Phenotypic knockout of the high-affinity human interleukin 2 receptor by intracellular single-chain antibodies against the alpha subunit of the receptor.

The experimental manipulation of peptide growth hormones and their cellular receptors is central to understanding the pathways governing cellular signaling and growth control. Previous work has shown that intracellular antibodies targeted to the endoplasmic reticulum (ER) can be used to capture specific proteins as they enter the ER, preventing their transport to the cell surface. Here we have used this technology to inhibit the cell surface expression of the alpha subunit of the high-affinity interleukin 2 receptor (IL-2R alpha). A single-chain variable-region fragment of the anti-Tac monoclonal antibody was constructed with a signal peptide and a C-terminal ER retention signal. Intracellular expression of the single-chain antibody was found to completely abrogate cell surface expression of IL-2R alpha in stimulated Jurkat T cells. IL-2R alpha was detectable within the Jurkat cells as an immature 40-kDa form that was sensitive to endoglycosidase H, consistent with its retention in a pre- or early Golgi compartment. A single-chain antibody lacking the ER retention signal was also able to inhibit cell surface expression of IL-2R alpha although the mechanism appeared to involve rapid degradation of the receptor chain within the ER. These intracellular antibodies will provide a valuable tool for examining the role of IL-2R alpha in T-cell activation, IL-2 signal transduction, and the deregulated growth of leukemic cells which overexpress IL-2R alpha.

Activation of Ca2+ signaling in neutrophils by the mast cell-released immunophilin FKBP12.

The immunophilins of the FK506-binding protein (FKBP) family are intracellular proteins that bind the immunosuppresants FK506 and rapamycin. In this study we show that HMC-1 mast cells sensitized with IgE release FKBP12 upon stimulation with anti-IgE. The release is rapid and not affected by actinomycin D or cycloheximide, suggesting that it is due to exocytosis from a storage compartment. FKBP12 from HMC-1 mast cells exhibits biological activity. When applied extracellularly to human neutrophils, it induces transient changes in the intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) due to Ca2+ release from intracellular stores. Inhibition of [Ca2+]i changes by ruthenium red and ryanodine indicates that ryanodine receptor/Ca2+ release channels are involved in FKBP12-induced Ca2+ signaling. Neutrophil activation by mast cell-derived FKBP12 is prevented by complexing FKBP12 with FK506 or rapamycin. These results demonstrate that extracellular FKBP12 functions as a cytokine in cell-to-cell communication. They further suggest a pathophysiological role for FKBP12 as a mediator in immediate or type I hypersensitivity and may have implications for novel therapeutic strategies in the treatment of allergic disorders with FK506 and rapamycin.

Function of von Willebrand factor after crossed bone marrow transplantation between normal and von Willebrand disease pigs: effect on arterial thrombosis in chimeras.

von Willebrand factor (vWF) is essential for the induction of occlusive thrombosis in stenosed and injured pig arteries and for normal hemostasis. To separate the relative contribution of plasma and platelet vWF to arterial thrombosis, we produced chimeric normal and von Willebrand disease pigs by crossed bone marrow transplantation; von Willebrand disease (vWD) pigs were engrafted with normal pig bone marrow and normal pigs were engrafted with vWD bone marrow. Thrombosis developed in the chimeric normal pigs that showed normal levels of plasma vWF and an absence of platelet vWF; but no thrombosis occurred in the chimeric vWD pigs that demonstrated normal platelet vWF and an absence of plasma vWF. The ear bleeding times of the chimeric pigs were partially corrected by endogenous plasma vWF but not by platelet vWF. Our animal model demonstrated that vWF in the plasma compartment is essential for the development of arterial thrombosis and that it also contributes to the maintenance of bleeding time and hemostasis.

The Menkes/Wilson disease gene homologue in yeast provides copper to a ceruloplasmin-like oxidase required for iron uptake.

The CCC2 gene of the yeast Saccharomyces cerevisiae is homologous to the human genes defective in Wilson disease and Menkes disease. A biochemical hallmark of these diseases is a deficiency of copper in ceruloplasmin and other copper proteins found in extracytosolic compartments. Here we demonstrate that disruption of the yeast CCC2 gene results in defects in respiration and iron uptake. These defects could be reversed by supplementing cells with copper, suggesting that CCC2 mutant cells were copper deficient. However, cytosolic copper levels and copper uptake were normal. Instead, CCC2 mutant cells lacked a copper-dependent oxidase activity associated with the extracytosolic domain of the FET3-encoded protein, a ceruloplasmin homologue previously shown to be necessary for high-affinity iron uptake in yeast. Copper restored oxidase activity both in vitro and in vivo, paralleling the ability of copper to restore respiration and iron uptake. These results suggest that the CCC2-encoded protein is required for the export of copper from the cytosol into an extracytosolic compartment, supporting the proposal that intracellular copper transport is impaired in Wilson disease and Menkes disease.

Estudo e desenvolvimento de lipossomas com potencial para aplicação em base cosmética

A acne vulgar é uma das doenças cutâneas mais comuns, apresentando como um de seus fatores fisiopatológicos primários a colonização pelo microrganismo Propionibacterium acnes. Atualmente, têm-se buscado terapias alternativas para o combate ao P. acnes, destacando-se alguns ácidos graxos, como o ácido laúrico (LA). O LA é uma molécula pouco solúvel em água, sendo possível sua incorporação em lipossomas. Os lipossomas apresentam capacidade de encapsulação/ liberação de ativos e impedem a desidratação da pele, tornando-se ingredientes inovadores na área de cosméticos. Foram preparados lipossomas de dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) contendo diferentes concentrações de LA, que variaram de 0 a 50% da concentração total em mol, em quatro pHs: 9,0, 7,4, 5,0 e 3,0. Nestes pHs o estado de protonação do LA muda variando de 0 a -1. Os lipossomas foram extrusados por filtros com poros de 100 nm de diâmetro visando à obtenção de vesículas unilamelares grandes (LUV). As LUV foram caracterizadas quanto a sua estabilidade em condições de prateleira, temperatura de transição de fase da bicamada, encapsulamento no interior aquoso, liberação do LA, difusão das vesículas na pele e seus aspectos morfológicos foram caracterizados por espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e crio-microscopia eletrônica de transmissão. Estudos de estabilidade mostraram que independentemente da concentração de LA, as formulações são mais estáveis em pHs mais altos, quando LA está em sua maioria na forma de laurato. Os experimentos de DSC revelaram que em pHs 3,0 e 5,0 e concentrações maiores de LA, a interação deste ácido graxo com as bicamadas é favorecida, havendo um aumento da temperatura de transição de fase (Tm) e diminuição da cooperatividade. Análises de taxa de incorporação de sondas hidrofílicas confirmaram a presença de um compartimento aquoso interno para as vesículas de DPPC:LA. O LA conseguiu permear a pele no período avaliado e pouco LA foi liberado das vesículas em condições de temperatura ambiente. A morfologia das LUV se mostrou bem diferente da esperada e se observaram vesículas com mais de uma bicamada e outros formatos que não o esférico. Estes resultados podem auxiliar na otimização das condições para uma formulação que poderá ser usada no tratamento da acne, aumentando a eficácia do LA no sítio alvo.

Comparação entre a técnica femoral com dispositivo de hemostasia e a técnica radial em pacientes submetidos à estratégia invasiva precoce

A via de acesso arterial é um importante sítio de complicações após a realização de procedimentos coronários invasivos. Dentre as estratégias para a redução de complicações vasculares, encontra-se estabelecida a eficácia da técnica radial. Os dispositivos de oclusão vascular propiciam maior conforto ao paciente, reduzindo o tempo de hemostasia e repouso no leito. Entretanto, a inconsistência de dados comprovando sua segurança limita sua adoção rotineira como estratégia para redução de complicações vasculares, requerendo evidências de estudos randomizados com metodologia adequada. O objetivo deste estudo foi comparar a incidência de complicações no sítio de punção arterial entre a técnica radial e a técnica femoral com utilização de Angio-Seal em pacientes com síndrome coronariana aguda sem supradesnível do segmento ST submetidos à estratégia invasiva precoce. Trata-se de um ensaio clínico unicêntrico, de não inferioridade, no qual duzentos e quarenta pacientes foram randomizados para a técnica radial ou técnica femoral com utilização de Angio-Seal. O objetivo primário foi a ocorrência de complicações no sítio de punção arterial até 30 dias após o procedimento, incluindo sangramento grave, hematoma >= 5 cm, hematoma retroperitoneal, síndrome compartimental, pseudoaneurisma, fístula arteriovenosa, infecção, isquemia de membro, oclusão arterial, lesão de nervo adjacente ou necessidade de reparo vascular cirúrgico. Em relação às características demográficas e clínicas, houve diferença apenas quanto ao gênero, com presença maior de pacientes do sexo feminino no grupo radial (33,3% versus 20,0%, p=0,020). Não se observaram diferenças entre os grupos quanto ao diagnóstico de admissão, alterações isquêmicas presentes no eletrocardiograma, elevação de marcadores de necrose miocárdica ou escores de risco, bem como quanto à farmacoterapia antitrombótica adjunta e características da intervenção coronária percutânea. A hemostasia foi obtida na totalidade dos procedimentos do grupo radial com a utilização da pulseira compressora seletiva TR Band e em 95% dos procedimentos realizados pela técnica femoral com o Angio-Seal (p=0,029). Exceto pela maior incidência de oclusão arterial no grupo radial comparado ao femoral, não houve diferenças entre os demais desfechos analisados. Segundo o teste de não inferioridade para complicações na via de acesso arterial aos 30 dias, verificou-se que a utilização do Angio-Seal não produziu resultados inferiores ao acesso radial, considerando-se a margem de 15% (12,5% versus 13,3%, diferença -0,83%, IC 95% -9,31 - 7,65, p para não inferioridade <0,001). Os resultados principais deste estudo demonstram que, em uma população de pacientes com diagnóstico de síndrome coronariana aguda sem supradesnível do segmento ST, submetida à estratificação de risco invasiva, a utilização do dispositivo de oclusão vascular Angio-Seal confere ao procedimento efetivado pelo acesso femoral inferioridade na incidência de complicações no sítio de punção arterial aos 30 dias quando comparado ao acesso radial.

Análise da influência de variáveis meteorológicas e da hidrodinâmica sobre os padrões espaciais e temporais da qualidade da água e de florescimentos de cianobactérias e macrófitas em um reservatório urbano

Os reservatórios urbanos estão suscetíveis a uma variedade de interferências antropogênicas que acarretam grande variabilidade espacial e temporal. Contudo, possuem uma dinâmica própria na qual o hidroclima e micro e macro-eventos meteorológicos atuam sobre os processos físicos, químicos e biológicos resultando em respostas particulares de cada corpo de água. No presente estudo a existência de padrões espaciais e temporais na formação de florescimentos de algas, cianobactérias e macrófitas no reservatório Guarapiranga, São Paulo, SP, foi avaliada por meio de experimento de curta escala de tempo durante o evento da entrada de uma frente fria. Foram amostrados 64 pontos em todo o reservatório, e o estudo intensivo de florescimento algal e de cianobactérias em dois ciclos nictemerais, em um ponto selecionado no reservatório. Um modelo tridimensional de hidrodinâmica foi aplicado ao estudo compartimentalizado dos tempos de residência e imagens de satélite foram analisadas para determinação de padrões temporais e espaciais durante períodos de tempo mais amplos. Os resultados revelaram que os períodos mais favoráveis ao surgimento de florescimentos de cianobactérias são geralmente os meses mais quentes, de dezembro e janeiro, ou aqueles em que ocorrem estratificações mais fortes como no fim do inverno, em julho, e após as primeiras chuvas nos meses de setembro e outubro. Existem padrões espaciais recorrentes na formação dos florescimentos, controlados em grande parte pela ação do vento, que no reservatório Guarapiranga é predominantemente nas direções leste e sudeste empurrando os florescimentos na direção da foz dos tributários Embu Mirim e Embu Guaçu e ocasionalmente na direção da foz do rio Parelheiros. As simulações hidrodinâmicas evidenciam as forçantes que determinam os padrões observados e reforçam a importância de se discretizarem os tempos de residência de diferentes compartimentos do reservatório. As séries temporais amplas permitiram a determinação da qualidade da água em cada região e fornecem subsídios para o futuro manejo do reservatório. Como esse comportamento não se restringe ao reservatório Guarapiranga, o tipo de modelagem aqui utilizada pode ser útil para obter informações importantes no processo de planejamento e seleção de medidas para o gerenciamento de reservatórios urbanos tropicais polimíticos, em geral.

Análise da dinâmica e quantificação metabólica de imagens de medicina nuclear na modalidade PET/CT.

A presença da Medicina Nuclear como modalidade de obtenção de imagens médicas é um dos principais procedimentos utilizados hoje nos centros de saúde, tendo como grande vantagem a capacidade de analisar o comportamento metabólico do paciente, traduzindo-se em diagnósticos precoces. Entretanto, sabe-se que a quantificação em Medicina Nuclear é dificultada por diversos fatores, entre os quais estão a correção de atenuação, espalhamento, algoritmos de reconstrução e modelos assumidos. Neste contexto, o principal objetivo deste projeto foi melhorar a acurácia e a precisão na análise de imagens de PET/CT via processos realísticos e bem controlados. Para esse fim, foi proposta a elaboração de uma estrutura modular, a qual está composta por um conjunto de passos consecutivamente interligados começando com a simulação de phantoms antropomórficos 3D para posteriormente gerar as projeções realísticas PET/CT usando a plataforma GATE (com simulação de Monte Carlo), em seguida é aplicada uma etapa de reconstrução de imagens 3D, na sequência as imagens são filtradas (por meio do filtro de Anscombe/Wiener para a redução de ruído Poisson caraterístico deste tipo de imagens) e, segmentadas (baseados na teoria Fuzzy Connectedness). Uma vez definida a região de interesse (ROI) foram produzidas as Curvas de Atividade de Entrada e Resultante requeridas no processo de análise da dinâmica de compartimentos com o qual foi obtida a quantificação do metabolismo do órgão ou estrutura de estudo. Finalmente, de uma maneira semelhante imagens PET/CT reais fornecidas pelo Instituto do Coração (InCor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP) foram analisadas. Portanto, concluiu-se que a etapa de filtragem tridimensional usando o filtro Anscombe/Wiener foi relevante e de alto impacto no processo de quantificação metabólica e em outras etapas importantes do projeto em geral.

Control of neuronal signalling pathways by CYP46A1, an enzime involved in brain cholesterol homeostasis

Tese de doutoramento, Farmácia (Biologia Celular e Molecular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Fatores de risco para a progressão da gamapatia monoclonal de significado indeterminado para mieloma múltiplo

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

Étude de la migration des populations de lymphocytes B du sang de patients infectés par le virus d’immunodéficience humaine (VIH)

La dérégulation du compartiment de cellules B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1). On observe notamment une diminution des nombres de lymphocytes B sanguins ainsi qu’une variation des fréquences relatives des différentes populations de lymphocytes B chez les individus infectés par rapport aux contrôles sains. Notre laboratoire a précédemment démontré l’implication des cellules dendritiques dans la dérégulation des lymphocytes B via la roduction excessive de BLyS/BAFF, un stimulateur des cellules B. De plus, lors l’études menées chez la souris transgénique présentant une maladie semblable au SIDA, et chez la souris BLyS/BAFF transgénique, l’infection au VIH-1 fut associée à une expansion de la zone marginale (MZ) de la rate. De façon intéressante, nous observons chez les contrôleurs élites une diminution de la population B ‘mature’ de la MZ. Il s’agit du seul changement important chez les contrôleurs élites et reflète possiblement un recrutement de ces cellules vers la périphérie ainsi qu’une implication dans des mécanismes de contrôle de l’infection. Pour tenter d’expliquer et de mieux comprendre ces variations dans les fréquences des populations B, nous avons analysé les axes chimiotactiques CXCL13-CXCR5, CXCL12-CXCR4/CXCR7, CCL20-CCR6 et CCL25-CCR9. L’étude longitudinale de cohortes de patients avec différents types de progression clinique ou de contrôle de l’infection démontre une modulation des niveaux plasmatiques de la majorité des chimiokines analysées chez les progresseurs rapides et classiques. Au contraire, les contrôleurs élites conservent des niveaux normaux de chimiokines, démontrant leur capacité à maintenir l’homéostasie. La migration des populations de cellules B semble être modulée selon la progression ou le contrôle de l’infection. Les contrôleurs élites présentent une diminution de la population B ‘mature’ de la MZ et une augmentation de la fréquence d’expression du récepteur CXCR7 associé à la MZ chez la souris, suggérant un rôle important des cellules de la MZ dans le contrôle de l’infection au VIH-1. De façon générale, les résultats dans cette étude viennent enrichir nos connaissances du compartiment de cellules B dans le contexte de l’infection au VIH-1 et pourront contribuer à élaborer des stratégies préventives et thérapeutiques contre ce virus.

Investigating the thymopoiesis stimulating property of interleukin-21 in aging mice

La vaccination est largement utilisée pour la génération de lymphocytes T spécifiques contre les tumeurs. Malheureusement, cette stratégie n'est pas adaptée aux personnes âgées car leur thymus régresse avec l'âge conduisant ainsi à une baisse dans la production de cellules T et à l'accumulation de cellules immunitaires âgées ayant des défauts liés à leurs stimulations. Comme il a été démontré auparavant que L’IL-21 est capable d’induire des fonctions thymiques, nous avons émis l’hypothèse que l’injection d’IL-21 à des souris âgées stimulera la thymopoïèse. Nos résultats montrent que l’administration de l’IL-21 augmente le nombre absolu de thymocytes chez les souris âgées et augmente la migration de ces cellules vers la périphérie ou ils contribuent à la diversité du TCR. De plus les cellules T en périphérie expriment un niveau plus élevé de miR181-a, et par conséquent moins de phosphatase comme SHP2, DUSP5/6 qui inhibent le TCR. En vaccinant des souris âgées avec le peptide Trp2, les souris traitées avec l’IL-21 montrent un retard dans la croissance des cellules B16 tumorales. Cette étude montre que l’IL-21 pourrait être utilisé comme stratégie pour le rétablissement du systeme immunitaire chez les personnes âgées.

Characterization of B cells in healthy pregnant women from late pregnancy to post-partum: a prospective observational study

BACKGROUND: B cells play a role in pregnancy due to their humoral and regulatory activities. To our knowledge, different maturational stages (from transitional to memory) of circulating B cell subsets have not yet been characterized (cell quantification and phenotype identification) in healthy pregnant women. Thus, the objective of our study was to characterize these subsets (as well as regulatory B cells) from late pregnancy to post-partum and to compare them with the circulating B cells of non-pregnant women. METHODS: In all of the enrolled women, flow cytometry was used to characterize the circulating B cell subsets according to the expression of IgD and CD38 (Bm1-Bm5 classification system). Regulatory B cells were characterized based on the expression of surface antigens (CD24, CD27, and CD38) and the production of IL-10 after lipopolysaccharide stimulation. RESULTS: Compared to the absolute counts of B cells in the non-pregnant women (n = 35), those in the pregnant women (n = 43) were significantly lower (p < 0.05) during the 3rd trimester of pregnancy and on delivery day (immediately after delivery). The percentages of these cells on delivery day and at post-partum were significantly lower than those in the non-pregnant women. In general, the absolute counts and percentages of the majority of the B cell subsets were significantly lower in the 3rd trimester of pregnancy and on delivery day than in the non-pregnant women. However, these counts and percentages did not differ significantly between the post-partum and the non-pregnant women. The most notable exceptions to the above were the percentages of naïve B cells (which were significantly higher in the 3rd trimester and on delivery day than in the non-pregnant women) and of CD24(hi)CD38(hi) regulatory B cells (which were significantly higher in the post-partum than in the non-pregnant women). CONCLUSION: According to our study, the peripheral B cell compartment undergoes quantitative changes during normal late pregnancy and post-partum. Such findings may allow us to better understand immunomodulation during human pregnancy and provide evidence that could aid in the development of new strategies to diagnose and treat pregnancy-associated disturbances. Our findings could also be useful for studies of the mechanisms of maternal responses to vaccination and infection.

Characterization of B cells in healthy pregnant women from late pregnancy to post-partum: a prospective observational study

Abstract BACKGROUND: B cells play a role in pregnancy due to their humoral and regulatory activities. To our knowledge, different maturational stages (from transitional to memory) of circulating B cell subsets have not yet been characterized (cell quantification and phenotype identification) in healthy pregnant women. Thus, the objective of our study was to characterize these subsets (as well as regulatory B cells) from late pregnancy to post-partum and to compare them with the circulating B cells of non-pregnant women. METHODS: In all of the enrolled women, flow cytometry was used to characterize the circulating B cell subsets according to the expression of IgD and CD38 (Bm1-Bm5 classification system). Regulatory B cells were characterized based on the expression of surface antigens (CD24, CD27, and CD38) and the production of IL-10 after lipopolysaccharide stimulation. RESULTS: Compared to the absolute counts of B cells in the non-pregnant women (n = 35), those in the pregnant women (n = 43) were significantly lower (p < 0.05) during the 3rd trimester of pregnancy and on delivery day (immediately after delivery). The percentages of these cells on delivery day and at post-partum were significantly lower than those in the non-pregnant women. In general, the absolute counts and percentages of the majority of the B cell subsets were significantly lower in the 3rd trimester of pregnancy and on delivery day than in the non-pregnant women. However, these counts and percentages did not differ significantly between the post-partum and the non-pregnant women. The most notable exceptions to the above were the percentages of naïve B cells (which were significantly higher in the 3rd trimester and on delivery day than in the non-pregnant women) and of CD24(hi)CD38(hi) regulatory B cells (which were significantly higher in the post-partum than in the non-pregnant women). CONCLUSION: According to our study, the peripheral B cell compartment undergoes quantitative changes during normal late pregnancy and post-partum. Such findings may allow us to better understand immunomodulation during human pregnancy and provide evidence that could aid in the development of new strategies to diagnose and treat pregnancy-associated disturbances. Our findings could also be useful for studies of the mechanisms of maternal responses to vaccination and infection.

Influence of nitrogen deficiency on senescence and the amounts of RNA and proteins in wheat leaves

Senescence-associated coordination in amounts of enzymes localized in different cellular compartments were determined in attached leaves of young wheat (Triticum aestivum L. cv. Arina) plants. Senescence was initiated at the time of full leaf elongation based on declines in total RNA and soluble protein. Removal of N from the growth medium just at the time of full leaf elongation enhanced the rate of senescence. Sustained declines in the amount of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco, EC 4.1.1.39), and a marked decrease in the rbcS transcripts, just after full leaf elongation indicated that Rubisco synthesis/degradation was very sensitive to the onset of senescence. Rubisco activase amount also declined during senescence but the proportion of rca transcript relative to the total poly A RNA pool increased 3-fold during senescence. Thus, continued synthesis of activase may be required to maintain functional Rubisco throughout senescence. N stress led to declines in the amount of proteins located in the chloroplast, the peroxisome and the cytosol. Transcripts of the Clp protease subunits also declined in response to N stress, indicating that Clp is not a senescence-specific protease. In contrast to the other proteins, mitochondrial NADH-glutamate dehydrogenase (EC 1.4.1.2) was relatively stable during senescence and was not affected by N stress. During natural senescence with adequate plant nitrate supply the amount of nitrite reductase (EC 1.7.7.1) increased, and those of glutamine synthetase (EC 1.4.7.1) and glutamate synthase (EC 6.3.1.2) were stable. These results indicated that N assimilatory capacity can continue or even increase during senescence if the substrate supply is maintained. Differential stabilities of proteins, even within the same cellular compartment, indicate that proteolytic activity during senescence must be highly regulated.