Topography of aligned PNIPAm nanogels determines cell motility and cytoskeleton architecture

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Preservation of vernacular schist masonry farm walls

This paper complements the information presented at the CIAV2013 on vernacular build- ings in northern Portugal, and addresses the topic of masonry walls in the rural areas of the northwestern Portuguese coastline. These walls are structural schist masonry constructions, built using ancient tech- niques and locally available resources. The result is a territory built for agricultural exploration, and a landscape imprinted with past social hierarchies and structures. Using the information gathered by the fieldwork study, the paper will present studies on masonry walls with different morphologies, construction materials and building techniques employed. The information presented aims to contribute to enlighten researchers and technicians about these building specificities, to increase the scarce available literature about schist’s potential as construction material, and to enhance the importance of the cultural value of this particular kind of heritage.

Selective serotonin-reuptake inhibitor and norepinephrine dopamine reuptake inhibitor antidepressants do not affect natural killer cell activity in vitro

OBJECTIVE: This study aims to evaluate the citotoxic activity of two commonly used anti-depressants: paroxetine and bupropion. We also evaluated the in vitro natural killer activity (NKA) after incubating the blood samples with the antidepressants. METHODS: Peripheral blood samples from 15 healthy volunteers were collected and the mononuclear cells (PBMCs) were isolated and incubated for 24h with (or without = control cells) paroxetine and bupropion, in concentrations of 30, 100 and 1000 ng/ml. After the incubation period in both groups, the amount of dead cells was calculated using trypam blue technique. NKA was evaluated using the classic51Cr release assay. CONCLUSIONS: PBMCs dead cells occurred in both groups and in proportion to all pharmacological concentrations. Nevertheless, the NKA was not affected, even with the reduction in the number of effective cells.

Development of advanced cell/tissue culture systems, based on enhanced polymeric scaffolds and sophisticated bioreactors, for tissue engineering applications

Programa Doutoral em Engenharia Biomédica

Expression of histone methyltransferases as novel biomarkers for renal cell tumor diagnosis and prognostication

Renal cell tumors (RCTs) are the most lethal of the common urological cancers. The widespread use of imaging entailed an increased detection of small renal masses, emphasizing the need for accurate distinction between benign and malignant RCTs, which is critical for adequate therapeutic management. Histone methylation has been implicated in renal tumorigenesis, but its potential clinical value as RCT biomarker remains mostly unexplored. Hence, the main goal of this study was to identify differentially expressed histone methyltransferases (HMTs) and histone demethylases (HDMs) that might prove useful for RCT diagnosis and prognostication, emphasizing the discrimination between oncocytoma (a benign tumor) and renal cell carcinoma (RCC), especially the chromophobe subtype (chRCC). We found that the expression levels of three genes-SMYD2, SETD3, and NO66-was significantly altered in a set of RCTs, which was further validated in a large independent cohort. Higher expression levels were found in RCTs compared to normal renal tissues (RNTs) and in chRCCs comparatively to oncocytomas. SMYD2 and SETD3 mRNA levels correlated with protein expression assessed by immunohistochemistry. SMYD2 transcript levels discriminated RCTs from RNT, with 82.1% sensitivity and 100% specificity (AUC=0.959), and distinguished chRCCs from oncocytomas, with 71.0% sensitivity and 73.3% specificity (AUC: 0.784). Low expression levels of SMYD2, SETD3, and NO66 were significantly associated with shorter disease-specific and disease-free survival, especially in patients with non-organ confined tumors. We conclude that expression of selected HMTs and HDMs might constitute novel biomarkers to assist in RCT diagnosis and assessment of tumor aggressiveness.

Hydrogels and cell based therapies in spinal cord injury regeneration

Spinal cord injury (SCI) is a central nervous system- (CNS-) related disorder for which there is yet no successful treatment. Within the past several years, cell-based therapies have been explored for SCI repair, including the use of pluripotent human stem cells, and a number of adult-derived stem and mature cells such as mesenchymal stem cells, olfactory ensheathing cells, and Schwann cells. Although promising, cell transplantation is often overturned by the poor cell survival in the treatment of spinal cord injuries. Alternatively, the therapeutic role of different cells has been used in tissue engineering approaches by engrafting cells with biomaterials. The latter have the advantages of physically mimicking the CNS tissue, while promoting a more permissive environment for cell survival, growth, and differentiation. The roles of both cell- and biomaterial-based therapies as single therapeutic approaches for SCI repair will be discussed in this review. Moreover, as the multifactorial inhibitory environment of a SCI suggests that combinatorial approaches would be more effective, the importance of using biomaterials as cell carriers will be herein highlighted, as well as the recent advances and achievements of these promising tools for neural tissue regeneration.

Doppler echocardiographic study in adolescents and young adults with sickle cell anemia

OBJECTIVE: Anatomical and functional assessment of the heart through Doppler and echocardiography in patients with cell anemia (SCA). METHODS: Twenty-five patients with SCA and ages ranging from 14 to 45 years were prospectively studied in a comparison with 25 healthy volunteers. All of them underwent clinical and laboratory evaluation and Doppler echocardiography as well.The measurements were converted into body surface indices. RESULTS: There were increases in all chamber diameters and left ventricle (LV) mass of the SCA patients. It was characterised an eccentric hypertrophy of the left ventricle. The preload was increased (left ventricle end-diastolic volume) and the afterload was decreased (diastolic blood pressure, peripheral vascular resistance and end-systolic parietal stress ESPS). The cardiac index was increased due to the stroke volume. The ejection fraction and the percentage of the systolic shortening , as well as the systolic time intervals of the LV were equivalent. The isovolumetric contraction period of the LV was increased. The mitral E-septum distance and the end-systolic volume index (ESVi) were increased. The ESPS/ESVi ratio,a loading independent parameter, was decreased in SCA, suggesting systolic dysfunction. No significant differences in the diastolic function or in the pulmonary pressure occurred. CONCLUSION: Chamber dilations, eccentric hypertrophy and systolic dysfunction confirm the evidence of the literature in characterizing a sickle cell anemia cardiomyopathy.

Advances in preservation of fruits and vegetables with bioactive coatings

Bioactive compounds are a large group of compounds (antimicrobials, antioxidants, nutrients, etc.), but its use in edible fi lms and coatings for application on fruits and vegetables has been very important because nowadays the consumers demand fruits and vegetables that are fresh, healthy, high quality and easy to prepare. A number of investigations have shown that the use of additives in edible fi lms and coatings improve its functionability and provide compounds for human health. However, it is necessary to continue research that can generate specifi c or tailor-made edible fi lms and coatings for each product with the best characteristics for preservation. In this review we present and analyze the concepts, progress and perspectives in the design and application of edible fi lms and coatings for fruits and vegetables in order to defi ne the challenges and opportunities that this topic of study in the fi eld of science, technology and food engineering.

Immune cell changes in swimmers : response to acute exercise and training

O treino competitivo envolve exercício intenso e prolongado, capaz de modular o número e actividade das células imunitárias. Quando demasiado exigente poderá induzir fadiga e aumentar a susceptibilidade a doenças. Esta dissertação apresenta três estudos desenvolvidos no âmbito da Imunologia do Exercício, considerando a análise da resposta celular imunitária sistémica aguda e crónica ao exercício aplicada em situações reais do treino competitivo de natação, controlando factores passíveis de influenciar esta resposta. Pretendeu-se avaliar a resposta imunitária a uma sessão de treino prolongada e intensa, durante as 24h de recuperação (Estudo 1) e a uma época de treino com sete meses (Estudo 2), e estudar a influência de um macrociclo de treino de quatro meses sobre a resposta imunitária à mesma sessão de treino e período de recuperação (Estudo 3), controlando sexo, fases do ciclo menstrual, maturidade, escalão, especialidade, performance, cargas de treino e sintomas respiratórios superiores (URS). A sessão de treino induziu a diminuição da vigilância imunitária adquirida imediatamente e, pelo menos nas 2h seguintes. Juvenis e seniores recuperaram totalmente 24h depois, mas não os juniores, reforçando a ideia da existência de uma janela aberta para a infecção após exercícios prolongados e intensos e sugerindo uma recuperação menos eficiente para os juniores. No período de treino mais intenso da época observou-se uma imunodepressão e maior prevalência de URS. No final da época, a imunidade inata diminuiu aparentando maior sensibilidade aos efeitos cumulativos da carga de treino, enquanto a imunidade adquirida parece ter recuperado após o taper. O macrociclo de treino atenuou a resposta imunitária à sessão de treino e aumentou o período de janela aberta às infecções (efeitos mais acentuados nos adolescentes). Os resultados evidenciam a importância de controlar alterações imunitárias durante a época competitiva, especialmente em períodos de treino intenso e quando se realizam sessões de treino intensas consecutivas com recuperações inferiores a 24h.

Preservación de la información génica en bacterias; mecanismos y modulación molecular. Preservation of the genetic information in bacteria; mechanisms and molecular modulation.

El objetivo general del presente proyecto es contribuir a la caracterización genética y bioquímica molecular de mecanismos involucrados en el mantenimiento de la información génica, a través del estudio de sistemas fisiológicos involucrados en la prevención, reparación y tolerancia de mutaciones. Dichos sistemas se encuentran evolutivamente conservados y ampliamente distribuidos en los seres vivos. La importancia de los mismos se refleja en el hecho que su deficiencia genera en humanos, enfermedades genéticas, apoptosis y cáncer; y en especies procariotas, células denominadas "hipermutadoras". En los últimos años el estudio de la hipermutabilidad en bacterias ha cobrado gran interés ya que se le atribuye importancia en procesos infectivos y en aspectos básicos relacionados a evolución. Nuestro modelo de estudio son las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, siendo esta última especie no solo modelo de estudio sino también especie de referencia. P. aeruginosa es una bacteria ambiental gram negativa, e importante patógeno oportunista de humanos. Específicamente nos proponemos estudiar en P. aeruginosa algunos aspectos particulares del Sistema de Reparación de Bases Apareadas Incorrectamente (Mismatch Repair System, MRS), del Sistema de Prevención/Reparación de Lesiones Oxidativas generadas a través de 8-oxo-7,8-dihidroguanina (8-oxo-dG ó GO) y el papel de las ADN Polimerasas de baja fidelidad en la modulación de la tasa de mutación. Asimismo estamos interesados en estudiar en cepas de E. coli deficientes en el sistema Dam, la existencia de subpoblaciones de alta estabilidad genética debido a la eliminación de posibles mutantes por incremento de la expresión de los otros componentes del MRS. Metodológicamente la caracterización bioquímica de factores proteicos se llevará a cabo utilizando proteínas recombinantes purificadas, análisis de interacción proteína-proteína y proteína-ADN mediante electroforesis en geles y resonancia plasmónica de superficie (Biacore), mutagenésis dirigida in vitro, y estudios de complementación en cepas mutantes específicas. Aspectos fenotípicos y de regulación génica en cultivos de biofilm y células en suspensión serán estudiados mediante la construcción de cepas mutantes, fusiones transcripcionales, PCR en tiempo real, western blot y microscopia de fluorescencia confocal.

Motilidad Orientada de Células Neurales: La comunicación celular a distancia. Oriented neural cell motility: Cell comunication at a distance.

La motilidad celular orientada (o mecanismo quimiotáctico de orientación), es una respuesta celular a señales moleculares de su micro-ambiente necesaria para modular la distribución celular en sitios específicos y con elevada precisión. Nuestra hipótesis establece que la migración orientada de células neurales es regulada por gradientes de concentración de moléculas solubles liberadas por sus regiones "blanco". Este proyecto es continuación del estudio de la quimiotaxis de células de cresta neural (CCN) y de neuronas ventriculares (NV) inducida respectivamente por factores difusibles de la región del futuro ganglio ciliar y del bulbo olfatorio.En el sistema de CCN, hemos caracterizado como moléculas quimiotácticas a la quimioquina Stromal Cell-Derived Factor-1, y los factores tróficos Stem Cell Factor y Neurotrophic Factor-3, habiendo determinado la expresión de sus respectivos receptores CXCR4, TrkC y p75 en la población de CCN mesencefálicas de ambrión de pollo. Actualmente, estamos desarrollando experimentos con el Ciliary Neurotrophic Factor y factores de la familia Bone Morphogenetic Proteins. Además de la estrategia experimental in vitro, hemos determinado en el embrión entero la expresión de las moléculas quimioatractantes mediante hibridación in situ del ARNm y la presencia de las respectivas proteínas mediante inmunocitoquímica. En el sistema de NV, estamos analizando la motilidad celular en relación con moléculas liberadas por el bulbo olfatorio. En los dos sistemas biológicos, estamos analizando elementos de la transducción de señales y cambios en el citoesqueleto, en ambos casos asociados con la respuesta temprana en la orientación quimiotáctica de la célula. Asimismo, en ambos sistemas biológicos, evaluamos los efectos del etanol sobre la migración y distribución celular, en condiciones equivalentes a las que inducen el Sindrome Fetal Alcohólico en mamíferos.En base a resultados ya obtenidos en experimentos in vitro, en la presente etapa intentaremos su caracterización in vivo mediante el bloqueo funcional de las moléculas quimiotácticas (y/o sus receptores) sobre embriones enteros, mediante silenciamiento con ARNsi (o morfolinos específicos) mediante electroporación, y posterior determinación de la distribución celular mediante marcadores específicos anti-CCN (o lipofílicos de tipo DiI).Los resultados permitirán mejorar el conocimiento del mecanismo de la migración celular orientada y aportar al diseño de recursos diagnósticos, terapéuticos o de control de anomalías embrionarias o patologías tumorales por mala distribución celular como las Neurocristopatías, o inducidas por tóxicos exógenos como el Sindrome Fetal Alcohólico.

Rol de las metaloproteasas y caspasas en la conducta biológica del carcinoma basocelular. Role of the metalloproteinases and caspasa Biology in the conduct of basal cell carcinoma.

El carcinoma basocelular (CBC) representa el tumor maligno más frecuente de la piel en personas de raza blanca. Incide en mayores de 50 años de edad e infiltra los tejidos, pero rara vez ocasiona metástasis. En trabajos anteriores, observamos imágenes de cuerpos apoptóticos con MOAR (microscopía óptica de alta resolución), en pieles portadoras de CBC. Todas las células eucariotas poseen una maquinaria enzimática que interviene en la apoptosis. Estas enzimas son las proteincinasas pertenecientes a la familia de las caspasas. Se sintetizan como procaspasas, las cuales una vez activadas, actúan sobre otra caspasa en una reacción secuencial en cadena. Se reconoce que la apoptosis juega un rol importante en el balance y mantenimiento de los tejidos. Hipótesis: -Investigar si la expresión de metaloproteasas y caspasas en las células del CBC promueven y contribuyen a la progresión y extensión tumoral. Objetivos:-Profundizar el conocimiento de la conducta biológica del CBC, en referencia a la relación de los patrones de crecimiento macro y microscópicos del tumor, enfatizando en la expresión de metaloproteasas (colagenasa-3 y streptomelisina), CD-31, Ki-67, oncoproteína bcl-2 y caspasas, mediante la implementación de técnicas de inmunohistoquímica. -Analizar a nivel morfológico la presencia de cuerpos apoptóticos por medio de MOAR y determinar si influyen en la conducta biológica del tumor. Materiales y Métodos: Se realizará un estudio retrospectivo y prospectivo de pacientes asistidos en el Servicio de Dermatología del Hospital Nacional de Clínicas, desde el año 2000. Se utilizarán tomas incisionales de piel, que se fijarán en formol neutro al 10 por ciento y luego serán procesadas e incluidas en parafina y coloreadas con H-E (hematoxilina-eosina). Especimenes seleccionados, se utilizarán para técnicas de MOAR e inmunocitoquímica. El material para MOAR, se fijará en Karnovsky enfriado a pH 7,2 y se incluirá en resinas epóxicas, seccionados con un ultramicrótomo Porter BluMT1 (1micra) y coloreados con P.A.S. azul de toluidina, fuscina básica y metenamina-plata. La aplicación de las técnicas inmunohistoquímicas, se utilizaran sobre cortes desparafinados con xilol, que permitirán investigar en forma retrospectiva y prospectiva la matriz extracelular (MEC) y los elementos neoplásicos. Los anticuerpos monoclonales a utilizar serán: Colageno tipo IV clone CIV 22 M0785 monoclonal antibody (DAKO), CD44 clone E29 M0613 monoclonal antibody (DAKO), Oncoproteina bcl-2 clone 124 M0887 monoclonal antibody (DAKO), CD31: clone 35 BH11 MO631 monoclonal antibody (DAKO) K-167 clone PC10 M0879 monoclonal antibody.(DAKO) bclx y Caspasa 8. Metodología Estadística Los resultados serán evaluados mediante: a) Varianza Anova; para datos con distribución gausiana como media, SD. b) Krusal Walles; para rasgos de distribución no gausiana. c) Chi2 para determinar la diferencia significativa para proporciones. Resultados esperados: Del análisis histomorfológico cualitativo y cuantitativo de biopsias de piel con CBC, aportar determinaciones que clarifiquen la conducta biológica de este tumor.- Importancia del Proyecto: El CBC es una entidad que está aumentando su incidencia en forma exponencial, debido sobre todo a pautas sociales. No sólo ocasiona trastornos en los pacientes, sino que también, representa gastos en el sistema de salud. Asimismo, significa un desafío para la investigación. Esto permite explorar aspectos de la biología molecular, a partir de una entidad que posee características únicas.