi a manifestação extra-articular mais comum. Foram positivos para o HLA-B27, 80,3% dos doentes. Os haplótipo A*02/B*27/Cw*02/DRB1*01/DQB1*05 parece conferir suscetibilidade para a EA, e o A*02/B*27/Cw*01/DRB1*08/DQB1*04 parece conferir proteção em termos de atividade, repercussão funcional e radiológica da doença. Três variantes (2 para IL23R e 1 para ERAP1) mostraram significativa associação com a doença, confirmando a associação destes genes com a EA na população Portuguesa. O mesmo não se verificou com as variantes estudadas do ANKH. Não se verificou associação entre as variantes génicas não-MHC e as manifestações clínicas da EA. Foi identificado um perfil de expressão génica para a EA, tendo sido validados catorze genes - alguns têm um papel bem documentado em termos de inflamação, outros no metabolismo da cartilagem e do osso. Conclusões: Foi estabelecido um perfil demográfico e clínico dos doentes com EA em Portugal. A identificação de variantes génicas e de um perfil de expressão contribuem para uma melhor compreensão da sua fisiopatologia e podem ser úteis para estabelecer modelos com relevância em termos de diagnóstico, prognóstico e orientação terapêutica dos doentes. -----------ABSTRACT: Background: Ankylosing Spondylitis (AS) is a chronic inflammatory disorder characterized by inflammation in the spine and sacroiliac joints leading to progressive joint ankylosis and in progressive deterioration of physical function and quality of life. An early diagnosis and early therapy may contribute to a better prognosis. The identification of biomarkers would be helpful and represents a great challenge for the scientific community. Objectives: The present study had the following aims: 1- to characterize the pattern of AS in Portuguese patients; 2- to investigate MHC and non-MHC gene associations with susceptibility and phenotypic features of AS and; 3- to identify candidate genes associated with AS by means of whole-genome microarray. Material and Methods: AS was defined in accordance to the modified New York criteria and AS cases were recruited from hospital outcares patient clinics. Demographic and clinical data were recorded and blood samples collected. A random group of HLA-B27 positive patients and controls were selected and typed for HLA class I and II by PCR-rSSOP. The extended HLA haplotypes were estimated by Expectation Maximization Algorithm using Arlequin v3.11 software. Genotyping of IL23R, ERAP1 and ANKH allelic variants was carried out with TaqMan allelic discrimination assays. Association analysis was performed using the Cochrane-Armitage and linear regression tests as implemented in PLINK, for dichotomous and quantitative variables, respectively. Gene expression profile was carried out using Illumina HT-12 Whole-Genome Expression BeadChips and candidate genes were validated using qPCR-based TaqMan Low Density Arrays (TLDAs). Results: A total of 369 patients (62.3% male; mean age 45.4±13.2 years; mean disease duration 11.4±10.5 years), were included. Regarding clinical disease pattern, at the time of assessment, 49.9% had axial disease, 2.4% peripheral disease, 40.9% mixed disease and 7.1% isolated enthesopathic disease. Acute anterior uveitis (33.6%) was the most common extra-articular manifestation. 80.3% of AS patients were HLA-B27 positive. The haplotype A*02/B*27/Cw*02/DRB1*01/DQB1*05 seems to confer susceptibility to AS, whereas A*02/B*27/Cw*01/DRB1*08/DQB1*04 seems to provide protection in terms of disease activity, functional and radiological repercussion. Three markers (two for IL23R and one for ERAP1) showed significant single-locus disease associations. Association of these genes with AS in the Portuguese population was confirmed, whereas ANKH markers studied did not show an association with AS. No association was seen between non-MHC genes and clinical manifestations of AS. A gene expression signature for AS was established; among the fourteen validated genes, a number of them have a well-documented inflammatory role or in modulation of cartilage and bone metabolism. Conclusions: A demographic and clinical profile of patients with AS in Portugal was established. Identification of genetic variants of target genes as well as gene expression signatures could provide a better understanding of AS pathophysiology and could be useful to establish models with relevance in terms of susceptibility, prognosis, and potential therapeutic guidance.

Assessment of physical impairments in leprosy patients: a comparison between the world health organization (who) disability grade and the Eye-Hand-Foot Score

This cross-sectional study assessed the grade of physical impairments in 61 individuals with leprosy receiving multidrug therapy (MDT) under the Brazilian Unified Health System (SUS), and residing in Campina Grande, Paraíba State, Brazil. Impairments were assessed using the disability grade (DG) standardized by the WHO, and the EHF score (Eye-Hand-Foot sum of impairment scores). Impairments were detected in 25 (41%) of the subjects. A total of 14 (23%) patients scored DG 1, while 11 (18%) were assigned DG 2. The EHF score ranged from 1 to 10 points in the group of patients with physical impairments, with a mean score of 3.6 points. The majority of individuals with impairments were affected in at least two sites. We conclude that the EHF score showed overlapping impairments in the segments examined and may be more appropriate than the DG classification system for describing the degree of physical impairment of leprosy patients.

Sistema para avaliação das vibrações no braço e ombro de um tenista

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um módulo capaz de medir a intensidade das vibrações sofridas por um tenista no braço e ombro durante um jogo. Numa primeira fase foi estudada a biomecânica do braço humano e a biomecânica dos movimentos envolvidos no ténis. Foi realizada uma pesquisa sobre os dispositivos MEMs mais adequados bem como o hardware e software a utilizar, tendo sido analisados os requisitos do sistema a implementar. Foi desenvolvido um protótipo electrónico microcontrolado compacto e de baixo custo baseado na utilização de sensores microeletromecânicos (MEMs) de aceleração, permitindo obter informações biomecânicas do desportista e monitoriza-lo durante o treino de maneira não evasiva, possibilitando que ele esteja no seu ambiente natural de treino. O sistema envia as informações dos sensores para um PC através da porta USB sendo estas processados no mesmo. Foi desenvolvida uma interface gráfica intuitiva, para a apresentação dos dados resultantes das medidas, de fácil leitura pelos treinadores. Esta interface grava e apresenta os dados em tempo real. Os testes de campo foram realizados no campo de ténis que existe na Quinta das Freiras em Rio Tinto. O protótipo é de fácil fixação no atleta e permite a monitorização no local de treino sendo pequeno ((20x15mm) e muito leve (2g), tornando-se uma alternativa versátil para o auxilio de atletas e treinadores, aperfeiçoamento da técnica e como ferramenta de pesquisa na área de educação física.

Adaptação Cultural e Validação do Questionário: “Pregnancy Physical Activity Questionnaire” para a População Portuguesa

Introdução: A prática de atividade física tem vindo a ser incentivada por vários organismos nacionais e internacionais, visando a promoção de saúde. No entanto, não existe consenso em relação à influência e à intensidade ótima da atividade física durante a gravidez, tal facto pode dever-se à falta de instrumentos válidos que permitam a comparação entre os vários países do nível de atividade física das gestantes. Não foi identificado qualquer questionário válido que avaliasse a atividade física, durante a gravidez, para a população portuguesa. Objetivo: O objetivo deste estudo foi traduzir e adaptar o questionário PPAQ para a língua portuguesa e testar a fiabilidade e validade do mesmo. Métodos: A equivalência linguística foi obtida através da tradução e retrotradução e após a realização de um teste piloto a 6 mulheres grávidas. A fiabilidade foi obtida através do testereteste, com um intervalo de 7 dias, e analisada através do ICC, SEM e do método Bland Altman. A validade de critério foi testada, através dos resultados do PPAQ e do acelerómetro, pelo coeficiente de correlação de Pearson. Resultados: Os valores do ICC relativos à fiabilidade foram para o score total do PPAQ de 0,77, para as atividades sedentárias 0,87, para as atividade de baixa intensidade 0,76, para as atividades de intensidade moderada 0,76 e para as atividades de intensidade vigorosa 0,70. Na avaliação da validade obtivemos um valor de correlação de Pearson para atividade total de -0,030. Obtivemos correlação significante para as atividades de baixa intensidade (r=0,149; p=0,025), para as atividades de baixa intensidade em grávidas no 2º trimestre (r=0,256; p=0,010) e para as atividades de baixa intensidade e atividades vigorosas em mulheres no 3º trimestre gestacional (r=0,447; p=0,037 e r= 0,578; p=0,005, respetivamente). Conclusão: O PPAQ apresenta uma fiabilidade excelente e validade semelhante à versão original.

Linear amplification with multiple nonlinear devices

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e Computadores

Migração de ligações Wi-Fi não seguras para ligações seguras, após autenticação em captive portal

Atualmente a popularidade das comunicações Wi-Fi tem crescido, os utilizadores acedem a partir de vários dispositivos como telemóveis, tablets, computadores portáteis sendo estes utilizados por qualquer pessoa nos mais variados locais. Com esta utilização massiva por parte dos utilizadores surgiram os hotspots Wi-Fi públicos (em aeroportos, estações de comboios, etc) que permitem a ligação de clientes recorrendo a ligações wireless não seguras (ou abertas). Tais hotspots utilizam, após a ligação de um cliente, um captive portal que captura o tráfego IP com origem no cliente e o redireciona para uma página Web de entrada. A página Web permite ao cliente comprar tempo de acesso à Internet ou, caso já seja um cliente da empresa, autenticar-se para ter acesso à Internet. A necessidade da ligação aberta assenta na possibilidade do operador do hotspot vender acesso à Internet a utilizadores não conhecidos (caso contrário teria de fornecerlhes uma senha previamente). No entanto, fornecer um acesso à Internet wireless sem qualquer tipo de segurança ao nível físico permite que qualquer outro utilizador consiga obter informação sobre a navegação Web dos utilizadores ligados (ex.: escuta de pedidos DNS). Nesta tese pretende-se apresentar uma solução que estenda um dos atuais mecanismos de autenticação Wi-Fi (WPA, WPA2) para que permita, após autenticação em captive portal, a migração de uma ligação aberta para uma ligação segura.

Delineating environmental groundwater vulnerability and protection zones mapping in fractured rock masses

Hard‐rock watersheds commonly exhibit complex geological bedrock and morphological features. Hydromineral resources have relevant economic value for the thermal spas industry. The present study aims to develop a groundwater vulnerability approach in Caldas da Cavaca hydromineral system (Aguiar da Beira, Central Portugal) which has a thermal tradition that dates back to the late 19th century, and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. In this work different layers were overlaid, generating several thematic maps to arrive at an integrated framework of several key‐sectors in Caldas da Cavaca site. Thus, to accomplish a comprehensive analysis and conceptualization of the site, a multi‐technical approach was used, such as, field and laboratory techniques, where several data was collected, like geotectonics, hydrology and hydrogeology, hydrogeomorphology, hydrogeophysical and hydrogeomechanical zoning aiming the application of the so‐called DISCO method. All these techniques were successfully performed and a groundwater vulnerability to contamination assessment, based on GOD‐S, DRASTIC‐Fm, SINTACS, SI and DISCO indexes methodology, was delineated. Geographical Information Systems (GIS) technology was on the basis to organise and integrate the geodatabases and to produce all the thematic maps. This multi‐technical approach highlights the importance of groundwater vulnerability to contamination mapping as a tool to support hydrogeological conceptualisation, contributing to better decision‐making of water resources management and sustainability.

Scalable and interference aware wi-fi mesh networks using cots devices

A crescente tendencia no acesso móvel tem sido potenciada pela tecnologia IEEE 802.11. Contudo, estas redes têm alcance rádio limitado. Para a extensão da sua cobertura é possível recorrer a redes emalhadas sem fios baseadas na tecnologia IEEE 802.11, com vantagem do ponto de vista do custo e da flexibilidade de instalação, face a soluções cabladas. Redes emalhadas sem fios constituídas por nós com apenas uma interface têm escalabilidade reduzida. A principal razão dessa limitação deve-se ao uso do mecanismo de acesso ao meio partilhado Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) em topologias multi-hop. Especificamente, o CSMA/CA não evita o problema do nó escondido levando ao aumento do número de colisões e correspondente degradação de desempenho com impacto direto no throughput e na latência. Com a redução da tecnologia rádio torna-se viável a utilização de múltiplos rádios por nó, sem com isso aumentar significativamente o custo da solução final de comunicações. A utilização de mais do que um rádio por nó de comuniações permite superar os problemas de desempenho inerentes ás redes formadas por nós com apenas um rádio. O objetivo desta tese, passa por desenvolver uma nova solução para redes emalhadas multi-cana, duar-radio, utilizando para isso novos mecanismos que complementam os mecanismos definidos no IEEE 802.11 para o estabelecimento de um Basic Service Set (BSS). A solução é baseada na solução WiFIX, um protocolo de routing para redes emalhadas de interface única e reutiliza os mecanismos já implementados nas redes IEEE 802.11 para difundir métricas que permitam à rede escalar de forma eficaz minimizando o impacto na performance. A rede multi-hop é formada por nós equipados com duas interfaces, organizados numa topologia hierárquica sobre múltiplas relações Access Point (AP) – Station (STA). Os resultados experimentais obtidos mostram a eficácia e o bom desempenho da solução proposta face à solução WiFIX original.

Quadros Elétricos Inteligentes-Smart Panels

Na sociedade atual, a preocupação com o ambiente, por um lado, e com o conforto e a segurança, por outro, faz com que a sustentabilidade energética se assuma como uma forma de intervenção adequada às exigências de qualidade de vida e à eficiência no âmbito da economia. Nesta conformidade, é incontornável a mais-valia do Smart Panel, um quadro elétrico inteligente criado com vista à consecução daqueles desideratos, o que motivou o tema do presente trabalho. Assim, pretende-se demonstrar as potencialidades do Smart Panel, um novo conceito de quadro elétrico que visa a otimização da sua funcionalidade na gestão dinâmica e pragmática das instalações elétricas, nomeadamente no que respeita ao controlo, monitorização e atuação sobre os dispositivos, quer in loco quer, sobretudo, à distância. Para a consecução deste objetivo, concorrem outros que o potenciam, designadamente a compreensão do funcionamento do quadro elétrico (QE) tradicional, a comparação deste com o Smart Panel e a demonstração das vantagens da utilização desta nova tecnologia. A grande finalidade do trabalho desenvolvido é, por um lado, colocar a formação académica ao serviço de um bom desempenho profissional futuro, por outro ir ao encontro da tendência tecnológica inerente às necessidades que o homem, hoje, tem de controlar. Deste modo, num primeiro momento, é feita uma abordagem geral ao quadro eléctrico tradicional a fim de ser compreendido o seu funcionamento, aplicações e potencialidades. Para tanto, a explanação inclui a apresentação de conceitos teóricos subjacentes à conceção, produção e montagem do QE. São explicitados os diversos componentes que o integram e funções que desempenham, bem como as interações que estabelecem entre si e os normativos a que devem obedecer, para conformidade. Houve a preocupação de incluir imagens coadjuvantes das explicações, descrições e procedimentos técnicos. No terceiro capítulo é abordada a tecnologia Smart Panel, introduzindo o conceito e objetivos que lhe subjazem. Explicita-se o modo de funcionamento deste sistema que agrupa proteção, supervisão, controlo, armazenamento e manutenção preventiva, e demonstra-se de que forma a capacidade de leitura de dados, de comunicação e de comando do quadro elétrico à distância se afigura uma revolução tecnológica facilitadora do cumprimento das necessidades de segurança, conforto e economia da vida moderna. Os capítulos quarto, quinto e sexto versam uma componente prática do trabalho. No capítulo quarto é explanado um suporte formativo e posterior demonstração do kit de ensaio, que servirá de apoio à apresentação da tecnologia Smart Panel aos clientes. Além deste suporte de formação, no quinto capítulo é elaborada uma lista de procedimentos de verificação a serem executados aos componentes de comunicação que integram o Smart Panel, para fornecimento ao quadrista. Por fim, no sexto capítulo incluem-se dois casos de estudo: o estudo A centra-se na aplicação da tecnologia Smart Panel ao projeto de um QE tradicional, que implica fazer o levantamento de toda a aparelhagem existente e, de seguida, proceder à transposição para a tecnologia Smart Panel por forma a cumprir os requisitos estabelecidos pelo cliente. O estudo de caso B consiste na elaboração de um projeto de um quadro eléctrico com a tecnologia Smart Panel em função de determinados requisitos e necessidades do cliente, por forma a garantir as funções desejadas.

User friendly knowledge acquisition system for medical devices actuation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Exergames - Jogos Sérios para Promover o Exercício Físico

As novas tecnologias, em particular os meios de entretimento digital, oferecem diferentes soluções de interação para que as pessoas se possam divertir. O elevado (e crescente) número de jogos digitais disponíveis no mercado permitiu o aparecimento de um novo tipo de jogos digitais, os jogos sérios, com uma finalidade menos lúdica. O intuito desses jogos é usar as caraterísticas associadas aos jogos normais, mas direcioná-los para uma finalidade séria. Assim, além de divertir o utilizador estes jogos também possibilitam a transmissão de informação e conhecimento que de outra forma não teria o mesmo impacto, por falta de interesse e menor motivação dos utilizadores. Exergames são jogos digitais utilizados para o desenvolvimento pessoal como o propósito de melhorar o bem-estar das pessoas quer a nível físico quer a nível mental. Esses jogos requerem que partes do corpo estejam em constante movimento, sendo que alguns utilizam dispositivos de rastreio de movimentos do corpo como forma de interação com os sistemas. Os exergames são o foco desta tese, com uma análise das suas potencialidades e das diferentes áreas possíveis para a sua aplicabilidade. São analisados diferentes tipos de exergames consoante o dispositivo que irá permitir a utilização do jogo. Também são estudados algumas ferramentas externas que possibilitam a interação de aplicações móveis com equipamentos de exercício físico específicos. A componente prática da tese contempla a criação de um exergame para dispositivos móveis com o intuito de incentivar as pessoas para a prática de corridas de forma regular, para que possam ter um estilo de vida ativo e que contribui de forma direta para o bem-estar deles. Os testes realizados junto a um conjunto de pessoas conduziram a resultados positivos quer do jogo desenvolvido quer da utilidade deste tipo de jogos no desenvolvimento físico, o que permite afirmar que os exergames devido ao seu carácter sério, mas nunca deixando de parte a diversão e a interatividade, são motivadores extras para as pessoas praticarem exercício físico.

Interoperability on low power devices

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Epilepsy and Physical Exercise

Epilepsy is one of the commonest neurologic diseases and has always been associated with stigma. In the interest of safety, the activities of persons with epilepsy (PWE) are often restricted. In keeping with this, physical exercise has often been discouraged. The precise nature of a person’s seizures (or whether seizures were provoked or unprovoked) may not have been considered. Although there has been a change in attitude over the last few decades, the exact role of exercise in inducing seizures or aggravating epilepsy still remains a matter of discussion among experts in the field. Based mainly on retrospective, but also on prospective, population and animal-based research, the hypothesis that physical exercise is prejudicial has been slowly replaced by the realization that physical exercise might actually be beneficial for PWE. The benefits are related to improvement of physical and mental health parameters and social integration and reduction in markers of stress, epileptiform activity and the number of seizures. Nowadays, the general consensus is that there should be no restrictions to the practice of physical exercise in people with controlled epilepsy, except for scuba diving, skydiving and other sports at heights. Whilst broader restrictions apply for patients with uncontrolled epilepsy, individual risk assessments taking into account the seizure types, frequency, patterns or triggers may allow PWE to enjoy a wide range of physical activities.

WIFI indoor positioning for mobile devices, an application for the UJI Smart Campus

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Label-free detection of biomolecules with Ta2O5-based field effect devices

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Nanotecnologias e Nanociências