Uma perspectiva histórica e prospecções da pesquisa biomédica em doenças parasitárias

We all hope that biotechnology will answer some social and economical unavoidable requirements of the modern life. It is necessary to improve agriculture production, food abundance and health quality in a sustainable development. It is indeed a hard task to keep the progress on taking into account the rational use of genetic resources and the conservation of biodiversity. In this context, a historical perspective and prospects of the biomedical research on parasitic diseases is described in a view of three generations of investigators. This work begins with a picture of the scientific progress on biomedical research and human health over the last centuries. This black-and-white picture is painted by dissecting current advancements of molecular biology and modern genetics, which are outlined at the meaning of prospecting achievements in health science for this new millenium.Espera-se que os grandes avanços da pesquisa de genomas alcancem saltos visíveis para a sobrevivência da humanidade dentro do contexto de sustentabilidade global. Vemos atualmente a necessidade imediata de incrementar a produção de alimentos e melhorar a qualidade de vida e saúde humana, mantendo a biodiversidade preservada. A biotecnologia é a utilização racional das ferramentas geradas pela biologia molecular e genética moderna que, dado ao grande avanço dessas áreas, poderá em breve responder essas novas questões. Este trabalho, escrito por três gerações de pesquisadores, inicia com uma perspectiva histórica da pesquisa biomédica em doenças parasitárias nos últimos séculos em nosso país. Em seguida, descrevemos os mais recentes avanços da biologia molecular e genética genômica. Ressaltamos a importância dessas novas conquistas dentro de uma prospecção da pesquisa biomédica deste século e seus possíveis impactos na saúde humana

A resolução de problemas na aprendizagem da Unidade Sustentabilidade na Terra - Ecossistemas, do 8º ano

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Mestrado em Ensino de Biologia e Geologia, Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2020Este trabalho surge no âmbito do relatório da prática de ensino supervisionada, explorando a utilização da metodologia de resolução de problemas no desenvolvimento de competências de aprendizagem na temática dos Ecossistemas. Para tal, foi lecionada uma Unidade numa turma de Ciências Naturais, do 8º ano, do 3ºciclo de escolaridade. Esta intervenção procurou responder aos desafios atuais do ensino das ciências e cumprir os objetivos traçados para a disciplina de Ciências Naturais e para o 8º ano, estando estas sob a alçada da Ciência e Sociedade, invocando questões de natureza científica com implicações sociais, resultando no desenvolvimento da literacia científica dos alunos tornando-os cidadãos capazes de exercer a sua cidadania em pleno. No 8º ano o tema trabalhado é a Vida na Terra, especificando a unidade dos Ecossistemas, desde as condições que tornam a vida possível às dinâmicas entre subsistemas terrestres, interligando os saberes científicos com a promoção da sustentabilidade do planeta terra. As aulas foram planificadas segundo uma abordagem de resolução de problemas, tendo sido criadas 9 atividades, às quais corresponde uma ficha que foi entregue aos alunos e que estes entregaram no final da intervenção num portfólio. Este trabalho, de acordo com o seu objetivo, seguiu um paradigma interpretativo e uma abordagem essencialmente qualitativa, utilizando como instrumentos de recolha de dados a observação, a recolha de documentos e a aplicação de questionários. Analisando os dados obtidos, foi possível entender a perceção que os alunos têm desta aprendizagem e como a preferem em relação a um ensino mais tradicional. Deve ser também salientado, que esta motivação e interesse não se verificou numa melhoria das notas obtidas nos testes de avaliação sumativa. As maiores dificuldades foram sentidas na parte da compreensão do texto e do que era pedido, tendo os alunos referido que o acompanhamento da professora era essencial.This work is part of the report on supervised teaching practice, exploring the use of problem-solving methodology in the development of learning skills in Ecosystems. To this end, a Unit was taught in an 8th grade Natural Science class of the 3rd cycle of schooling. This intervention sought to respond to the current challenges of science teaching and to meet the objectives set for the discipline of Natural Sciences and for the 8th grade, these being under the jurisdiction of Science and Society, invoking issues of a scientific nature with social implications, resulting in the development of scientific literacy of students making them citizens capable of exercising their citizenship to the full. In the 8th grade the theme worked is Life on Earth, specifying the unity of Ecosystems, from the conditions that make life possible to the dynamics between terrestrial subsystems, connecting the scientific knowledge with the promotion of the sustainability of planet earth. The classes were planned according to a problem-solving approach, and 9 activities were created, which corresponded to a form that was handed out to the students and which they delivered at the end of the intervention in a portfolio. This work, according to its objective, followed an interpretative paradigm and an essentially qualitative approach, using observation, document collection and the application of questionnaires as data collection tools. By analysing the data obtained, it was possible to understand the students' perception of this learning and how they prefer it in relation to a more traditional teaching. It should also be pointed out that this motivation and interest did not result in an improvement in the marks obtained in the summative assessment tests. The greatest difficulties were felt in the understanding part of the text and of what was requested, and the students mentioned that the follow up of the teacher was essential

Contribution of β-lactamases, porins and efflux pumps to carbapenem and/or fluoroquinolone resistance in clinical isolates

Introduction: Carbapenems, a class of β-lactam antibiotics with very broad activity, are often last resort antibiotics used to treat infections due to extended-spectrum β-lactamase (ESBL)- or plasmid-mediated AmpC (PMAβ)-producing Gram-negative bacteria. Considering the emerging rates of resistance to these antibiotics, the investigation of related resistance mechanisms constitutes an important assignment. Thus, this study aimed to characterize the carbapenem resistance mechanisms harbored by Gram-negative isolates and the co-resistance to structurally unrelated antibiotics (such as fluoroquinolones). Methods: A total of 426 isolates (2 Acinetobacter baumannii, 1 Citrobacter freundii, 7 Enterobacter spp., 153 Escherichia coli, 251 Klebsiella spp., 3 Morganella morganii, 6 Proteus spp., 3 Pseudomonas spp.) were screened for the susceptibility to ertapenem by disc diffusion, and interpreted by SFM guidelines. Non-susceptible isolates were retained and studied against other classes of antibiotics, using the same phenotypic method. Mechanisms justifying the resistance to carbapenemes were searched: 1) carbapenemase production by using molecular methods and isoelectric focusing; 2) modification of outer membrane porins (OMPs) after migration in SDS-PAGE (OmpK35/OmpK36/OmpK37 for 15 Klebsiella pneumoniae, OmpC/OmpF for 1 E. coli, 1 Enterobacter cloacae and 1 Enterobacter cancerogenus, Omp35/Omp36 for 4 Enterobacter aerogenes) and complete characterization of OMP-encoding genes, performed by PCR amplification and sequencing. Deduced amino acid modifications were interpreted by comparing both clinical and wild-type sequences, using the EMBL database. In addition to carbapenemase-encoding genes, other bla, as well as plasmid-mediated quinolone-resistance (PMQR)-encoding genes were also searched by PCR and sequencing. Results: Among the isolates studied, 22 (5%) revealed to be non-susceptible to ertapenem of which 4% were multidrug resistant. Their antibiotic susceptibility evaluation enabled the prediction of the respective resistance mechanisms and guided the remaining biochemical and molecular studies. We identified and characterized the expression of carbapenemases (3 KPC-3 and 1 GES-5), PMAβ (MIR-type) and ESBLs CTX-M-15 (n=11), co-expressed with OXA-1 and TEM-1, and one SHV-12 plus GES-5. Amino acid substitutions were identified in 21 out of 22 isolates, due to insertions, deletions and/or mutations in the nucleotide sequence of OMP-encoding genes in the main regions related to the porin functions, suggesting a role in carbapenem resistance. The acetyltransferase Aac(6’)-Ib-cr variant (n=8) and the efflux pump OqxAB (n=5) were also identified, contributing to fluoroquinolone resistance. Conclusions: Globally, this study provides meaningful insights towards the understanding of emergent carbapenem resistance, as well as PMQR mechanisms, particularly in a worrying multidrug resistant scenario

Modelling the interaction effects of the high-speed train-track-bridge system using ADINA

The main purpose of this paper is to present some results concerning the investigation of the effects of the vehicle-bridge interaction in simply supported medium span viaducts, including the modelling of the ballast-rail track system. This system is modelled using the rail stiffness in vertical and longitudinal directions, including the rail pad and the sleepers, and the ballast as a system of vertical springs, dampers and masses. A simplified vehicle model proposed by the European Railway Research Institute (ERRI D214, 1999), taking into account the vehicle primary suspension characteristics and the mass of the bogie is used with the contact algorithm implemented in the software ADINA to evaluate the response acceleration of a simply supported medium span concrete viaduct. The results are compared with those from the moving loads model for a wide range of train speed

Modal identification of single-span railway viaducts

The paper reports on the results of the modal identification of several small to medium span railway viaducts. The identification was based mainly on the free vibration of each structure immediately after the train passages. The non-linear behavior of some components, namely the ballast and the aged bearing supports, conditioned the evolution of the free vibration signals, which showed increasing values for the eigenfrequencies and lower values for the damping as far as the vibration amplitude decreased. An estimate for the ballast shear stiffness and for the influence of the superstructure (track plus ballast) in the overall dynamic behaviour could also be obtained from the measurements evaluation

Experimental study of single span railway bridges

The main purpose of this paper is to present some results concerning the investigation that has been done by the authors regarding the dynamic response of small to médium span railway bridges using response acceleration data colleted during the measurements carried out on single span bridges on the railway track Linz-Wels, in Austria. Using output-only methods in this experimental program, it was possible to have an estimation of the igenfrequencies, mode shapes and the corresponding viscous damping. Due to the fact that the bridges were of the same type some generalizations concerning their structural behavior was possible and finite element models were calibrated in order to compute responses for real traffic. The numerical model of the bridges takes into account the track and the real boundary conditions of the decks. The measured and the computed acceleration responses of the track/bridge system are compared using two methods: the moving forces method and the interaction vehicle/track/bridge method

Influência das irregularidades da via na resposta dinâmica de pontes ferroviárias de médio vão

As irregularidades na via-férrea influenciam o comportamento dinâmico das pontes ferroviárias e aumentam os efeitos dinâmicos produzidos pela passagem dos eixos do comboio. Neste estudo é analisada a influência das irregularidades da via-férrea na resposta dinâmica de uma ponte, cuja primeira frequência natural de vibração se encontra sobre os limites definidos no Eurocódigo 1. São consideradas diferentes irregularidades, isolada a meio-vão e contínua de amplitude aleatória existente em toda a extensão do carril. As respostas máximas da ponte com as irregularidades são determinadas em termos de deslocamentos e acelerações, e comparadas com as obtidas sem as irregularidades. Recorre-se ao modelo dinâmico de via-férrea balastrada ERRI. São analisadas as acelerações na massa vibrante do balastro via-férrea bem como as forças de contacto entre a roda e o carril

Mecanismos de resistência aos antibióticos em bactérias de Gram negativo com susceptibilidade diminuida aos carbapenemes: caracterização laboratorial

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013Os carbapenemes são antibióticos β-lactâmicos utilizados como último recurso no tratamento de infeções causadas por bactérias de Gram negativo. Considerando a emergência da resistência a estes antibióticos, importa esclarecer os mecanismos que estão na origem desta diminuição de suscetibilidade. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar, laboratorialmente, os mecanismos responsáveis pela resistência aos carbapenemes em isolados clínicos de Gram negativo, a sua multirresistência, e as vias implicadas na possível disseminação dessa resistência. Dos 426 isolados estudados, foram identificados 22 (5%) com suscetibilidade diminuída ao ertapeneme, os quais foram retidos para a restante investigação. Assim, com os testes de suscetibilidade aos antibióticos realizados, verificou-se que 4% dos isolados apresentavam multirresistência aos antibióticos, tendo ainda permitido predizer mecanismos de resistência responsáveis pelos fenótipos encontrados, e orientar os estudos bioquímicos e moleculares. Estas duas últimas abordagens metodológicas identificaram e caraterizaram a expressão de carbapenemases (3 KPC- 3 e 1 GES-5) e/ou a expressão de β-lactamases de espectro alargado (ESBL) ou AmpC (MIR-tipo). Em 21 isolados foi identificada a alteração aminoacídica das principais porinas (por inserção, deleção e/ou substituição): OmpK35, OmpK36, OmpK37 (Klebsiella pneumoniae), OmpC, OmpF (Escherichia coli, Enterobacter cloacae e Enterobacter cancerogenus), Omp35 e Omp36 (Enterobacter aerogenes). A ESBL predominante foi a β-lactamase CTX-M-15 (n=11) em co-expressão com OXA-1 e TEM-1, bem como a enzima Aac(6’)-Ib-cr (n=8) e OqxAB (n=5); um isolado coexpressava a ESBL SHV-12 e GES-5. Foram identificadas outras β-lactamases, como SHV-1, SHV-11 e SHV-32. Se E. coli pertencia à sequência tipo ST131, estirpe pandémica, já K. pneumoniae apresentou diversidade genética, destacando-se 2 isolados com ST147, disseminado em vários países, e o novo ST1138. Globalmente, este estudo dá um contributo muito importante para o conhecimento dos mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenemes (cuja disseminação clonal e horizontal é preocupante), nomeadamente em isolados com multirresistência, realçando-se a resistência plasmídica às fluoroquinolonas.Carbapenems are a group of β-lactam antibiotics that constitute one of the last resorts in the treatment of infections caused by Gram negative bacteria. Considering the emerging rates of resistance to these antibiotics, the investigation of its mechanisms constitutes an important assignment. Thus, this study aimed to characterize the carbapenem resistance mechanisms harbored by Gram negative isolates, the co-resistance to structurally unrelated antibiotics (such as fluoroquinolones), and the features contributing to the potential resistance dissemination. Among the 426 isolated studied, 22 (5%) revealed to be non-susceptible to ertapenem and were consequently retained to further investigations. The antibiotic susceptibility evaluation enabled the prediction of the respective resistance mechanisms and guided the remaining biochemical and molecular studies; it also revealed that 4% of the isolates were multidrug resistant. The last two methodological approaches identified and characterized the expression of carbapenemases (3 KPC-3 and 1 GES-5), extended-spectrum β-lactamases (ESBL) or AmpC (MIR-type). In 21/ 22 isolates, amino acid substitutions were identified (through insertions, deletions or mutations) in the main porins: OmpK35, OmpK36, OmpK37 (Klebsiella pneumoniae), OmpC, OmpF (Escherichia coli, Enterobacter cloacae e Enterobacter cancerogenus), Omp35 and Omp36 (Enterobacter aerogenes). Overall, the main ESBL detected was the CTX-M-15 (n=11), together with OXA-1 and TEM-1, as well as the acetyltransferase Aac(6’)-Ib-cr (n=8) and efflux pump OqxAB (n=5); one of the isolates harbored ESBL SHV-12 and GES-5. Globally, other important β-lactamases, such as SHV-1, SHV-11 e SHV-32, were detected. Moreover, in what regards genetic diversity, E. coli isolates belonged mainly to the pandemic ST131, while K. pneumoniae showed increased ST variety with a focus on internationally disseminated ST147 and the novel ST1138. Globally, this study provides meaningful insights towards the understanding of emergent carbapenem resistance (which is spreading clonally and horizontally), as well as plasmid mediated fluoroquinolone resistance mechanisms, particularly in a worrying multidrug resistant scenario

Avaliação dos efeitos dinâmicos em pontes ferroviárias de alta velocidade de pequeno e médio vão

O comportamento dinâmico de pontes ferroviárias de alta velocidade é um dos principais aspectos a ter em conta no dimensionamento deste tipo de estruturas. Um dos parâmetros que é mais crítico em pontes de um único vão é o relativo às acelerações máximas verticais. Valores excessivos de acelerações podem por em causa a segurança da circulação na via, nomeadamente a instabilidade do balastro e o conforto dos passageiros. Este artigo tem como objectivo apresentar o trabalho de investigação desenvolvido em pontes ferroviárias de médio vão. O recurso à identificação modal de casos de estudo permitiu desenvolver modelos de elementos finitos capazes de simular o comportamento dinâmico em situação de serviço. Por outro lado tendo como base o modelo de elementos finitos desenvolvido veículo/via-férrea ponte foi analisado a influência das irregularidades verticais da via no comportamento das pontes

Vibration assessment of railway viaducts under real traffic using bridge-track models

The main purpose of this work is to evaluate and compare the dynamic response of a ballasted single-span simply supported viaduct using available models for the track system composed by the rails, the sleepers and the ballast. The dynamic response obtained from field measurements is used to establish the dynamic characteristics of the structure and the real traffic response acceleration to be used as reference for the comparisons. For the numeric calculations two types of loading model are considered, namely the moving forces model and the interaction bridge/track/vehicle model