Effect of radium-223 dichloride on symptomatic skeletal events in patients with castration-resistant prostate cancer and bone metastases: results from a phase 3, double-blind, randomised trial

BACKGROUND: Bone metastases frequently cause skeletal events in patients with metastatic castration-resistant prostate cancer. Radium-223 dichloride (radium-223) selectively targets bone metastases with high-energy, short-range α-particles. We assessed the effect of radium-223 compared with placebo in patients with castration-resistant prostate cancer and bone metastases.

METHODS: In this phase 3, double-blind, randomised ALSYMPCA trial, we enrolled patients who had symptomatic castration-resistant prostate cancer with two or more bone metastases and no known visceral metastases, who were receiving best standard of care, and had previously either received or were unsuitable for docetaxel. Patients were stratified by previous docetaxel use, baseline total alkaline phosphatase level, and current bisphosphonate use, then randomly assigned (2:1) to receive either six intravenous injections of radium-223 (50 kBq/kg) or matching placebo; one injection was given every 4 weeks. Randomisation was done with an interactive voice response system, taking into account trial stratification factors. Participants and investigators were masked to treatment assignment. The primary endpoint was overall survival, which has been reported previously. Here we report on time to first symptomatic skeletal event, defined as the use of external beam radiation to relieve bone pain, or occurrence of a new symptomatic pathological fracture (vertebral or non-verterbal), or occurence of spinal cord compression, or tumour-related orthopeadic surgical intervention. All events were required to be clinically apparent and were not assessed by periodic radiological review. Statistical analyses of symptomatic skeletal events were based on the intention-to-treat population. The study has been completed and is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00699751.

FINDINGS: Between June 12, 2008, and Feb 1, 2011, 921 patients were enrolled, of whom 614 (67%) were randomly assigned to receive radium-223 and 307 (33%) placebo. Symptomatic skeletal events occurred in 202 (33%) of 614 patients in the radium-223 group and 116 (38%) of 307 patients in the placebo group. Time to first symptomatic skeletal event was longer with radium-223 than with placebo (median 15·6 months [95% CI 13·5-18·0] vs 9·8 months [7·3-23·7]; hazard ratio [HR]=0·66, 95% CI 0·52-0·83; p=0·00037). The risks of external beam radiation therapy for bone pain (HR 0·67, 95% CI 0·53-0·85) and spinal cord compression (HR=0·52, 95% CI 0·29-0·93) were reduced with radium-233 compared with placebo. Radium-223 treatment did not seem to significantly reduce the risk of symptomatic pathological bone fracture (HR 0·62, 95% CI 0·35-1·09), or the need for tumour-related orthopaedic surgical intervention (HR 0·72, 95% CI 0·28-1·82).

INTERPRETATION: Radium-223 should be considered as a treatment option for patients with castration-resistant prostate cancer and symptomatic bone metastases.

FUNDING: Algeta and Bayer HealthCare Pharmaceuticals.

Randomized comparison of unfractionated heparin with corticosteroids in severe active inflammatory bowel disease

BACKGROUND: Heparin therapy may be effective in steroid resistant inflammatory bowel disease.

AIM: A randomized pilot study, to compare unfractionated heparin as a first-line therapy with corticosteroids in colonic inflammatory bowel disease.

METHODS: Twenty patients with severe inflammatory bowel disease (ulcerative colitis, n=17; Crohn's colitis, n=3) were randomized to either intravenous heparin for 5 days, followed by subcutaneous heparin for 5 weeks (n=8), or high-dose intravenous hydrocortisone for 5 days followed by oral prednisolone 40 mg daily, reducing by 5 mg per day each week (n=12). After 5 days, non-responders in each treatment group were commenced on combination therapy. Response to therapy was monitored by: clinical disease activity (ulcerative colitis: Truelove and Witt Index; Crohn's colitis: Harvey and Bradshaw Index), stool frequency, serum C-reactive protein and alpha1 acid glycoprotein, endoscopic and histopathological grading.

RESULTS: The response rates were similar in both treatment groups: clinical activity index (heparin vs. steroid; 75% vs. 67%; P=0.23), stool frequency (75% vs. 67%; P=0.61), endoscopic (75% vs. 67%; P=0.4) and histopathological grading (63% vs. 50%; P=0.67). Both treatments were well-tolerated with no serious adverse events.

CONCLUSION: Heparin as a first line therapy is as effective as corticosteroids in the treatment of colonic inflammatory bowel disease. Large multicentre randomized comparative studies are required to determine the role of heparin in the management of inflammatory bowel disease.

Intersectin is a negative regulator of dynamin recruitment to the synaptic endocytic zone in the central synapse

Intersectin is a multidomain dynamin-binding protein implicated in numerous functions in the nervous system, including synapse formation and endocytosis. Here, we demonstrate that during neurotransmitter release in the central synapse, intersectin, like its binding partner dynamin, is redistributed from the synaptic vesicle pool to the periactive zone. Acute perturbation of the intersectin-dynamin interaction by microinjection of either intersectin antibodies or Src homology 3 (SH3) domains inhibited endocytosis at the fission step. Although the morphological effects induced by the different reagents were similar, antibody injections resulted in a dramatic increase in dynamin immunoreactivity around coated pits and at constricted necks, whereas synapses microinjected with the GST (glutathione S-transferase)-SH3C domain displayed reduced amounts of dynamin in the neck region. Our data suggest that intersectin controls the amount of dynamin released from the synaptic vesicle cluster to the periactive zone and that it may regulate fission of clathrin-coated intermediates.

Targeting translocator protein (18 kDa) (TSPO) dampens pro-inflammatory microglia reactivity in the retina and protects from degeneration

BACKGROUND: Reactive microglia are commonly seen in retinal degenerative diseases, and neurotoxic microglia responses can contribute to photoreceptor cell death. We and others have previously shown that translocator protein (18 kDa) (TSPO) is highly induced in retinal degenerations and that the selective TSPO ligand XBD173 (AC-5216, emapunil) exerts strong anti-inflammatory effects on microglia in vitro and ex vivo. Here, we investigated whether targeting TSPO with XBD173 has immuno-modulatory and neuroprotective functions in two mouse models of acute retinal degeneration using bright white light exposure.

METHODS: BALB/cJ and Cx3cr1 (GFP/+) mice received intraperitoneal injections of 10 mg/kg XBD173 or vehicle for five consecutive days, starting 1 day prior to exposure to either 15,000 lux white light for 1 h or 50,000 lux focal light for 10 min, respectively. The effects of XBD173 treatment on microglia and Müller cell reactivity were analyzed by immuno-stainings of retinal sections and flat mounts, fluorescence-activated cell sorting (FACS) analysis, and mRNA expression of microglia markers using quantitative real-time PCR (qRT-PCR). Optical coherence tomography (OCT), terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) stainings, and morphometric analyses were used to quantify the extent of retinal degeneration and photoreceptor apoptosis.

RESULTS: Four days after the mice were challenged with bright white light, a large number of amoeboid-shaped alerted microglia appeared in the degenerating outer retina, which was nearly completely prevented by treatment with XBD173. This treatment also down-regulated the expression of TSPO protein in microglia but did not change the TSPO levels in the retinal pigment epithelium (RPE). RT-PCR analysis showed that the microglia/macrophage markers Cd68 and activated microglia/macrophage whey acidic protein (Amwap) as well as the pro-inflammatory genes Ccl2 and Il6 were reduced after XBD173 treatment. Light-induced degeneration of the outer retina was nearly fully blocked by XBD173 treatment. We further confirmed these findings in an independent mouse model of focal light damage. Retinas of animals receiving XBD173 therapy displayed significantly more ramified non-reactive microglia and more viable arrestin-positive cone photoreceptors than vehicle controls.

CONCLUSIONS: Targeting TSPO with XBD173 effectively counter-regulates microgliosis and ameliorates light-induced retinal damage, highlighting a new pharmacological concept for the treatment of retinal degenerations.

Fasciola hepatica from naturally infected sheep and cattle in Great Britain are diploid

Diploid (2n = 2x = 20) and triploid (2n = 3x = 30) Fasciola hepatica have been reported in the UK, and in Asia diploid, triploid and mixoploid (2x/3x) Fasciola spp. exist but there is little information to indicate how common triploidy is, particularly in UK fluke. Here the ploidy of 565 adult F. hepatica from 66 naturally infected British sheep and 150 adult F. hepatica from 35 naturally infected British cattle was determined. All 715 of these parasites were diploid, based on observation of 10 bivalent chromosomes and sperm (n = 335) or, since triploids are aspermic, sperm alone (n = 380). This constitutes the first extensive analysis of the ploidy of F. hepatica field isolates from Great Britain and shows that most F. hepatica isolated from cattle and sheep are diploid and have the capacity to sexually reproduce. These data suggest that triploidy, and by extension parthenogenesis, is rare or non-existent in wild British F. hepatica populations. Given that F. hepatica is the only species of Fasciola present in Britain our results indicate that the parasite is predominantly diploid in areas where F. hepatica exists in isolation and suggests that triploidy may only originate in natural populations where co-infection of F. hepatica and its sister species Fasciola gigantica commonly occurs.

Single nucleotide polymorphisms in the APCS gene influence geographic atrophy secondary to VEGF inhibition therapy in neovascular macular degeneration.

Introduction: Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of vision loss in the elderly mostly due to the development of neovascular AMD (nAMD) or geographic atrophy (GA). Intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) agents are an effective therapeutic option for nAMD. Following anti-VEGF treatments, increased atrophy of the retinal pigment epithelium (RPE) and choriocapillaries that resembles GA has been reported. We sought to evaluate the underlying genetic influences that may contribute to this process. Methods: We selected 68 single nucleotide polymorphisms (SNPs) from genes previously identified as susceptibility factors in AMD, along with 43 SNPs from genes encoding the VEGF protein and its cognate receptors as this pathway is targeted by treatment. We enrolled 467 consecutive patients (Feb 2009 to October 2011) with nAMD who received anti-VEGF therapy. The acutely presenting eye was designated as the study eye and retinal tomograms graded for macular atrophy at study exit. Statistical analysis was performed using PLINK to identify SNPs with a P value < 0.01. Logistic regression models with macular atrophy as dependent variable were fitted with age, gender, smoking status, common genetic risk factors and the identified SNPs as explanatory variables. Results: Grading for macular atrophy was available in 304 study eyes and 70% (214) were classified as showing macular atrophy. In the unadjusted analysis we observed significant associations between macular atrophy and two independent SNPs in the APCS gene: rs6695377: odds ratio (OR) = 1.98; 95% confidence intervals (CI): 1.23, 3.19; P = 0.004; rs1446965: OR = 2.49, CI: 1.29, 4.82; P = 0.006 and these associations remained significant after adjustment for covariates. Conclusions: VEGF is a mitogen and growth factor for choroidal blood vessels and the RPE and its inhibition could lead to atrophy of these key tissues. Anti-VEGF treatment can interfere with ocular vascular maintenance and may be associated with RPE and choroidal atrophy. As such, these medications, which block the effects of VEGF, may influence the development of GA. The top associated SNPs are found in the APCS gene, a highly conserved glycoprotein that encodes Serum amyloid P (SAP) which opsonizes apoptotic cells. SAP can bind to and activate complement components via binding to C1q, a mechanism by which SAP may remove cellular debris, affecting regulation of the three complement pathways.

Sustained intraocular VEGF neutralization results in retinal neurodegeneration in the Ins2Akita diabetic mouse

Current therapies that target vascular endothelial growth factor (VEGF) have become a mainstream therapy for the management of diabetic macular oedema. The treatment involves monthly repeated intravitreal injections of VEGF inhibitors. VEGF is an important growth factor for many retinal cells, including different types of neurons. In this study, we investigated the adverse effect of multiple intravitreal anti-VEGF injections (200 ng/μl/eye anti-mouse VEGF164, once every 2 weeks totalling 5-6 injections) to retinal neurons in Ins2(Akita) diabetic mice. Funduscopic examination revealed the development of cotton wool spot-like lesions in anti-VEGF treated Ins2(Akita) mice after 5 injections. Histological investigation showed focal swellings of retinal nerve fibres with neurofilament disruption. Furthermore, anti-VEGF-treated Ins2(Akita) mice exhibited impaired electroretinographic responses, characterized by reduced scotopic a- and b-wave and oscillatory potentials. Immunofluorescent staining revealed impairment of photoreceptors, disruptions of synaptic structures and loss of amacrine and retinal ganglion cells in anti-VEGF treated Ins2(Akita) mice. Anti-VEGF-treated WT mice also presented mild amacrine and ganglion cell death, but no overt abnormalities in photoreceptors and synaptic structures. At the vascular level, exacerbated albumin leakage was observed in anti-VEGF injected diabetic mice. Our results suggest that sustained intraocular VEGF neutralization induces retinal neurodegeneration and vascular damage in the diabetic eye.

The effect of pantethine and ultraviolet-B radiation on the development of lenticular opacity in the emory mouse.

PURPOSE: Few studies have examined the impact of long-term treatments or exposures on the development of cataract in maturity-onset animal models. We studied the effect of treatment with D-pantethine and exposure to ultraviolet-B (UVB) radiation on the development of lenticular opacity in the Emory mouse. METHODS: A total of 164 Emory mice were randomized by litter at weaning to exposure to UVB light at 12 mJ/cm(2) for 6 hr/day (UV) or usual room light (A), and within litter, were further randomized to bi-weekly intra-peritoneal injections of 0.8 g/kg pantethine (T) or no treatment (C). Retro illumination lens photos were taken at 2, 4, 6, 8, and 10 months after weaning, and graded in masked fashion. The animals were sacrificed at 10 months and the lenses analyzed for total pantethine and total cysteamine. RESULTS: Lens pantethine and cysteamine levels were significantly (P < 0.001) higher for the T as compared to C litters. Mean cataract grade increased monotonically over time for all four groups. Unadjusted mean grade for the AT group at 8 (1.32) and 10 (1.86) months appeared lower than for the other groups (AC: 2.17, 2.39; UVC: 1.77, 2.40; UVT: 1.88, 2.37). However, the mean grade for the pantethine-treated litters did not differ significantly from the untreated litters except at 2 months (when untreated litters had significantly lower grades), when adjusting for UV treatment, gender and litter effect. No significant difference in cataract score existed between UV-exposed and ambient litters. Mortality was higher among pantethine-treated (hazard ratio = 1.8, p = 0.05) and UV-exposed animals (hazard ratio = 1.8, p = 0. 03) than among the untreated and unexposed litters. CONCLUSION: Significantly increased lens levels of pantethine are achieved with long-term intra-peritoneal dosing. The impact of pantethine on the progression of lenticular opacity in the Emory mouse is less than has been reported in other models. This level of chronic UVB exposure appeared to have no effect on the development of cataract in this model.

In vitro bioassay investigations of the endocrine disrupting potential of steviol glycosides and their metabolite steviol, components of the natural sweetener Stevia

The food industry is moving towards the use of natural sweeteners such as those produced by Stevia rebaudiana due to the number of health and safety concerns surrounding artificial sweeteners. Despite the fact that these sweeteners are natural; they cannot be assumed safe. Steviol glycosides have a steroidal structure and therefore may have the potential to act as an endocrine disruptor in the body. Reporter gene assays (RGAs), H295R steroidogenesis assay and Ca(2+) fluorimetry based assays using human sperm cells have been used to assess the endocrine disrupting potential of two steviol glycosides: stevioside and rebaudioside A, and their metabolite steviol. A decrease in transcriptional activity of the progestagen receptor was seen following treatment with 25,000 ng/ml steviol in the presence of progesterone (157 ng/ml) resulting in a 31% decrease in progestagen response (p=<0.01). At the level of steroidogenesis, the metabolite steviol (500-25,000 ng/ml) increased progesterone production significantly by 2.3 fold when exposed to 10,000 ng/ml (p=<0.05) and 5 fold when exposed to 25,000 ng/ml (p=<0.001). Additionally, steviol was found to induce an agonistic response on CatSper, a progesterone receptor of sperm, causing a rapid influx of Ca(2+). The response was fully inhibited using a specific CatSper inhibitor. These findings highlight the potential for steviol to act as a potential endocrine disruptor.

The design and implementation of a study to investigate the effectiveness of community vs hospital eye service follow-up for patients with neovascular age-related macular degeneration with quiescent disease

Introduction
Standard treatment for neovascular age-related macular degeneration (nAMD) is intravitreal injections of anti-VEGF drugs. Following multiple injections, nAMD lesions often become quiescent but there is a high risk of reactivation, and regular review by hospital ophthalmologists is the norm. The present trial examines the feasibility of community optometrists making lesion reactivation decisions.

Methods
The Effectiveness of Community vs Hospital Eye Service (ECHoES) trial is a virtual trial; lesion reactivation decisions were made about vignettes that comprised clinical data, colour fundus photographs, and optical coherence tomograms displayed on a web-based platform. Participants were either hospital ophthalmologists or community optometrists. All participants were provided with webinar training on the disease, its management, and assessment of the retinal imaging outputs. In a balanced design, 96 participants each assessed 42 vignettes; a total of 288 vignettes were assessed seven times by each professional group.The primary outcome is a participant's judgement of lesion reactivation compared with a reference standard. Secondary outcomes are the frequency of sight threatening errors; judgements about specific lesion components; participant-rated confidence in their decisions about the primary outcome; cost effectiveness of follow-up by optometrists rather than ophthalmologists.

Discussion
This trial addresses an important question for the NHS, namely whether, with appropriate training, community optometrists can make retreatment decisions for patients with nAMD to the same standard as hospital ophthalmologists. The trial employed a novel approach as participation was entirely through a web-based application; the trial required very few resources compared with those that would have been needed for a conventional randomised controlled clinical trial.

Chromosome structure and behaviour in Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Parasitaphelenchidae) germ cells and early embryo

Chromosome structure and behaviour in both meiosis of the germ cells and mitosis of the embryo from fertilisation to the two-cell stage in Bursaphelenchus xylophilus were examined by DAPI staining and three-dimensional reconstruction of serial-section images from confocal laser-scanning microscopy. By this method, each chromosome’s shape and behaviour were clearly visible in early embryogenesis from fertilisation through the formation and fusion of the male and female pronuclei to the first mitotic division. The male pronucleus was bigger than that of the female, although the oocyte is larger and richer in nutrients than the sperm. From the shape of the separating chromosomes at anaphase, the mitotic chromosomes appeared to be polycentric or holocentric rather than monocentric. Each chromosome was clearly distinguishable in the male and female germ cells, pronuclei of the one-cell stage embryo, and the early embryonic nuclei. The haploid number of chromosomes (N) was six (2n = 12), and all chromosomes appeared similar. The chromosome pair containing the ribosomal RNA-coding site was visualised by fluorescence in situ hybridisation. Unlike the sex determination system in Caenorhabditis elegans (XX in hermaphrodite and XO in male), the system for B. xylophilus may consist of an XX female and an XY male.

Developmental biology and cytogenetics of B. xylophilus

The pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus reproduces bisexually: a haploid sperm fertilizes a haploid oocyte, and the two pronuclei rearrange, move together, fuse, and begin diploid development. Early embryonic events taking place in the B. xylophilus embryo are similar to those of Caenorhabditis elegans, although the anterior-posterior axis appeares to be determined oppositely to that observed for C. elegans. Thai is, in the B. xylophilus embryo, the male pronucleus emerges at the future anterior end, whereas the female pronucleus appeares laterally. To understand the evolution of nematode developmental systems, we cloned the full length of Bx-tbb-1 (beta tubulin) from B. xylophilus cDNA and attempted to apply reverse genetics analysis to B. xylophilus. Several lengths of double stranded RNA (dsRNA) for the Bx-tbb-1 gene were synthesized by in vitro transcription, and both B. xylophilus and C. elegans were soaked in dsRNA for RNAi. Both nematodes could suck up the dsRNA, and we could detect the abnormal phenotypes caused by Bx-tbb-1 dsRNA in C. elegans, but not in B. xylophilus. We suspect that systemic RNAi might be suppressed in B. xylophilus and are attempting to establish other methods for functionally analyzing B. xylophilus genes.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Avaliação do efeito de metais pesados na fertilidade do ratinho

A infertilidade é um problema actual que afecta cerca de 8 a 12% dos casais em idade fértil, sendo 50% dos casos atribuídos ao factor masculino. A exposição ocupacional e/ou ambiental a metais pesados representa uma das suas principais causas. O chumbo, o cádmio e o crómio são metais com elevada utilização industrial e muito persistentes no ambiente, sendo motivo de grande preocupação devido aos seus efeitos na saúde reprodutiva dos trabalhadores e da população em geral. Neste trabalho estudaram-se os efeitos do cloreto de chumbo (PbCl2), cloreto de cádmio (CdCl2) e cromato de potássio (K2CrO4) na fertilidade, usando como modelo ratinhos machos ICR-CD1. Os ratinhos foram injectados subcutaneamente com 74 e 100 mg de PbCl2/kg pc ou com 5 e 10 mg de K2CrO4/kg pc, respectivamente, durante 4 dias consecutivos ou com 1, 2 e 3 mg de CdCl2/kg pc numa única injecção. Nos ensaios com PbCl2 e K2CrO4 os animais foram sacrificados 5 e 35 dias após o início da exposição, enquanto que nos ensaios com CdCl2 os animais foram sacrificados após 24 horas e 35 dias. O cloreto de chumbo não alterou a histologia do testículo nem do epidídimo, mas induziu um aumento da percentagem de células em fase S no testículo. O cloreto de chumbo alterou também alguns parâmetros dos espermatozóides, tais como a motilidade, morfologia e integridade do acrossoma. Contudo, não foram observados efeitos na integridade do DNA ou na estrutura da cromatina. O cloreto de cádmio induziu lesões severas e não reversíveis nos testículos que, após 35 dias, reverteram em necrose testicular. O cloreto de cádmio alterou ainda as subpopulações de células testiculares após 24 horas e induziu IMS no testículo após 35 dias. Em consequência das lesões no testículo, a densidade espermática foi severamente afectada após 35 dias. A exposição ao cloreto de cádmio afectou também a morfologia, a motilidade e a integridade acrossómica nos espermatozóides. O cloreto de cádmio induziu ainda fragmentação do DNA nestas células após 35 dias. O cromato de potássio alterou a morfologia dos espermatozóides e a integridade do acrossoma, sobretudo nos animais sacrificados após 35 dias. Verificou-se ainda uma redução da motilidade dos espermatozóides. Não foram detectados efeitos genotóxicos nos espermatozóides, devido à acção do K2CrO4 nas doses testadas. Dos parâmetros avaliados neste trabalho, destacam-se duas novas abordagens, nomeadamente o programa informático Snakes e a análise do conteúdo em DNA de células de testículo, a partir de material incluído em parafina. O Snakes permitiu fazer medições rigorosas do diâmetro dos tubos seminíferos, enquanto que a fixação de amostras de testículo de ratinhos em formol tamponado e inclusão em parafina resultou numa boa preservação do DNA, possibilitando assim a quantificação das subpopulações de células testiculares por citometria de fluxo. Os resultados obtidos para os diferentes parâmetros testados indicam que a motilidade dos espermatozóides e a integridade do acrossoma sejam parâmetros sensíveis à toxicidade de metais. O acrossoma aparenta ser um dos principais alvos da toxicidade dos metais e cuja reacção acrossómica prematura pode reduzir a capacidade do espermatozóide para fertilizar o oócito. Assim, este trabalho representa uma contribuição para uma melhor compreensão dos efeitos do chumbo, cádmio e crómio na fertilidade masculina.

Characterization of PPP1 interacting proteins in male reproduction

A fosforilação reversível de proteínas é um importante mecanismo de controlo em eucariotas. A fosfoproteína fosfatase 1 (PPP1) é uma fosfatase de serina/treonina envolvida em vários processos celulares. Existem três isoformas da subunidade catalítica (α/CA, δ/β/CB e γ/CC) com pequenas diferenças nos terminais amino e carboxílico. O gene PPP1CC sofre ainda splicing alternativo para produzir duas isoformas, a PPP1CC1 ubíqua e a PPP1CC2 enriquecida em testículo e específica de esperma. A localização e especificidade de substratos da PPP1 está dependente da formação de complexos oligoméricos com proteínas que interagem com a PPP1 (PIPs). O objetivo principal desta tese foi estudar novas PIPs, específicas de testículo e esperma, a fim de melhor caracterizar o papel desta fosfatase e dos respetivos complexos na reprodução em mamíferos. Com este fim, estudou-se a presença, localização e possíveis funções de uma PIP previamente conhecida, PPP1R2, e de duas novas PIPs, PPP1R2P3 e Tctex1d4. PPP1R2 e PPP1R2P3 estão presentes em esperma humano colocalizando com a PPP1CC2, na cabeça e na cauda. A hipótese é que as holoenzimas localizadas na cabeça terão um papel na reação acrossómica, enquanto que as holoenzimas presentes no axonema são relevantes para o controlo da motilidade flagelar. De seguida foram estudados os pseudogenes da PPP1R2, em termos de história evolutiva e de possíveis funções. Na espécie humana, a PPP1R2 tem 10 pseudogenes, 7 deles específicos de primatas. Estudos de bioinformática e dados de expressão mostram que os PPP1R2P1/P3/P9 são os pseudogenes com maior probabilidade de serem transcritos e traduzidos. Também identificámos o PPP1R2P9 em esperma humano e mostrámos que alguns pseudogenes poderão estar associados a estados fisiopatológicos. Isto indica que o processo de evolução poderá estar ligado á formação de novos genes ou ao controlo do mRNA da PPP1R2. A sobre-expressão da PPP1R2 ou PPP1R2P3 em testículo de ratinho também foi realizada, para caracterizar os mecanismos envolvidas na função dos complexos PPP1R2/PPP1R2P3-PPP1CC2 na espermatogénese e fisiologia dos espermatozoides. A dineína de cadeia leve, Tctex1d4, foi encontrada como interagindo com a PPP1C e como estando presente em testículo de ratinho e em esperma humano. Demonstrámos que a Tctex1d4 e a PPP1 colocalizam no centro organizador de microtúbulos e nos microtúbulos e que o motivo de ligação à PPP1 presente na Tctex1d4 parece ser importante para manter a PPP1 no centro organizador de microtúbulos e/ou para disromper ou atrasar o seu movimento ao longo dos microtúbulos emergentes. Estes resultados abrem novos caminhos para os possíveis papéis do complexo Tctex1d4-PPP1 na dinâmica dos microtúbulos, motilidade do esperma, reação acrossómica e na regulação da barreira hemato-testicular, provavelmente, através da via de sinalização do TGFß. A análise do motivo de ligação à PPP1 mostra que este é altamente conservado entre os mamíferos, com exceção das Pikas, sugerindo que esta perda aconteceu antes da radiação das Pikas, há 6-20 milhões de anos atrás. Através de um rastreio por mutações demonstrámos que a capacidade da Tctex1d4 se ligar à PPP1 é mantida nas Pikas, embora o motivo de ligação à PPP1 esteja disrompido. Este estudo abre portas para novas descobertas na área da reprodução mostrando o papel da PPP1CC2 na espermatogénese e fisiologia do esperma.