Campath-1G in vivo confers a low incidence of graft-versus-host disease associated with a high incidence of mixed chimaerism after bone marrow transplantation for severe aplastic anaemia using HLA-identical sibling donors

We have evaluated the effect of in vivo Campath-1G on engraftment and GVHD in 23 patients with severe aplastic anaemia transplanted from HLA-identical sibling donors. In 14 patients Campath 1g was given pre-transplant for up to 9 days in an attempt to overcome graft rejection (group 1). In nine patients Campath-1G was given pre-transplant, but also continued post-transplant until day +5 to reduce GVHD (group 2). There were three patients with late graft failure in group I following initial neutrophil engraftment, and four cases of grade II+ GVHD. In group II, two patients had early graft failure (no take), and there were no cases of acute GVHD out of seven evaluable patients. One patient in group I developed chronic GVHD of the liver, and two patients (one in each group) had transient localised chronic GVHD. PCR of short tandem repeats was used to evaluate chimaeric status in 13 patients. Of 11 patients with initial neutrophil engraftment, only one had 100% donor haemopoiesis at all times. The remaining patients had either transient mixed chimaerism or persistence of recipient (< 20%) cells. We conclude that in vivo Campath-1G is associated with a high incidence of mixed chimaerism which tips the balance away from GVHD but towards graft rejection.

Patterns of hematopoietic chimerism following bone marrow transplantation for childhood acute lymphoblastic leukemia from volunteer unrelated donors

Hematopoietic chimerism was analyzed in serial bone marrow samples taken from 28 children following T-cell depleted unrelated donor bone marrow transplants (UD BMT) for acute lymphoblastic leukemia (ALL). Chimeric status was determined by polymerase chain reaction (PCR) of simple tandem repeat (STR) sequences (maximal sensitivity, 0.1%). At least two serial samples were examined in 23 patients. Of these, two had evidence of complete donor engraftment at all times and eight showed stable low level mixed chimerism (MC) (<1% recipient hematopoiesis). All 10 of these patients remain in remission with a minimum follow-up of 24 months. By contrast, 13 patients demonstrated a progressive return of recipient hematopoiesis. Five of these relapsed (4 to 9 months post BMT), one died of cytomegalovirus pneumonitis and seven remain in remission with a minimum follow-up of 24 months. Five children were excluded from serial analysis as two serial samples were not collected before either relapse (3) or graft rejection (2). We conclude that as with sibling transplants, ex vivo T depleted UD BMT in children with ALL is associated with a high incidence of MC. Stable donor engraftment and low level MC always correlated with continued remission. However, detection of a progressive return of recipient cells did not universally correlate with relapse, but highlighted those patients at greatest risk. Serial chimerism analysis by PCR of STRs provides a rapid and simple screening technique for the detection of relapse and the identification of patients with progressive MC who might benefit from detailed molecular analysis for minimal residual disease following matched volunteer UD BMT for childhood ALL.

Infection of donor lymphocytes with human T lymphotrophic virus type 1 (HTLV-I) following allogeneic bone marrow transplantation for HTLV-I positive adult T-cell leukaemia

Human T lymphotrophic virus type 1 (HTLV-I) associated leukaemia has a poor prognosis even with chemotherapy. We describe a patient with adult T-cell leukaemia treated with allogeneic bone marrow transplantation from an HTLV-I negative identical sibling donor. During follow-up after bone marrow transplantation, HTLV-I could be repeatedly isolated inspite of anti-viral prophylaxis. The patient died of an acute encephalitis and HTLV-I could be detected in autopsy material from the brain. By a PCR-based technique using short tandem repeats (STRs) it was shown that the patient's haemopoiesis was of donor origin. This shows the infection of donor cells in vivo by an aetiological agent which has been implicated in the leukaemogenic process for adult T-cell leukaemia.

Donor leukemia following allogeneic bone marrow transplantation

Although allogeneic bone marrow transplantation has been shown to be a highly effective treatment for acute and chronic leukemia, leukemic relapse remains a significant problem. Leukemic relapse occurs in recipient cells in the majority of cases, but the paucity of donor cell leukemias may reflect the sensitivity of the investigative technique. We have developed a highly sensitive technique to identify the origin of all hematopoietic cells in the post transplant state which is based on PCR amplification of microsatellites, polymorphic tandem repetitive elements. We have identified donor leukemia (AML M5) following a sex matched BMT for severe aplastic anemia, verified a previously reported case of donor leukemia following BMT for chronic granulocytic leukemia and recently identified an acquired cytogenetic abnormality(del 11q23) in donor cells four years following an apparently successful BMT for AML. In all cases the donors have remained healthy. Postulated mechanisms include transfer to the transplanted marrow of a dormant oncogene residing in the DNA of either a virus, the chromosomes of degenerating irradiation damaged host leukemic cells or in the marrow stroma which is radioresistant and host in origin following BMT. Using sensitive techniques donor leukemia has been shown to be a more common event than was previously thought and an understanding of its pathogenesis may allow us to elucidate leukemogenic mechanisms in man.

Modulation of intracellular calcium homeostasis blocks autophagosome formation

Cellular stress responses often involve elevation of cytosolic calcium levels, and this has been suggested to stimulate autophagy. Here, however, we demonstrated that agents that alter intracellular calcium ion homeostasis and induce ER stress-the calcium ionophore A23187 and the sarco/endoplasmic reticulum Ca (2+)-ATPase inhibitor thapsigargin (TG)-potently inhibit autophagy. This anti-autophagic effect occurred under both nutrient-rich and amino acid starvation conditions, and was reflected by a strong reduction in autophagic degradation of long-lived proteins. Furthermore, we found that the calcium-modulating agents inhibited autophagosome biogenesis at a step after the acquisition of WIPI1, but prior to the closure of the autophagosome. The latter was evident from the virtually complete inability of A23187- or TG-treated cells to sequester cytosolic lactate dehydrogenase. Moreover, we observed a decrease in both the number and size of starvation-induced EGFP-LC3 puncta as well as reduced numbers of mRFP-LC3 puncta in a tandem fluorescent mRFP-EGFP-LC3 cell line. The anti-autophagic effect of A23187 and TG was independent of ER stress, as chemical or siRNA-mediated inhibition of the unfolded protein response did not alter the ability of the calcium modulators to block autophagy. Finally, and remarkably, we found that the anti-autophagic activity of the calcium modulators did not require sustained or bulk changes in cytosolic calcium levels. In conclusion, we propose that local perturbations in intracellular calcium levels can exert inhibitory effects on autophagy at the stage of autophagosome expansion and closure.

Whole Genome Sequencing Reveals Local Transmission Patterns of Mycobacterium bovis in Sympatric Cattle and Badger Populations

Whole genome sequencing (WGS) technology holds great promise as a tool for the forensic epidemiology of bacterial pathogens. It is likely to be particularly useful for studying the transmission dynamics of an observed epidemic involving a largely unsampled 'reservoir' host, as for bovine tuberculosis (bTB) in British and Irish cattle and badgers. BTB is caused by Mycobacterium bovis, a member of the M. tuberculosis complex that also includes the aetiological agent for human TB. In this study, we identified a spatio-temporally linked group of 26 cattle and 4 badgers infected with the same Variable Number Tandem Repeat (VNTR) type of M. bovis. Single-nucleotide polymorphisms (SNPs) between sequences identified differences that were consistent with bacterial lineages being persistent on or near farms for several years, despite multiple clear whole herd tests in the interim. Comparing WGS data to mathematical models showed good correlations between genetic divergence and spatial distance, but poor correspondence to the network of cattle movements or within-herd contacts. Badger isolates showed between zero and four SNP differences from the nearest cattle isolate, providing evidence for recent transmissions between the two hosts. This is the first direct genetic evidence of M. bovis persistence on farms over multiple outbreaks with a continued, ongoing interaction with local badgers. However, despite unprecedented resolution, directionality of transmission cannot be inferred at this stage. Despite the often notoriously long timescales between time of infection and time of sampling for TB, our results suggest that WGS data alone can provide insights into TB epidemiology even where detailed contact data are not available, and that more extensive sampling and analysis will allow for quantification of the extent and direction of transmission between cattle and badgers. © 2012 Biek et al.

Detection of Tetrodotoxins in Puffer Fish by a Self-Assembled Monolayer-Based Immunoassay and Comparison with Surface Plasmon Resonance, LC-MS/MS, and Mouse Bioassay

The increasing occurrence of puffer fish containing tetrodotoxin (TTX) in the Mediterranean could represent a major food safety risk for European consumers and threaten the fishing industry. The work presented herein describes the development of a new enzyme linked immunosorbent assay (mELISA) based on the immobilization of TTX through dithiol monolayers self-assembled on maleimide plates, which provides an ordered and oriented antigen immobilization and favors the antigen-antibody affinity interaction. The mELISA was found to have a limit of detection (LOD) of TTX of 0.23 mg/kg of puffer fish matrix. The mELISA and a surface plasmon resonance (SPR) immunosensor previously developed were employed to establish the cross-reactivity factors (CRFs) of 5,6,11-trideoxy-TTX, 5,11-deoxy-TTX, 11-nor-TTX-6-ol, and 5,6,11-trideoxy-4-anhydro-TTX, as well as to determine TTX equivalent contents in puffer fish samples. Results obtained by both immunochemical tools were correlated (R(2) = 0.977). The puffer fish samples were also analyzed using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), and the corresponding CRFs were applied to the individual TTX contents. Results provided by the immunochemical tools, when compared with those obtained by LC-MS/MS, showed a good degree of correlation (R(2) = 0.991 and 0.979 for mELISA and SPR, respectively). The mouse bioassay (MBA) slightly overestimated the CRF adjusted TTX content of samples when compared with the data obtained from the other techniques. The mELISA has been demonstrated to be fit for the purpose for screening samples in monitoring programs and in research activities.

Development and Validation of a Lateral Flow Immunoassay for the Rapid Screening of Okadaic Acid and All Dinophysis Toxins from Shellfish Extracts

A single-step lateral flow immunoassay was developed and validated to detect okadaic acid (OA) and dinophysis toxins (DTXs), which cause diarrhetic shellfish poisoning. The performance characteristics of the test were investigated, in comparison to reference methods (liquid chromatography tandem mass spectrometry and/or bioassay), using both spiked and naturally contaminated shellfish. A portable reader was used to generate a qualitative result, indicating the absence or presence of OA-group toxins, at concentrations relevant to the maximum permitted level (MPL). Sample homogenates could be screened in 20 min (including extraction and assay time) for the presence of free toxins (OA, DTX1, DTX2). DTX3 detection could be included with the addition of a hydrolysis procedure. No matrix effects were observed from the species evaluated (mussels, scallops, oysters, and clams). Results from naturally contaminated samples (n = 72) indicated no false compliant results and no false noncompliant results at <50% MPL. Thus, the development of a new low-cost but highly effective tool for monitoring a range of important phycotoxins has been demonstrated.

Distribution, occurrence and biotoxin composition of the main shellfish toxin producing microalgae within European waters: A comparison of methods of analysis

Harmful algal blooms (HABs) are a natural global phenomena emerging in severity and extent. Incidents have many economic, ecological and human health impacts. Monitoring and providing early warning of toxic HABs are critical for protecting public health. Current monitoring programmes include measuring the number of toxic phytoplankton cells in the water and biotoxin levels in shellfish tissue. As these efforts are demanding and labour intensive, methods which improve the efficiency are essential. This study compares the utilisation of a multitoxin surface plasmon resonance (multitoxin SPR) biosensor with enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and analytical methods such as high performance liquid chromatography with fluorescence detection (HPLC-FLD) and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for toxic HAB monitoring efforts in Europe. Seawater samples (n = 256) from European waters, collected 2009-2011, were analysed for biotoxins: saxitoxin and analogues, okadaic acid and dinophysistoxins 1/2 (DTX1/DTX2) and domoic acid responsible for paralytic shellfish poisoning (PSP), diarrheic shellfish poisoning (DSP) and amnesic shellfish poisoning (ASP), respectively. Biotoxins were detected mainly in samples from Spain and Ireland. France and Norway appeared to have the lowest number of toxic samples. Both the multitoxin SPR biosensor and the RNA microarray were more sensitive at detecting toxic HABs than standard light microscopy phytoplankton monitoring. Correlations between each of the detection methods were performed with the overall agreement, based on statistical 2 × 2 comparison tables, between each testing platform ranging between 32% and 74% for all three toxin families illustrating that one individual testing method may not be an ideal solution. An efficient early warning monitoring system for the detection of toxic HABs could therefore be achieved by combining both the multitoxin SPR biosensor and RNA microarray.

A validated UPLC–MS/MS method for the surveillance of ten aquatic biotoxins in European brackish and freshwater systems

Over the past few decades, there has been an increased frequency and duration of cyanobacterial Harmful Algal Blooms (HABs) in freshwater systems globally. These can produce secondary metabolites called cyanotoxins, many of which are hepatotoxins, raising concerns about repeated exposure through ingestion of contaminated drinking water or food or through recreational activities such as bathing/ swimming. An ultra-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (UPLC–MS/MS) multi-toxin method has been developed and validated for freshwater cyanotoxins; microcystins-LR, -YR, -RR, -LA, -LY and -LF, nodularin, cylindrospermopsin, anatoxin-a and the marine diatom toxin domoic acid. Separation was achieved in around 9 min and dual SPE was incorporated providing detection limits of between 0.3 and 5.6 ng/L of original sample. Intra- and inter-day precision analysis showed relative
standard deviations (RSD) of 1.2–9.6% and 1.3–12.0% respectively. The method was applied to the analysis of aquatic samples (n = 206) from six European countries. The main class detected were the hepatotoxins; microcystin-YR (n = 22), cylindrospermopsin (n = 25), microcystin-RR (n = 17), microcystin-LR (n = 12), microcystin-LY (n = 1), microcystin-LF (n = 1) and nodularin (n = 5). For microcystins, the levels detected ranged from 0.001 to 1.51 mg/L, with two samples showing combined levels above the guideline set by the WHO of 1 mg/L for microcystin-LR. Several samples presented with multiple toxins indicating the potential for synergistic effects and possibly enhanced toxicity. This is the first published pan European survey of freshwater bodies for multiple biotoxins, including two identified for the first time; cylindrospermopsin in Ireland and nodularin in Germany, presenting further incentives for improved monitoring and development of strategies to mitigate human exposure.

An R-matrix approach for plasma modelling and the interpretation of astrophysical observation

Over the last decade an Auburn-Rollins-Strathclyde consortium has developed several suites of parallel R-matrix codes [1, 2, 3] that can meet the fundamental data needs required for the interpretation of astrophysical observation and/or plasma experiments. Traditionally our collisional work on light fusion-related atoms has been focused towards spectroscopy and impurity transport for magnetically confined fusion devices. Our approach has been to provide a comprehensive data set for the excitation/ionization for every ion stage of a particular element. As we progress towards a burning fusion plasma, there is a demand for the collisional processes involving tungsten, which has required a revitalization of the relativistic R-matrix approach. The implementation of these codes on massively parallel supercomputers has facilitated the progression to models involving thousands of levels in the close-coupling expansion required by the open d and f sub-shell systems of mid Z tungsten. This work also complements the electron-impact excitation of Fe-Peak elements required by astrophysics, in particular the near neutral species, which offer similar atomic structure challenges. Although electron-impact excitation work is our primary focus in terms of fusion application, the single photon photoionisation codes are also being developed in tandem, and benefit greatly from this ongoing work.

Nicotinamide Riboside Is a Major NAD+ Precursor Vitamin in Cow Milk

Background: Nicotinamide riboside (NR) is a recently discovered NAD+ precursor vitamin with a unique biosynthetic pathway. Although the presence of NR in cow milk has been known for more than a decade, the concentration of NR with respect to the other NAD+ precursors was unknown.

Objective: We aimed to determine NAD+ precursor vitamin concentration in raw samples of milk from individual cows and from commercially available cow milk.

Methods: LC tandem mass spectrometry and isotope dilution technologies were used to quantify NAD+ precursor vitamin concentration and to measure NR stability in raw and commercial milk. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used to test for NR binding to substances in milk.

Results: Cow milk typically contained ∼12 μmol NAD+ precursor vitamins/L, of which 60% was present as nicotinamide and 40% was present as NR. Nicotinic acid and other NAD+ metabolites were below the limits of detection. Milk from samples testing positive for Staphylococcus aureus contained lower concentrations of NR (Spearman ρ = −0.58, P = 0.014), and NR was degraded by S. aureus. Conventional milk contained more NR than milk sold as organic. Nonetheless, NR was stable in organic milk and exhibited an NMR spectrum consistent with association with a protein fraction in skim milk.

Conclusions: NR is a major NAD+ precursor vitamin in cow milk. Control of S. aureus may be important to preserve the NAD+ precursor vitamin concentration of milk.

Relação do aroma e da espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos

Os espumantes produzidos segundo o método Champanhês são obtidos após uma segunda fermentação em garrafa. Quando o vinho é vertido no copo, o CO2 produzido é libertado, sendo a espuma formada o resultado da sua interacção com os constituintes do vinho. A quantidade e a estabilidade da espuma do vinho espumante estão relacionadas com a sua composição química. Para além da espuma, o aroma é também um parâmetro importante de qualidade na apreciação geral de um vinho espumante. O aroma de um vinho espumante provém do contributo das uvas assim como do processo fermentativo. Dependendo do estado de maturação da uva, o contributo dos compostos voláteis para o aroma é diferente. Em virtude da vindima para os vinhos espumantes ser realizada antes da vindima para os vinhos maduros, dependendo da variedade, as uvas poderão não ser colhidas na expressão máxima do seu aroma, podendo verificar-se uma perda significativa do seu potencial varietal volátil. O objectivo desta dissertação é relacionar o aroma e a espuma dos vinhos espumantes com o potencial enológico das uvas e dos vinhos. Para isso, foi estudada a composição volátil das duas castas principais da Bairrada, a casta branca Fernão-Pires (FP) e a casta tinta Baga (BG), sendo estas duas das castas usadas para a produção de espumante. Para estudar a composição volátil das uvas durante a maturação, com vista a avaliar este efeito na expressão máxima de compostos voláteis, foi optimizada para este propósito a metodologia de microextracção em fase sólida em espaço de cabeça (HS-SPME). As uvas foram colhidas semanalmente, em duas vinhas, do pintor à pós-maturidade sendo posteriormente analisadas pela metodologia de HS-SPME seguida de cromatografia de gás acoplada à espectrometria de massa com quadrupolo (GC–qMS). No caso das uvas BG, observou-se um aumento acentuado na expressão máxima de compostos voláteis próximo da maturidade da uva determinada pelo teor em açúcar e acidez titulável, mantendo-se constante durante a pós-maturidade. Na determinação do perfil volátil das uvas ao longo da maturação foram identificados 66 compostos varietais nas uvas provenientes de uma vinha (Pedralvites) e 45 da outra vinha (Colégio). Em ambas as vinhas foram identificados 23 sesquiterpenóides, 13 monoterpenóides, 6 norisoprenóides, 2 álcoois aromáticos e 1 diterpenóide. Os sesquiterpenóides, devido à sua abundância em número e em área cromatográfica, podem ser considerados marcadores da casta BG. As uvas FP apresentaram um comportamento diferente do das uvas BG, sendo a expressão máxima de compostos voláteis expressa durante um curto período de tempo (1 semana), que coincide com a maturidade da uva. Depois de atingido este pico, observa-se uma diminuição drástica logo na semana seguinte. Este comportamento foi observado em ambas as vinhas, onde foram identificados 20 compostos voláteis varietais e 5 pré-fermentativos (álcoois e aldeídos em C6). Estes resultados mostram que quando estas castas são colhidas precocemente (1 semana antes da maturidade) para a produção de espumante, é observada uma redução significativa do potencial volátil que é expresso na maturidade. Para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes foi optimizada uma metodologia de microextracção que permite usar uma maior quantidade de fase estacionária, a extracção sorptiva em barra de agitação (SBSE). O método foi optimizado usando 10 padrões de compostos voláteis representativos das principais famílias químicas presentes no vinho, nomeadamente, ésteres, monoterpenóides, sesquiterpenóides, norisoprenóides em C13 e álcoois. O método proposto apresenta uma boa linearidade (r2 > 0,982) e a reprodutibilidade varia entre 8,9 e 17,8%. Os limites de detecção para a maioria dos compostos é bastante baixo, entre 0,05 e 9,09 μg L-1. O método foi aplicado para a análise da composição volátil dos vinhos espumantes. Dentro dos vinhos espumantes analisados, foi estudada a influência da casta, do tipo de solo e do estado de maturação das uvas na sua composição volátil. A casta FP pode dar origem a vinhos com maior potencial de aroma do que a casta BG. Relativamente à avaliação dos diferentes estados de maturação, verificou-se que as uvas da maturidade e as da colheita tardia (uma semana depois da maturidade) deram origem aos vinhos com maior quantidade de compostos voláteis. Para os três tipos de solo estudados (arenoso, argiloso e argilo-calcário), o vinho obtido a partir de uvas colhidas no solo argilo-calcário foi o que mostrou a maior concentração de compostos voláteis varietais. A espuma destes vinhos espumantes foi também avaliada quanto à sua quantidade máxima (HM) e tempo de estabilidade (TS). O vinho espumante que apresentou um maior TS foi o vinho produzido a partir da casta FP proveniente de uma colheita tardia e solo argiloso. Os vinhos provenientes dos solos arenosos e argilo-calcários são os que apresentaram valores mais baixos de TS. Com vista a avaliar quais os conjuntos de moléculas do vinho que estão relacionados com as propriedades da espuma e possíveis sinergismos entre eles, para cada vinho espumante foi separada a fracção hidrofóbica de baixo peso molecular (MeLMW), a fracção de elevado peso molecular (HMW) e duas fracções de peso molecular intermédio (AqIMW e MeIMW). As propriedades da espuma dos vinhos modelo, reconstituídos com estas fracções e suas misturas, foram avaliadas. A combinação da fracção HMW com a MeLMW aumentou o TS 2,7 vezes quando comparado com o observado para a fracção HMW isoladamente, produzindo um efeito sinergético. Este aumento do TS ainda foi maior quando se combinou a fracção HMW com as subfracções obtidas a partir da fracção MeLMW, principalmente para as fracções menos apolares. A subfracção hidrofóbica menos apolar foi caracterizada por espectrometria de massa de ionização por electrospray (ESI-MS/MS) tendo sido identificada uma série de oligómeros de polietileno glicol e um potencial composto tensioactivo, o 8-hidroxi-tridecanoato de dietilenoglicolglicerilacetato. A fracção MeLMW foi também isolada da espuma do vinho espumante e caracterizada por ESI-MS/MS, permitindo identificar vários compostos potenciais tensioactivos, nomeadamente, dois monoacilgliceróis e quatro derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol. Estes resultados confirmam que estes compostos relacionados com a estabilidade da espuma existem em maior número na espuma do que no vinho. O vinho foi ainda fraccionado em 12 grupos de moléculas: 3 fracções de manoproteínas, 3 de arabinogalactanas, 3 de misturas de polissacarídeos, proteínas e compostos fenólicos e 3 fracções de peso molecular intermédio e baixo, compostas por uma mistura de hidratos de carbono, peptídeos e compostos fenólicos. Foram usados vinhos modelo reconstituídos com cada uma das fracções isoladas na concentração em que estas se encontraram no vinho. Foram também efectuados ensaios com soluções modelo dez vezes mais concentradas e com misturas de algumas das fracções. Todas as soluções formadas foram avaliadas quanto às propriedades da espuma. O aumento da concentração para dez vezes faz com que a solução contendo a fracção rica em manoproteínas (MP1) aumente para mais do dobro a HM e 7,4 vezes mais o TS. A combinação entre a fracção MP1 e a MeLMW produziu um aumento significativo nos parâmetros de HM e TS. A combinação da fracção HMW (manoproteínas com baixo teor em proteína) com a MeLMW (tensioactivos derivados de ácidos gordos com gliceriletilenoglicol) contém os compostos chave de um vinho espumante para se obter uma maior quantidade e estabilidade da espuma.

Study of oxidation and non-enzymatic glycosylation posttranslational modifications using a proteomic approach

A glicosilação não-enzimática e o stress oxidativo representam dois processos importantes visto desempenharem um papel importante no que respeita às complicações de vários processos patofisiológicos. No presente, a associação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação de proteínas é reconhecida como sendo um dos principais responsáveis pela acumulação de proteínas não-funcionais que, por sua vez, promove uma contínua sensibilização para um aumento do stress oxidativo ao nível celular. Embora esteja disponível bastante informação no que respeita aos dois processos e suas consequências ao nível estrutural e funcional, permanecem questões por esclarecer acerca do que se desenvolve ao nível molecular. Com o objectivo de contribuir para uma melhor compreensão da relação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação, proteínas modelo (albumina, insulina e histonas H2B e H1) foram submetidas a sistemas in vitro de glicosilação não-enzimática e oxidação em condições controladas e durante um período de tempo específico. A identificação dos locais de glicosilação e oxidação foi realizada através de uma abordagem proteómica, na qual após digestão enzimática se procedeu à análise por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massa tandem (MALDI-TOF/TOF). Esta abordagem permitiu a obtenção de elevadas taxas de cobertura das sequências proteicas, permitindo a identificação dos locais preferenciais de glicosilação e oxidação nas diferentes proteínas estudadas. Como esperado, os resíduos de lisina foram os preferencialmente glicosilados. No que respeita à oxidação, além das modificações envolvendo hidroxilações e adições de oxigénio, foram identificadas deamidações, carbamilações e conversões oxidativas específicas de vários aminoácidos. No geral, os resíduos mais afectados pela oxidação foram os resíduos de cisteína, metionina, triptofano, tirosina, prolina, lisina e fenilalanina. Ao longo do período de tempo estudado, os resultados indicaram que a oxidação teve início em zonas expostas da proteína e/ou localizadas na vizinhança de resíduos de cisteína e metionina, ao invés de exibir um comportamente aleatório, ocorrendo de uma forma nãolinear por sua vez dependente da estabilidade conformacional da proteína. O estudo ao longo do tempo mostrou igualmente que, no caso das proteínas préglicosiladas, a oxidação das mesmas ocorreu de forma mais rápida e acentuada, sugerindo que as alterações estruturais induzidas pela glicosilação promovem um estado pro-oxidativo. No caso das proteínas pré-glicosiladas e oxidadas, foi identificado um maior número de modificações oxidativas assim como de resíduos modificados na vizinhança de resíduos glicosilados. Com esta abordagem é realizada uma importante contribuição na investigação das consequências do dano ‘glico-oxidativo’ em proteínas ao nível molecular através da combinação da espectrometria de massa e da bioinformática.

Novos derivados porfirínicos: síntese e potenciais aplicações em PDT

O trabalho apresentado nesta dissertação descreve estudos desenvolvidos segundo três metodologias para a funcionalização de meso-tetra-arilporfirinas; uma delas baseada na funcionalização com diazo compostos, outra na reacção de Suzuki-Miyaura e a terceira na reacção de metátese. O presente documento é composto por quatro partes distintas. Na primeira parte são feitas considerações gerais sobre propriedades e aplicações de macrociclos porfirínicos. Na segunda parte é apresentado o trabalho realizado na funcionalização de porfirinas com diazo compostos através de reacções de inserção com um catalisador de ródio(II). Este estudo envolveu a preparação de duas porfirinas com grupos O-H e N-H nas posições para dum substituinte meso-fenilo. Os estudos iniciaram-se com a reacção de 5-(4-hidroxifenil)-10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com diazoacetato de etilo na presença de Rh2(OAc)4. Obteve-se o produto esperado de inserção com bons rendimentos. A reacção de 5-(4-aminofenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com esse diazo composto na presença de Rh2(OAc)4 mostrou um perfil diferente do da reacção com o outro porfirinato. Foram obtidos três produtos, a saber: produto de bis-inserção e dois outros contendo o grupo funcional amida. Este capítulo descreve ainda a síntese de glicoporfirinas e de glicoclorinas através de reacções de inserção e de ciclopropanação envolvendo, respectivamente, os complexos 5-(4-hidroxifenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) e 5,10,15,20- tetraquis(pentafluorofenil)porfirinatozinco(II) com α-diazoacetatos com substituintes sacarídicos. Foram usados, como catalisadores, Rh2(OAc)4 e CuCl, respectivamente, na reacção de inserção e na de ciclopropanação. Tendo em vista a sua aplicação em PDT, os novos produtos foram descomplexados e a unidade glicosídica foi desprotegida. Estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que os compostos obtidos são bons geradores dessa espécie citotóxica. Foram também realizados estudos de avaliação da actividade fotodinâmica em células humanas tumorais HeLa e em células humanas saudáveis HaCaT. Estudos de viabilidade celular, após tratamento fotodinâmico, mostraram que as glicoclorinas são mais eficazes na fotoinactivação das células tumorais. Apenas o derivado da clorina com a unidade de galactose mostrou selectividade para a linha celular tumoral, inibindo o crescimento desta e não causando efeito significativo na linha celular saudável. Este fotossensibilizador não foi tóxico na ausência de luz e depois do tratamento fotodinâmico e em condições sub-letais, provocou vacuolização citoplasmática e retracção pronunciada nas células tumorais, enquanto que nas células saudáveis os danos sofridos foram escassos. Nos estudos de localização celular este fotossensibilizador localizou-se na membrana citoplasmática e nos lisossomas tanto nas células HeLa como nas HaCaT. Na terceira parte deste trabalho são descritos os resultados obtidos nos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de Suzuki-Miyaura. O complexo 2-(4,4,5,5,-tetrametil-1,3,2-dioxaborolan-2-il)-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) foi o composto escolhido como reagente de partida. Usando a reacção de Suzuki foi possível sintetizar complexos β-bromoarilporfirínicos em bons rendimentos. Estes complexos foram sujeitos à reacção de Suzuki com pinacolborano, tendo sido possível obter os produtos de acoplamento esperados e ainda derivados diméricos de complexos porfirínicos ligados por unidades fenileno. Esta metodologia reacional, catalisada por paládio, permitiu ainda sintetizar novos derivados quinolona-porfirina através da reacção do complexo porfirínico β-borilado anteriormente referido com bromo-quinolonas Nsubstiuídas com grupos alquílicos e glicosídicos. Deste modo foram obtidos derivados quinolona-porfirina em bons rendimentos. Com vista a realizar estudos de potencial aplicação em PACT, foram hidrolisados os grupos éster da unidade de quinolona e clivados os grupos protectores das unidades glicosídicas desses derivados. No estudo por MS Tandem (MS/MS) foi possível verificar que os isómeros dos derivados quinolona-porfirina sofrem as mesmas vias de fragmentação, confirmando as suas estruturas análogas. Foi possível ainda distinguir os derivados em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da posição C-6 da quinolona daqueles em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da sua posição C-7. Os estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que as porfirinas β- substituídas com unidades de quinolona são melhores geradoras desta espécie citotóxica do que a tetrafenilporfirina e que a eficiência que têm em gerar essa espécie é afectada pela posição da ligação entre a porfirina e a quinolona, assim como com o tipo do N-substituinte da quinolona. As bases livres dos conjugados quinolona-porfirinatos foram testadas como fotossensibilizadores em PACT em células do parasita Leishmania Braziliensis, tendo-se observado que estes compostos têm capacidade para fotoinactivar este parasita. Na quarta parte deste trabalho são descritos os resultados dos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de metátese com catalisador de Grubbs, visando a obtenção de novos macrociclos com grupos triazolilo. Verificouse que a eficiência da reacção de metátese cruzada entre 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) e 4-vinil-1,2,3-triazóis N-substituídos dependia das condições reaccionais e do triazol usado em cada caso. Foi possível ainda concluir que o impedimento estéreo das espécies envolvidas é um dos responsáveis pelo ciclo catalítico prosseguir por uma via secundária, originando uma espécie de ruténio pouco eficiente como catalisador. Este estudo foi estendido à reacção dos 4-vinil-1,2,3-triazois seleccionados com 2-butadienil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatoniquel(II); em cada caso foi possível obter uma mistura de isómeros dos derivados triazol-porfirina, geralmente em maiores rendimentos globais do que na reacção com 2-vinil-5,10,15,20-tetrafenilporfirinatozinco(II). Este facto será indicativo de que a reacção de metátase com esse derivado porfirínico segue, predominantemente, a via mais eficiente.