Evaluation of the immune response to SARS-CoV-2 in ICU patients with COVID-19

Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.No final do ano de 2019, foi descoberto um novo vírus altamente contagioso ao qual se deu o nome de SARS-CoV-2, (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) o qual provoca a doença COVID-19. Mundialmente, a disseminação contínua de COVID-19 tornou-se um enorme problema de saúde pública com consequências sociais, económicas e políticas devastadoras. Devido ao seu recente surgimento, existe uma grande carência de informação sobre o seu comportamento e da resposta imune do hospedeiro. Esta tese tem como objetivo caracterizar a resposta(s) imune(s) desencadeada pelo SARS-CoV-2 numa coorte de doentes internados nos cuidados intensivos (CI) com COVID-19. Além disso, também pretendemos encontrar padrões associados à qualidade e amplitude das respostas imunes nestes doentes. Os participantes do estudo foram recrutados no Hospital Curry Cabral, em Lisboa, de 14 de março a 14 de junho de 2020. Todos os participantes elegíveis tinham uma infeção provocada por SARS-CoV-2, confirmada por RT-PCR, e caracterizada por uma evolução clínica grave, o que resultou na sua admissão na unidade de cuidados intensivos (UCI) do hospital. De forma a acompanhar a progressão da doença ao longo do tempo de internamento, foram colhidas amostras de sangue aproximadamente a cada 3 dias em cada doente. Além disso, de acordo com os níveis de CRP monitorizados no momento de admissão nos cuidados intensivos, os doentes foram estratificados de acordo com o estado clínico em doentes graves (CRP200µg/mL). Inicialmente, analisámos a resposta humoral mediada por anticorpos entre os dois grupos de doentes. Ao analisarmos os títulos de IgG e IgM específicos para a proteína spike S1, S2 e para a nucleocapside, não observamos diferenças significativas entre os 2 grupos, durante o tempo de permanecia nos CI. No entanto, foi possível observar que os títulos de anticorpos IgM e IgG específicos para a spike S1 eram mais elevados quando comparados com os títulos para a nucleocapside. O que sugere que a proteína spike é mais imunogénica do que a nucleocapside, e que os anticorpos contra esta proteína têm um papel importante na eliminação viral e na recuperação dos doentes. Curiosamente, não detetamos níveis de anticorpos IgG e IgM específicos para a subunidade S2, mostrando a baixa imunogenicidade desta subunidade da proteína spike. Na admissão aos cuidados intensivos, os níveis de anticorpos IgG anti-spike S1 e anti-nucleocapsíde estavam 4 e 2 vezes aumentados, respetivamente, em relação ao background do ensaio de ELISA. No entanto, os títulos de anticorpos IgG continuaram a aumentar até aproximadamente ao 6º dia após a admissão, onde atingiram o plateau. Relativamente aos níveis de anticorpos IgM, estes permaneceram constantes durante o tempo de internamento no UCI. Os níveis de IgM específicos para a Spike S1 estavam 2 vezes aumentados relativamente ao cutpoint, enquanto os níveis de IgM específicos para a nucleocapsíde estavam próximos do cutpoint. Relativamente, aos níveis de anticorpos IgA específicos para a S1 e para a N, observámos uma grande variação entre os dois grupos CRP-estratificados. Os títulos de anticorpos IgA aumentaram até atingir um pico por volta do 6º dia após a admissão na UCI, mas rapidamente decresceram até valores próximo do background do ensaio. Em contraste, a variação nas respostas de anticorpos foi extremamente díspar nos doentes críticos. Enquanto alguns doentes apresentavam uma resposta semelhante à observada nos doentes graves, outros não apresentavam qualquer resposta. Em suma, o perfil cinético da resposta dos anticorpos observado neste estudo é consistente com o reportado em estudos anteriores. No entanto, é possível observar variações temporais na cinética das respostas entre os vários estudos. É ainda importante notar que os doentes que sucumbiram ao COVID-19 não desenvolveram elevados títulos de anticorpos contra as várias proteínas SARS-CoV-2 testadas (Spike S1, S2 e Nucleocapsíde). Nos primeiros dias após entrada no UCI foi possível detetar títulos de anticorpos neutralizantes (NAbs), porém esses títulos eram relativamente baixos. Destaca-se um aumento ligeiro nos títulos de NAbs nos doentes graves em relação aos doentes em estado crítico. Em ambos os grupos, os títulos de NAbs atingiram o seu pico aproximadamente ao 6º dia após a admissão na UCI, permanecendo estáveis durante o restante período de internamento. De forma geral, os doentes graves apresentaram uma resposta cinética para os anticorpos neutralizantes idêntica à dos doentes críticos, contudo apresentaram sempre níveis de NAbs ligeiramente superiores. É, no entanto, de notar que os doentes que morreram não desenvolveram títulos de NAbs ou o seu surgimento foi tardio, sugerindo que as respostas de anticorpos contra SARS-CoV-2 desempenham um papel essencial na sobrevivência à COVID-19. Foi ainda possível notar que os níveis de NAbs estão fortemente correlacionados com os níveis de anticorpos IgG, mas não com as restantes classes IgM e IgA. Estudos anteriores demonstraram que os anticorpos neutralizantes direcionados para o domínio de ligação ao recetor (RBD) são imunodominantes durante as infeções por SARS-CoV-2. Com base nessas observações, decidimos estudar a reatividade das amostras de plasma dos doentes COVID-19 contra os epítopos do RBD do SARS-CoV-2. Observámos, pela primeira vez, a existência de dois clusters de peptídeos, cluster 1 e cluster 2, nos quais a reatividade das amostras de plasma de doentes foi superior. Ao comparar a reatividade entre os dois clusters foi possível observar que o cluster 2 apresentava reatividade superior em relação ao cluster 1. Curiosamente, ao analisar a localização dos clusters na estrutura tridimensional da proteína spike do SARS-CoV-2, vemos que o cluster 2 está localizado no local de interação do RBD com o seu recetor, o ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2), em contraste com o cluster 1, que está localizado no local oposto. Estas observações sugerem que os anticorpos direcionados a estes clusters, particularmente ao cluster 2, são mais prováveis de possuírem uma atividade neutralizantes. Ao analisar a resposta entre doentes graves e críticos não foi possível encontrar diferenças significativas na imuno-reatividade dos peptídeos. No entanto, foi possível perceber que em ambos os grupos, alguns doentes exibiam um padrão distinto de reatividade para os diversos epítopos do RBD. Esses resultados sugerem que a progressão da doença não está inteiramente associada aos títulos e ao alvo dos anticorpos, mas também a outros mecanismos da resposta imune, como a resposta inflamatória mediada por citocinas. Foi ainda possível observar um aumento da reatividade ao longo do tempo de internamento em quase todos os doentes, sendo consistente com as melhorias observadas dos doentes. No entanto, mais estudos são necessários para confirmar a capacidade neutralizante dos anticorpos direcionados a esses dois clusters. Por último, mostrámos que a assinatura COVID-19 foi caracterizada por um aumento dos níveis de várias citocinas inflamatórias e quimiocinas, das quais destacamos as seguintes: GM-CSF, TNF-α, IFN-γ, IL-1β, IL-5, IL- 6, IL-8, e MIP3a. Os doentes que não sobreviveram, revelaram um perfil de citocinas divergente, caracterizado ou por uma resposta exacerbada ou pela falta de resposta. Os resultados apresentados neste trabalho demostram que vários mecanismos da resposta imune do hospedeiro parecem estar implicados na imunopatogénese da COVID-19. Através da análise da resposta de anticorpos, podemos perceber que estes desempenham um papel importante na progressão e no desfecho clínico da COVID-19. Além disso, a análise da assinatura de citocinas pode dar orientações aos profissionais de saúde para modular a resposta imune inflamatória no estágio inicial da doença, evitando assim trajetórias clínicas graves e até a morte.The coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has infected millions of people. Unprecedent efforts have been performed by the scientific community worldwide with the aim to develop an effective treatment or vaccine against SARS-CoV-2. The aim of this thesis was to characterize the immune responses triggered by SARS-CoV-2 in a cohort of severe COVID-19 patients. Analysis of antibody responses revealed that almost 100% of patients developed spike S1-, and nucleocapsid-specific IgM, IgG, and IgA antibodies, during intensive care hospitalization. On the other hand, Spike S2-specific IgG and IgM antibody responses were not detected. In addition, non-survival patients failed to develop high titers of antibodies against SARS-CoV-2 proteins tested. Moreover, in the early stage of hospitalization, patients already presented neutralizing antibody (NAb) titers yet relatively low. Median Nab titers increased during the first days of intensive care (IC) hospitalization and remained constant until discharge. Furthermore, characterization of antibody response to receptor-binding domain (RBD) epitopes from SARS-CoV-2 revealed the existence of two clusters of peptides, in which the reactivity of IC patients' plasma samples was higher. The immunoreactivity of cluster 2 stands out compared to cluster 1. This cluster is located in the RBD site of interaction with its receptor, the ACE2, suggesting that antibodies targeting these epitopes are more likely to be Nabs. Moreover, we showed that the COVID-19 signature was characterized by an upregulation of several pro-inflammatory cytokines and chemokines such as GM-CSF, TNF-α, IFN-γ, IL-1β, IL-5, IL-6, IL-8, and MIP3a. Elevated cytokine levels were correlated with a worse disease prognosis. Non-survival patients revealed a divergent cytokine profile, characterized by either an exacerbated or a lack of response. We concluded that several mechanisms of host immune response are being implicated in COVID-19 immunopathogenesis. Antibody responses likely play an important role in COVID-19 progression and outcome. Furthermore, the cytokine signature responses may give important hints to clinicians and thereby raising the possibility to modulate the inflammatory immune response in the early disease stage avoiding bad clinical trajectories and ultimately death.Com o patrocínio da Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisbo

Evaluation of the anti-inflammatory activity of Rubus spp polyphenol metabolites

Tese de mestrado, Qualidade Alimentar e Saúde, 2019, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.As doenças crônicas tornaram-se uma questão de alta prioridade na Europa devido ao aumento da sua incidência nos últimos anos. Diversos estudos apontam os processos inflamatórios (não infeciosos) como um fator determinante na sua origem visto que concentrações elevadas de marcadores inflamatórios estão normalmente associadas com este tipo de doenças. A literatura científica indica que uma dieta baseada no consumo de frutas e vegetais está inversamente relacionada com a incidência de doenças crônicas. Neste contexto, os pequenos frutos desempenham um papel importante devido ao seu alto teor de compostos bioativos, nomeadamente os compostos fenólicos, com reconhecidas propriedades anti inflamatórias. Neste estudo, o perfil nutricional de framboesas foi determinado por análise proximal, os fenóis totais quantificados pelo método de Folin-Ciocalteu e a determinação das principais classes de compostos fenólicos foi feita por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massa (HPLC-MS). As framboesas foram sujeitas a um processo de digestão in vitro e após a determinação do perfil de compostos fenólicos das frações, a sua atividade anti-inflamatória foi avaliada in vivo. Os resultados indicam que os compostos fenólicos são abundantes nas matrizes avaliadas e sugerem que as interações com fibras e proteínas presentes na matriz podem afetar sua bioacessibilidade e bioatividade após a digestão in vitro. Todas as frações apresentaram um elevado potencial anti-inflamatório, particularmente a framboesa Glen Ericht. Notavelmente, a framboesa amarela (2J19), que apresenta menor quantidade de antocianinas em comparação com as demais framboesas, também revelou altos níveis de proteção (66%). Estes resultados indicam que outros compostos fenólicos, para além das antocianinas que lhes conferem a cor, podem estar associados as bioatividades identificadas. Compostos como os ácidos hidroxibenzóicos (ácidos elágicos e os elagitaninos) são potenciais candidatos para as bioatividades observadas uma vez que os resultados indicam a sua presença abundante tanto nos extratos de framboesa como nas frações resultantes da digestão in vitro.Chronic diseases have become a matter of high priority for Europe and several studies point to (non-infectious) inflammatory processes as a determining factor in their origin. It has been reported that high concentrations of inflammatory markers have been detected in these diseases. Several studies confirm that a diet based on fruit and vegetable intake is inversely related to the incidence of chronic diseases. Berries play an important role amongst fruits due to their high content of phenolic compounds, which studies have pointed out for their anti-inflammatory effects. Over the years, the interest for polyphenols has increased largely, but their mechanism of action it is still far from being fully understood. Several studies, including cell-based in vitro studies, have been used to understand and unknot them. The nutritional profile of raspberries evaluated in this study was determined by proximal analysis, the total phenolic compounds were quantified using the Folin–Ciocalteu assay method, and the major classes of phenolic compounds profile was determined by high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC-MS). Selected raspberries, based on their chemical profile, were subjected to in vitro digestion (IVD) and the evaluation of their anti-inflammatory activity was carried out using yeast reporter assays. The results showed that phenolic compounds are abundant in the matrix and suggest that their interactions with fiber and protein present in the matrix may affect their bioaccessibility and bioactivity upon in vitro digestion. All raspberry fractions exhibited high anti-inflammatory potential, particularly Glen Ericht. Remarkably, a yellow raspberry (2J19) with low amounts of anthocyanins showed 66% of protection, suggesting that other classes of phenolic compounds may be associated with the identified bioactivities. The hydroxybenzoic acids (ellagic acids and ellagitannins) could be potential bioactive molecules as they were shown to be abundant in raspberry extracts and fractions resulting from the in vitro digestion

Deciphering the introduction and transmission of SARS-CoV-2 in the Colombian Amazon Basin

La pandemia del SARS-CoV-2 ha obligado a las autoridades sanitarias de todo el mundo a tomar importantes decisiones para reducir su propagación. La epidemiología genómica se ha convertido en una herramienta valiosa para comprender las introducciones y la propagación del virus en una ubicación geográfica específica.The SARS-CoV-2 pandemic has forced health authorities across the world to take important decisions to curtail its spread. Genomic epidemiology has emerged as a valuable tool to understand introductions and spread of the virus in a specific geographic location

Low-Level Laser Therapy Reduces Lung Inflammation in an Experimental Model of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Involving P2X7 Receptor

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a progressive disease characterized by irreversible airflow limitation, airway inflammation and remodeling, and enlargement of alveolar spaces. COPD is in the top five leading causes of deaths worldwide and presents a high economic cost. However, there are some preventive measures to lower the risk of developing COPD. Low-level laser therapy (LLLT) is a new effective therapy, with very low cost and no side effects. So, our objective was to investigate if LLLT reduces pulmonary alterations in an experimental model of COPD. C57BL/6 mice were submitted to cigarette smoke for 75 days (2x/day). After 60 days to smoke exposure, the treated group was submitted to LLLT (diode laser, 660 nm, 30 mW, and 3 J/cm(2)) for 15 days and euthanized for morphologic and functional analysis of the lungs. Our results showed that LLLT significantly reduced the number of inflammatory cells and the proinflammatory cytokine secretion such as IL-1 beta, IL-6, and TNF-alpha in bronchoalveolar lavage fluid (BALF). We also observed that LLLT decreased collagen deposition as well as the expression of purinergic P2X7 receptor. On the other hand, LLLT increased the IL-10 release. Thus, LLLT can be pointed as a promising therapeutic approach for lung inflammatory diseases as COPD.Sao Paulo Research Foundation (FAPESP) [2012/16498-5, 2012/15165-2]FAPESP [2015/23152-6, 2014/14604-8, 2015/13486-4]Univ Nove Julho UNINOVE, Post Grad Program Biophoton Appl Hlth Sci, Sao Paulo, SP, BrazilBrazilian Inst Teaching & Res Pulm & Exercise Imm, Sao Jose Dos Campos, SP, BrazilUniv Nove Julho UNINOVE, Masters Degree & PhD Program Rehabil Sci, Expt Cardioresp Physiol Lab, Sao Paulo, SP, BrazilUniv Calif San Diego UCSD Hlth Sci, Div Trauma Surg Crit Care Burns & Acute Care Surg, Dept Surg, San Diego, CA USAFed Univ Sao Paulo UNIFESP, Inst Sci & Technol, Sao Jose Dos Campos, SP, BrazilUniv Brasil, Postgrad Program Bioengn, Sao Paulo, SP, BrazilFed Univ Sao Paulo UNIFESP, Postgrad Program Sci Human Movement & Rehabil, Santos, SP, BrazilFed Univ Sao Paulo UNIFESP, Inst Sci & Technol, Sao Jose Dos Campos, SP, BrazilFed Univ Sao Paulo UNIFESP, Postgrad Program Sci Human Movement & Rehabil, Santos, SP, BrazilFAPESP [2012/16498-5, 2012/15165-2]FAPESP [2015/23152-6, 2014/14604-8, 2015/13486-4]Web of Scienc

Enfermedades crónicas

Adherencia al tratamiento farmacológico y relación con el control metabólico en pacientes con DM2Aluminio en pacientes con terapia de reemplazo renal crónico con hemodiálisis en Bogotá, ColombiaAmputación de extremidades inferiores: ¿están aumentando las tasas?Consumo de edulcorantes artificiales en jóvenes universitariosCómo crecen niños normales de 2 años que son sobrepeso a los 7 añosDiagnóstico con enfoque territorial de salud cardiovascular en la Región MetropolitanaEfecto a corto plazo de una intervención con ejercicio físico, en niños con sobrepesoEfectos de la cirugía bariátrica en pacientes con síndrome metabólico e IMC < 35 KG/M2Encuesta mundial de tabaquismo en estudiantes de profesiones de saludEnfermedades crónicas no transmisibles: Consecuencias sociales-sanitarias de comunidades rurales en ChileEpidemiología de las muertes hospitalarias por patologías relacionadas a muerte encefálica, Chile 2003-2007Estado nutricional y conductas alimentarias en adolescentes de 4º medio de la Región de CoquimboEstudio de calidad de vida en una muestra del plan piloto para hepatitis CEvaluación del proceso asistencial y de resultados de salud del GES de diabetes mellitus 2Factores de riesgo cardiovascular en población universitaria de la Facsal, universidad de TarapacáImplicancias psicosociales en la génesis, evolución y tratamiento de pacientes con hipertensión arterial esencialInfarto agudo al miocardio (IAM): Realidad en el Hospital de Puerto Natales, 2009-2010Introducción de nuevas TIC y mejoría de la asistencia a un programa de saludNiños obesos atendidos en el Cesfam de Puerto Natales y su entorno familiarPerfil de la mortalidad por cáncer de cuello uterino en Río de JaneiroPerfil del paciente primo-consultante del Programa de Salud Cardiovascular, Consultorio Cordillera Andina, Los AndesPrevalencia de automedicación en mujeres beneficiarias del Hospital Comunitario de Til-TiPrevalencia de caries en población preescolar y su relación con malnutrición por excesoPrevalencia de retinopatía diabética en comunas dependientes del Servicio de Salud Metropolitano Occidente (SSMOC)Problemas de adherencia farmacológica antihipertensiva en población mapuche: Un estudio cualitativoRol biológico de los antioxidantes innatos en pacientes portadores de VIH/SidaSobrepeso en empleados de un restaurante de una universidad pública del estado de São Paul

Health-related quality of life in patients with type 1 diabetes mellitus in the different geographical regions of Brazil : data from the Brazilian Type 1 Diabetes Study Group

Background: In type 1 diabetes mellitus (T1DM) management, enhancing health-related quality of life (HRQoL) is as important as good metabolic control and prevention of secondary complications. This study aims to evaluate possible regional differences in HRQoL, demographic features and clinical characteristics of patients with T1DM in Brazil, a country of continental proportions, as well as investigate which variables could influence the HRQoL of these individuals and contribute to these regional disparities. Methods: This was a retrospective, cross-sectional, multicenter study performed by the Brazilian Type 1 Diabetes Study Group (BrazDiab1SG), by analyzing EuroQol scores from 3005 participants with T1DM, in 28 public clinics, among all geographical regions of Brazil. Data on demography, economic status, chronic complications, glycemic control and lipid profile were also collected. Results: We have found that the North-Northeast region presents a higher index in the assessment of the overall health status (EQ-VAS) compared to the Southeast (74.6 ± 30 and 70.4 ± 19, respectively; p < 0.05). In addition, North- Northeast presented a lower frequency of self-reported anxiety-depression compared to all regions of the country (North-Northeast: 1.53 ± 0.6; Southeast: 1.65 ± 0.7; South: 1.72 ± 0.7; Midwest: 1.67 ± 0.7; p < 0.05). These findings could not be entirely explained by the HbA1c levels or the other variables examined. Conclusions: Our study points to the existence of additional factors not yet evaluated that could be determinant in the HRQoL of people with T1DM and contribute to these regional disparities

Hyperoxemia and excess oxygen use in early acute respiratory distress syndrome : Insights from the LUNG SAFE study

Publisher Copyright: © 2020 The Author(s). Copyright: Copyright 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.Background: Concerns exist regarding the prevalence and impact of unnecessary oxygen use in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). We examined this issue in patients with ARDS enrolled in the Large observational study to UNderstand the Global impact of Severe Acute respiratory FailurE (LUNG SAFE) study. Methods: In this secondary analysis of the LUNG SAFE study, we wished to determine the prevalence and the outcomes associated with hyperoxemia on day 1, sustained hyperoxemia, and excessive oxygen use in patients with early ARDS. Patients who fulfilled criteria of ARDS on day 1 and day 2 of acute hypoxemic respiratory failure were categorized based on the presence of hyperoxemia (PaO2 > 100 mmHg) on day 1, sustained (i.e., present on day 1 and day 2) hyperoxemia, or excessive oxygen use (FIO2 ≥ 0.60 during hyperoxemia). Results: Of 2005 patients that met the inclusion criteria, 131 (6.5%) were hypoxemic (PaO2 < 55 mmHg), 607 (30%) had hyperoxemia on day 1, and 250 (12%) had sustained hyperoxemia. Excess FIO2 use occurred in 400 (66%) out of 607 patients with hyperoxemia. Excess FIO2 use decreased from day 1 to day 2 of ARDS, with most hyperoxemic patients on day 2 receiving relatively low FIO2. Multivariate analyses found no independent relationship between day 1 hyperoxemia, sustained hyperoxemia, or excess FIO2 use and adverse clinical outcomes. Mortality was 42% in patients with excess FIO2 use, compared to 39% in a propensity-matched sample of normoxemic (PaO2 55-100 mmHg) patients (P = 0.47). Conclusions: Hyperoxemia and excess oxygen use are both prevalent in early ARDS but are most often non-sustained. No relationship was found between hyperoxemia or excessive oxygen use and patient outcome in this cohort. Trial registration: LUNG-SAFE is registered with ClinicalTrials.gov, NCT02010073publishersversionPeer reviewe

Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery