Establishment of a broad-spectrum marker for er1/PsMLO1 powdery mildew resistance in pea (Pisum sativum L.)

O oídio, causado pelo fungo ascomycete Erysiphe pisi Syd, é uma das doenças mais importantes que afectam a produção de ervilha (Pisum sativum L.) em Portugal e em países por todo o mundo (Sousa, 1999). Esta doença prospera em climas húmidos temperados causando perdas até 50% nas colheitas de ervilha, uma leguminosa muito importante e vastamente cultivada na Europa, sendo a quarta mais cultivada em todo o mundo (Rubiales et al., 2009; Warkentin et al., 1996).Powdery mildew caused by the biotrophic ascomycete fungus Erysiphe pisi Syd. is one the most devastating diseases of (Pisum sativum L.) with a considerable impact in seed production. So far, the most efficient genetic resistance to this disease identified is conferred by the naturally occurring or experimentally induced by chemical mutagenesis recessive state of the locus er1. Identified over 6 decades ago and genetically mapped to the Pisum sativum Linkage Group VI over 20 years ago, this gene was recently identified as a homolog of the barley (Hordeum sativum L.) powdery mildew resistance gene MLO, and renamed as PsMLO1. The broad spectrum resistance conferred by the er1/PsMLO1 locus was found to be a consequence of the loss of function of the encoded PsMLO1 protein. After the publication of the expressed sequence of this gene by another research group, we published the genomic sequence of this gene, which harbors a relatively long (TA) microsatellite sequence (SSR) in the fifth intron. SSR markers based on this highly polymorphic microsatellite can be used for marker-assisted selection in multiple pea powdery mildew resistance breeding programs involving the er1/ PsMLO1 resistance, except in the rare circumstances where the progenitor lines are monomorphic for the microsatellite sequence. The use of established SSR markers is an affordable and straightforward approach for identification and discrimination of alleles of progenitors in breeding programs, permiting the easy analysis of their inheritance among progenie

Associations of pulmonary parameters with accelerometer data

Some papers of this thesis are not available in Munin: Paper 2. Dias, A.; Gorzelniak, L.; Jorres, R.; Fischer, R.; Hartvigsen, G.; Horsch,A.: 'Assessing Physical Activity in the daily life of cystic fibrosis patients', Journal of Pervasive Computing (2012), vol. 8(6):837–844. Available at http://dx.doi.org/10.1016/j.pmcj.2012.08.001 Paper 3. Gorzelniak, L.; Dias, A.; Schultz,K.; Wittmann, M.; Karrasch, S.; Jorres, R.; Horsch,A.: 'Comparison of recording positions of physical activity in severe COPD', Journal Of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (2012), vol. 9(5):528-537. Available at http://dx.doi.org/10.3109/15412555.2012.708066 Paper 4. Dias, A.; Gorzelniak, L.; Schultz,K.;Wittmann, M.; Rudnik, J.;Jorres, R.; Horsch,A.: 'Classification of exacerbation episodes in Chronic Obstructive Pulmonary Disease patients' (manuscript) Paper 5. Ortlieb, S.; Gorzelniak, L.; Dias,A.; Schulz, H.; Horsch,A.: 'Recommendations for Collecting and Processing Accelerometry Data in Older Healthy People' (manuscript) Additional paper 1. Dias, A.; Gorzelniak, L.; Doring, A.; Hartvigsen, G.; Horsch, A.: 'Extracting Gait Parameters from Raw Data Accelerometers', Studies in Health Technology and Informatics (2011), vol. 169:445-449. Additional paper 2. Gorzelniak, L.; Dias, A.; Soyer, H.; Knoll, A.; Horsch, A.; 'Using a Robotic Arm to Assess the Variability of Motion Sensors', Studies in Health Technology and Informatics (2011), vol. 169:897-901. Additional paper 3. Chen, C.; Dias, A.; Knoll, A.; Horsch, A.: 'A Prototype of a Wireless Body Sensor Network for Healthcare Monitoring', Medical informatics in Europe (2011). Additional paper 4. Skrovseth, S.; Dias, A.; Gorzelniak, L.; Godtliebsen, F.; Horsch, A.: 'Scale-space methods for live processing of sensor data', Medical informatics in Europe (2012). Additional paper 7. Peters A, Döring A, Ladwig KH, Meisinger C, Linkohr B, Autenrieth C, Baumeister SE, Behr J, Bergner A, Bickel H, Bidlingmaier M, Dias A, Emeny RT, Fischer B, Grill E, Gorzelniak L, Hänsch H, Heidbreder S, Heier M, Horsch A, Huber D, Huber RM, Jörres RA, Kääb S, Karrasch S, Kirchberger I, Klug G, Kranz B, Kuch B, Lacruz ME, Lang O, Mielck A, Nowak D, Perz S, Schneider A, Schulz H, Müller M, Seidl H, Strobl R, Thorand B, Wende R, Weidenhammer W, Zimmermann AK, Wichmann HE, Holle R.: 'Multimorbidity and successful aging: the populationbased KORA-Age study', Zeitschrift für Gerontologie und Geriatrie (2011), vol. 44(2):41-54. Available at http://dx.doi.org/10.1007/s00391-011-0245-7In Europe it is estimated that the number of elderly people aged above 65 will have doubled by 2060. In several chronic pulmonary diseases patients can suffer recurrent exacerbation episodes that can lead to severe breathing or death. In this thesis we explore the association of physical activity to lung health parameters, focusing on cystic fibrosis and chronic obstructive pulmonary disease patients and a group of the general population. The main goals of the thesis were to assess the feasibility of classifying exacerbation episodes in cystic fibrosis and chronic obstructive pulmonary disease patients and to implement new parameters in the context of a cohort study. We conducted four distinct studies involving in total over 250 subjects. We asked them to wear a set of accelerometers, including GT3X and RT3, recording physical activity for up to 14 days. The data was processed and several features extracted that were used as inputs in three different classification algorithms: logarithmic regression, neural networks and support vector machines. We achieved an area under the curve of 67% with logarithmic regression, 83% with neural networks and 90% with support vector machines when classifying exacerbation episodes in chronic obstructive pulmonary disease. A neural network was achieved an accuracy of 85% distinguishing cystic fibrosis patients from healthy controls. We proposed, extracted and tested a large set of physical activity parameters for use in KORA-Age. The work on classification of exacerbations in COPD patients is, to our knowledge, the first attempt based on features from accelerometer data. Overall SVM showed to be the most robust classifier with an area under the curve of 90%. Nevertheless the number of patients and episodes is too low to draw definitive conclusions. The next step to classify exacerbations in COPD is to design a study with a statistically significant number of exacerbation episodes

Gold nanoprobes for molecular detection of SNPs related to lactose intolerance

Lactose intolerance is a condition that affects millions of people around the world. The current diagnosis methods have shortcomings, namely high costs and long processing times. As such, innovative detection mechanisms should be developed to allow fast, reliable, and inexpensive diagnosis in a point-of-care format. The utilization of gold nanoparticles could overcome these limitations due to their aggregation-dependent colorimetric properties. The developed work focused on their use for the diagnostic of lactose intolerance through the single nucleotide polymorphism associated with European populations (C/T -13910 LCT). Gold nanoparticles with different diameters (15 or 40 nm) were synthesized, characterized and functionalized (salt-aging or pH method). The functionalization was performed using a 5’ or 3’ thiol-modified oligonucleotide. The salt-aging method yielded better results for 15 nm gold nanoparticles, while the pH method worked better for 40 nm gold nanoparticles. The evaluation of several DNA targets through non-cross-linking method showed that anti-parallel hybridization resulted in DNA duplexes with greater stability and stronger colorimetric distinction, when compared to parallel hybridization. Cross-linking and non-cross-linking methodologies were then applied to the optimized conditions. The cross-linking method revealed that nanoprobes obtained using the 3’ thiol-modified oligonucleotide had problems with hybridization, requiring further optimization. From the non-cross-linking method, it was possible to conclude that the 40 nm nanoprobes led to better colorimetric distinction between the complementary and mutated samples (upwards of 60%) and improved statistical significance in comparison to 15 nm nanoprobes. For the tested conditions, smaller DNA targets (40 b.p.) resulted in better colorimetric distinction compared to larger DNA targets (120 b.p.). The differences seen also improved with the increase of DNA target concentration (from 0.25 up to 100 ng/μL). These results demonstrate the capabilities of 40 nm nanoprobes for detection of lactose intolerance and highlight the importance of optimizing the length and concentration of the DNA target.A intolerância à lactose é uma condição que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Os mecanismos de deteção utilizados possuem alguns aspetos que devem ser melhorados, como custos elevados e longo tempo de processamento. Assim sendo, mecanismos de deteção inovativos devem ser desenvolvidos para possibilitar um diagnóstico rápido, reprodutível e barato num formato point-of-care. A utilização de nanopartículas de ouro pode colmatar estas limitações devido às suas propriedades colorimétricas dependentes da agregação. O trabalho desenvolvido focou-se no seu uso para o diagnóstico de intolerância à lactose através do polimorfismo de base única associado a populações Europeias (C/T -13910 LCT). Nanopartículas de ouro com diferentes diâmetros (15 ou 40 nm) foram sintetizadas, caracterizadas e funcionalizadas (método salt-aging ou pH). A funcionalização foi realizada utilizando oligonucleótidos modificados com um grupo tiol a 5’ ou 3’. O método de salt-aging produziu melhores resultados para nanopartículas de ouro de 15 nm, enquanto o método de pH funcionou melhor para nanopartículas de ouro de 40 nm. A testagem de diversos alvos de DNA através do método de non-cross-linking demonstrou que hibridização antiparalela resulta em duplexes de DNA mais estáveis e com melhor distinção colorimétrica, quando comparado com hibridização paralela. Os métodos de cross-linking e non-cross-linking foram de seguida aplicadas às condições otimizadas. Os ensaios de cross-linking revelaram que as nanosondas obtidas através do oligonucleótido modificado com grupo tiol a 3’ tinha problemas com hibridização, requerendo mais otimização. Através do método non-cross-linking foi possível concluir que as nanosondas de 40 nm levaram a uma melhor distinção colorimétrica entre amostras com DNA complementar e DNA mutado (até 60 %) e uma significância estatística melhorada, quando comparado com as nanosondas de 15 nm. Para as condições testadas, alvos de DNA curtos (40 p.b.) resultaram numa distinção colorimétrica superior, quando comparado com os alvos de DNA longos (120 p.b.). As diferenças visualizadas também melhoraram com o aumento da concentração do DNA alvo (de 0.25 até 100 ng/μL). Estes resultados demonstram as capacidades das nanosondas de 40 nm para a deteção de intolerância à lactose e realçam a importância da otimização do tamanho e concentração do DNA alvo

Live betting markets efficiency: the NBA case

Several studies have been assessing the efficiency of sports betting markets, by comparing the pre-game prices with the actual outcomes of each event. While some have documented particular forms of inefficiency, as the favourite/longshot bias, an important part has been unable to reject the efficiency hypothesis, while identifying the betting volume and the event's notoriety as key factors for a market to be efficient. In this study, we seek to bridge a gap in the literature, by assessing the efficiency of betting markets as the inherent sports events are taking place. To this extent, we tested the in-play (live) betting markets efficiency of 4 NBA Finals games, by comparing, on a near second by second basis, the winning probability of the home team, implicitly expressed in its betting odds - the price element -, with a theoretical estimation of its winning probabilities - the information element -, generated through a logit regression based on a sample considering all plays and pre-game odds for the NBA seasons between 2007/2008 and 2014/2015. Our results show that, for the 4 games considered, the in-play betting markets are not efficient, as we reject the hypothesis that the difference between the price and the information element is zero. Although the testing framework and the limited set of considered games prevents us from validating the cause and persistence of our findings, we identify as possible mechanisms inducing these results the asymmetric valuation of game-related events by bettors and market rigidities preventing agents from reacting instantaneously to important events.Vários estudos têm avaliado a eficiência de mercados de apostas desportivas, comparando os preços adstritos a cada interveniente antes do jogo começar com os respetivos resultados do evento. Embora alguns documentem formas pontuais de ineficiência, como o enviesamento favorito/não-favorito, uma parte importante da literatura não rejeita a hipótese de mercados eficientes, apontando como principais factores de promoção dessa eficiência o volume de apostas e a notoriedade do evento. Este estudo procura preencher um vazio nesta literatura, avaliando a eficiência dos mercados de apostas desportivas enquanto o jogo decorre. Nesse sentido, a eficiência dos mercados de apostas em tempo real foi testada, para 4 jogos das finais da NBA, através da comparação, ao quasi-segundo, da probabilidade de vitória da equipa da casa, implícita na sua cota - o elemento preço -, com uma estimativa (teórica) da probabilidade de vitória da mesma equipa - o elemento informação -, gerada através de uma regressão logística alicerçada numa amostra que contem todos as jogadas e cotas pré-jogo das épocas compreendidas entre 2007/2008 e 2014/2015. Os resultados demonstram que, para os 4 jogos considerados, os mercados de apostas são ineficientes em tempo real, uma vez que é rejeitada a hipótese de que a diferença entre os elementos preço e informação seja zero. Apesar da metodologia de teste e do conjunto de jogos considerados impedir a validação das causas e da persistência destes resultados, identificaram-se como potenciais factores a valorização assimétrica dos eventos pelos apostadores e rigidezes de mercado que impeçam a reação imediata dos apostadores

A Característica da Inércia dos Direitos Reais: Brevíssima Reflexão sobre o Princípio da Publicidade

Este texto será publicado nos Estudos de Homenagem ao Professor Doutor Manuel Henrique MesquitaO Autor propõe uma recompreensão do princípio da publicidade dos direitos reais à luz do princípio da inércia, que oriundo da física, faz já o seu caminho nas ciências sociais e jurídicas. O Autor aponta, com algum tom crítico, o carácter extremadamente conservador do direito civil português em matéria de direitos reais, levando a que a aquisição originária da propriedade e de outros direitos reais se revele muito difícil. Assim, O que se ganha em paz social, poder-se-à perder em justiça social e em boa exploração económica do solo

A Característica da Inércia dos Direitos Reais: Brevíssima Reflexão sobre o Princípio da Publicidade

Este texto será publicado nos Estudos de Homenagem ao Professor Doutor Manuel Henrique MesquitaO Autor propõe uma recompreensão do princípio da publicidade dos direitos reais à luz do princípio da inércia, que oriundo da física, faz já o seu caminho nas ciências sociais e jurídicas. O Autor aponta, com algum tom crítico, o carácter extremadamente conservador do direito civil português em matéria de direitos reais, levando a que a aquisição originária da propriedade e de outros direitos reais se revele muito difícil. Assim, O que se ganha em paz social, poder-se-à perder em justiça social e em boa exploração económica do solo

Autonomous guided vehicles applied to industrial engineering and management studies

This article presents a framework to an Industrial Engineering and Management Science course from School of Management and Industrial Studies using Autonomous Ground Vehicles (AGV) to supply materials to a production line as an experimental setup for the students to acquire knowledge in the production robotics area. The students must be capable to understand and put into good use several concepts that will be of utmost importance in their professional life such as critical decisions regarding the study, development and implementation of a production line. The main focus is a production line using AGVs, where the students are required to address several topics such as: sensors actuators, controllers and an high level management and optimization software. The presented framework brings to the robotics teaching community methodologies that allow students from different backgrounds, that normally don’t experiment with the robotics concepts in practice due to the big gap between theory and practice, to go straight to ”making” robotics. Our aim was to suppress the minimum start point level thus allowing any student to fully experience robotics with little background knowledge

Impact of NLRP3 inflammasome inhibition on a model of Aβ-induced toxicity

Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2021Alzheimer's disease (AD) is a chronic and progressive neurodegenerative disease, considered the most common cause of dementia in the elderly population. Its rapid progression makes the quality of life of patients and their relatives/caregivers devastating. In addition, AD economic impact is very significant, as trillions of dollars are spent each year in disease care. Since its discovery in 1907, AD has been intensively studied, but no cure or effective preventive strategy has yet been discovered. At the cellular level this pathology is characterized by loss of synapses, neuronal death, intracellular neurofibrillary aggregates of Tau phosphorylated protein and extracellular peptide β amyloid (Aβ) deposition. However, several aspects of this disease are still unknown, such as the mechanisms of neuronal death induced by Aβ. Recently AD has been associated with inflammatory events, in particular the activation of a multiprotein cytoplasmic complex, NLRP3 inflammasome. This complex is involved in the activation of Caspase-1 and subsequent production of pro-inflammatory cytokines such as Interleukine-1β (IL-1β) and IL-18, and cleavage of Gasdermin D (GSDMD), associated with pyroptosis, a type of inflammatory cell death. Several studies have suggested a diarylsulfonylurea-containing small molecule, named MCC950, as a potent and selective NLRP3 oligomerization inhibitor, that does not affect the role of other inflammasomes, hence avoiding immunosuppressive effects. This project has three main objectives: 1) to establish a model of Aβ-induced toxicity in acute slices, 2) to characterize the Aβ-induced neuroinflammatory milieu in this system, and 3) to evaluate the potential protective effect of MCC950 upon Aβ impact. The work was performed in acute slices of hippocampus extracted from 7 to 8 weeks old Wistar rats, which were subsequently exposed to Aβ1-42 oligomers. Western Blot assays and Enzyme Linked Immunosorbent Assay were used to evaluate glial activation, and inflammasome priming and oligomerization. Afterwards, the effect of NLRP3 inflammasome inhibitor MCC950 was addressed, to check whether it was capable or not to prevent the Aβ1-42-induced noxious effects. Indeed, our results show that Aβ1-42 oligomers triggered the reactive phenotypes of astrocytes and microglia, in a process known as reactive gliosis, and induced inflammasome priming and activation, causing increased expression of Caspase-1 and Caspase-1-mediated processing of IL-1β, as well as the expression of the cleaved form of GSDMD, known to oligomerise in the inner side of the cell membrane, creating pores typical of cellular death by pyroptosis. On the other hand, MCC950 prevented inflammasome priming and activation and its respective correlates, namely, it decreased reactive gliosis and the expression of inflammasome-driven events, as production of active Caspase-1 and cleaved GSDMD. However, as MCC950 does not affect the inflammasome priming step, it did not influence the Aβ1-42-induced increased expression of NLRP3 protein and IL-1β. Their expression continues increased in the presence of MCC950 due to the induction of the NF-κB pathway by the Aβ1-42 oligomers. Overall results show that Aβ1-42 oligomers induce a powerful neuroinflammatory context in acute hippocampal slices, mediated by NLRP3 inflammasome, and reinforce the hypothesis that Aβ1-42 toxic species eventually lead to cellular death by pyroptosis. Moreover, this work highlighted the role of MCC950 as an effective NLRP3 inflammasome inhibitor, further strengthening its potential as a drug for AD.A doença de Alzheimer (Alzheimer’s Disease - AD) é uma doença neurodegenerativa crónica e progressiva, considerada a causa mais comum de demência na população idosa. A sua rápida progressão torna devastadora a qualidade de vida dos doentes e dos seus parentes/cuidadores. Além disso, o impacto económico da AD é muito significativo, uma vez que triliões de dólares são gastos todos os anos no tratamento da doença. Atualmente, a ideia de um fármaco único para AD é considerada utópica. À medida que o conhecimento sobre a doença aumenta, mais investigadores se apercebem de que esta é de facto consequência de uma complexa cascata de eventos com muitas redes de interações. Por esta razão, é mais provável que um tratamento futuro possa surgir de combinações de diferentes fármacos que visem pontos de controlo cruciais no desenvolvimento da doença. Desde a sua descoberta em 1907, a doença tem sido intensamente estudada, embora ainda não tenha sido descoberta nenhuma cura ou estratégia eficaz de prevenção. A nível celular, esta patologia é caracterizada pela perda de sinapses, morte neuronal, agregados neurofibrilares intracelulares de proteína Tau fosforilada e deposição extracelular do péptido β amilóide (Aβ). No entanto, vários aspetos desta doença são ainda desconhecidos, tais como os mecanismos de morte neuronal induzida por Aβ. Este trabalho baseia-se na hipótese da cascata amilóide, que considerando dados genéticos e histopatológicos, sugere que depósitos tóxicos de Aβ no cérebro desencadeia uma sequência de eventos que culminam na ativação crónica das células gliais (gliose) criando um ambiente neuroinflamatório, danificando progressivamente os neurónios, alterando a homeostase iónica, aumentando o stress oxidativo e causando eventualmente a morte generalizada das células. O hipocampo é surpreendentemente suscetível a insultos, sendo uma das áreas do cérebro mais afetadas por patologias relacionadas com o envelhecimento, como a AD. De facto, várias evidências sugerem que é a primeira região do cérebro a apresentar sinais de neurodegeneração, bem como consequentes alterações estruturais, especialmente perda de volume. Recentemente, a AD tem sido associada a eventos inflamatórios, especificamente a inflamassomas, complexos multiproteicos citosólicos que medeiam respostas imunes. Vários inflamassomas foram descritos, no entanto, o inflamassoma NLRP3 é o mais intensivamente estudado, sendo a sua ativação reconhecida como um componente central no desenvolvimento de várias doenças inflamatórias e autoimunes. Foi observada uma ativação exacerbada da via do NLRP3 nas doenças cerebrais e alguns estudos sugerem que este inflamassoma desempenha um papel fundamental na disfunção comportamental e cognitiva observada na AD, pelo que a sua inibição pode resultar em efeitos terapêuticos e/ou preventivos significativos. Este complexo está envolvido na ativação da Caspase-1 e subsequente produção de citocinas pró-inflamatórias como a Interleucina-1β (IL-1β) e a IL-18, e processamento da Gasdermin-D (GSDMD), associada à morte celular por piroptose. A piroptose é um tipo de morte celular programada, dependente da ativação de caspases inflamatórias, tais como a Caspase-1. Estudos recentes mostraram que a piroptose está associada a uma variedade de doenças neurodegenerativas devido ao seu efeito pró-inflamatório e disfunções celulares relacionadas. Morfologicamente, a piroptose é caracterizada pela formação de poros na membrana plasmática, levando à libertação de citocinas inflamatórias e outros sinais de stress celular, perpetuando assim o efeito inflamatório. A Caspase-1 promove a clivagem da proteína GSDMD, formando-se o fragmento N-terminal (GSDMD-NT), que é subsequentemente translocado para o interior da membrana plasmática, onde se conecta aos fosfatos fosfatidilinositol e fosfatidilserina, oligomerizando e originando poros. As células gliais consistem em macroglia, tais como astrócitos e oligodendrócitos, e microglia. Destas, as microglias são consideradas os macrófagos do cérebro, embora atualmente se saiba que os astrócitos também têm um papel crucial nas respostas imunitárias do sistema nervoso central. As células gliais possuem recetores de reconhecimento de padrões, como NLRP3, capazes de detetar sinais de stress ou derivados de patógenos. Existem duas principais vias de ativação do inflamassoma NLRP3: a via canónica e a via não canónica. A primeira, sobre a qual este trabalho incide, requer um sinal de priming e um sinal de ativação ou oligomerização. Nos últimos anos, vários estudos têm enaltecido o potencial de um composto, MCC950, considerado um potente e seletivo inibidor de oligomerização do inflamassoma NLRP3, que não afeta o papel de outros inflamassomas, como o NLRP1, evitando assim efeitos imunossupressores. Este projeto tem três objetivos principais: 1) estabelecer um modelo de toxicidade induzida por Aβ em fatias agudas de hipocampo, 2) caracterizar o meio neuroinflamatório induzido por Aβ, e 3) avaliar o potencial efeito protetor do MCC950 sobre o impacto de Aβ. O estudo foi realizado em fatias agudas de hipocampo obtidas de ratos Wistar com idades compreendidas entre 7 a 8 semanas, que foram subsequentemente expostas a oligómeros de Aβ1-42. Os ensaios de Western Blot (WB) e de Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) foram utilizados para avaliar a ativação glial, as etapas de priming e oligomerização do inflamassoma, e a ocorrência de morte por piroptose. Posteriormente, foram avaliados os efeitos do inibidor do inflamassoma NLRP3, MCC950, para verificar a sua capacidade de contrariar os efeitos nocivos induzidos por Aβ1-42. Os nossos resultados indicam que Aβ1-42 induziu o priming e a ativação do inflamassoma NLRP3, desencadeando consequentemente o fenótipo reativo de astrócitos e microglia, num processo conhecido como gliose, e aumentando a produção de IL-1β, bem como a expressão da forma clivada de GSDMD, conhecida por migrar para o lado interno da membrana celular, criando poros e conduzindo a morte celular por piroptose. Por sua vez, o inibidor seletivo do inflamassoma NLRP3, MCC950, impediu a ativação do inflamassoma e o seu impacto, diminuindo a gliose, e a expressão da Caspase-1 ativa e da GSDMD clivada. Contudo, uma vez que o MCC950 não afeta a etapa de priming do inflamassoma, as expressões das proteínas NLRP3 e IL-1β não foram influenciadas, continuando aumentadas na presença do inibidor devido à ativação da via NF-κB pelos oligómeros de Aβ1-42. Os níveis de Caspase-1 e GSDMD-NT foram reestabelecidos na presença de MCC950, confirmando que o inibidor impediu a oligomerização do inflamassoma, afetando a conversão da pro-Caspase-1 em Caspase-1 ativa, e consequentemente a clivagem da GSDMD. Finalmente, os níveis do domínio ASC, inalterados pelos oligómeros de Aβ1-42, não sofreram alterações na presença do MCC950. Com a oligomerização do inflamassoma impossibilitada, o processamento e libertação de citocinas pró-inflamatórias ficaram comprometidos. Por esta razão, na presença do MCC950 é inibida a ativação da via NF-κB em astrócitos e prevenida a conversão para o fenótipo neurotóxico A1. O MCC950 não só impediu a ocorrência de astrogliose, como também a ativação da microglia. Os resultados revelaram que o MCC950 conduziu à diminuição significativa da expressão do marcador de microglia reativa CD68, induzida pelos oligómeros de Aβ1-42. Sumariamente, os resultados deste trabalho demonstram que Aβ1-42 induz uma poderosa resposta neuroinflamatória, mediada pelo inflammasoma NLRP3, e reforçam a hipótese de que os oligómeros tóxicos de Aβ originam a morte celular por piroptose. Além disso, foi realçado o papel do MCC950 como um inibidor eficaz do inflamassoma NLRP3, capaz de impedir os efeitos da sua ativação e reforçando assim o seu potencial terapêutico. Avanços científicos recentes relativos ao desenvolvimento de técnicas não invasivas para a deteção in vivo de depósitos de Aβ, permitem que a doença seja detetada antes de esta se começar a manifestar. Neste contexto, a administração preventiva de MCC950 poderá ser decisiva para impedir a perda celular causada por processos inflamatórios nocivos, evitando, consequentemente, o aparecimento de sintomas. À medida que o conhecimento sobre a doença aumenta, mais claro é o facto de que AD é resulta de uma complexa cascata de eventos com muitas redes de interações. Por esta razão, é provável que uma abordagem farmacológica futura surja da combinação de diferentes medicamentos que visem pontos de controlo cruciais para o desenvolvimento da doença

Detection and limits of detection of minor chemical species in Solar System’s atmospheres

Tese de Mestrado, Física (Cosmologia e Astrofísica), 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO estudo de espécies químicas minoritárias em atmosferas do tipo terrestre fornece informação sobre a química, a dinâmica e a evolução das atmosferas com o tempo (Encrenaz [15]). O dióxido de enxofre (SO2) e a água (H2O) contribuem para a formação da espessa camada de nuvens de ácido sulfúrico que cobre o planeta Vénus. Presentemente, não se sabe ainda qual é a fonte de abastecimento de dióxido de enxofre existente na atmosfera. Sabemos que a sua abundância varia no espaço e no tempo com um fator que varia entre 5 e 10 (Encrenaz et al. [17]). Desta forma, é importante medir o perfil de composição vertical desta espécie e sua variabilidade na atmosfera (Vandaele et al. [68]). A fosfina (PH3) e o metano (CH4) são espécies minoritárias que são potenciais bioassinaturas, quer isto dizer que a deteção destas espécies pode identificar a existência de vida no presente ou no passado num planeta. Em detalhe, as espécies mencionadas são exemplos de bioassinaturas gasosas, isto é, espécies que são um produto direto ou indireto do metabolismo de organismos (Schwieterman et al. [59], Sousa-Silva et al. [61]). Na Terra, sabemos que a fosfina apenas é produzida por processos biológicos ou por processos antropogénicos, embora em Júpiter e Saturno já se tenha detetado fosfina. Contudo, a fosfina nos gigantes gasosos forma-se naturalmente em condições de alta temperatura e pressão (T ∼ 1000 K, P ∼ 1kbar) (Irwin [32]), que não se encontram em Vénus. Torna-se, portanto, fundamental procurar e estudar estas espécies em corpos do Sistemas Solar como forma de preparação para a sua procura nas atmosferas dos exoplanetas. Greaves et al. [29] reportou a deteção da presença de fosfina na atmosfera de Vénus, em particular no topo das nuvens, estimando uma abundância de cerca de 20 ppb, através de observações no submilímetro da transição dos 1.123 mm, com o radio-observatório ALMA (Atacama Large Milimeter Array) e o telescópio JCMT (James Clerk Maxwell Telescope). Encrenaz et al. [20] constringiu um limite superior para a abundância de fosfina em Vénus de 5 ppb, através de observações no IR do instrumento TEXES (Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph), por volta dos 951-956 cm−1 . A abundância de fosfina proposta por ambos estes estudos é muito elevada comparada com aquela estimada por modelos atuais, que consideram reações foto-químicas e de estado-estacionário na atmosfera, superfície, nuvens e subsuperfície. Fontes a partir de volcanismo, relâmpagos e meteoritos foram descartadas. A abundância estimada por modelos é quatro ordens de grandeza inferior àquela proposta pelas observações acima. Desta forma, uma futura confirmação da deteção de fosfina em Vénus pode ser indicativo de processos geoquímicos desconhecidos em atuação ou de uma presença biológica em Venus (Greaves et al. [29]). Giuranna et al. [26] reportou a história confirmação independente da deteção de metano em Marte, através de observações por volta dos 3018 cm−1 (3.31 µm), correspondente a uma abundância estimada de 15.5 ppb, usando o instrumento PFS (Planetary Fourier Spectrometer) a bordo da missão Mars Express (MEx). O local onde a deteção foi feita foi na região da cratera Gale, contudo ainda não se conhece qual o processo físico de produção do metano e qual a sua origem. Tanto uma reação geoquímica como origem biológica são possibilidades a considerar com atenção (Giuranna et al. [26]). Os instrumentos NOMAD SO (Nadir and Occultation for Mars Discovery) e ACS (Atmospheric Chemistry Suite) na missão ExoMars procuraram detetar linhas de absorção de metano cobrindo um vasto intervalo de latitudes e longitudes, por volta dos 3029 cm−1 (3.30 µm) e dos 3049 cm−1 (3.28 µm). Contudo a procura teve um resultado negativo. De modo a desvendar a origem e evolução das atmosferas planetárias é feito o estudo dos rácios isotópicos nas atmosferas planetárias, isto é, o rácio de abundâncias entre isópotos leves e pesados de um mesmo elemento. Em particular, o rácio da abundância do deutério para a abundância da água, o D/H, e o estudo da sua variabilidade temporal e espacial é importante para estudar a perda de atmosfera com o tempo e a evolução da abundância de água nas atmosferas de planetas do tipo telúrico (de Bergh [6], Encrenaz et al. [19]). Vénus tem um D/H ∼ 157-240 D/H (Terra) (Fedorova et al. [21]), mais elevado comparando com o mesmo rácio para a Terra e para Marte. Duas razões possíveis avançadas para explicar esta diferença são o fluxo no UV superior que chega ao topo da atmosfera de Vénus em comparação com aquele que chega ao topo da atmosfera da Terra e a elevada temperatura que se encontra na superfície de Vénus. Estes dois fatores contribuem para a perda de átomos de hidrogénio na alta atmosfera em maior quantidade do que os de deutério, devido à massa inferior do primeiro em comparação com a do segundo, resultando num aumento geral do D/H (Donahue and Hodges [11]). Usando o PSG (Planetary Spectrum Generator) (Villanueva et al. [69]), uma ferramenta de transferência radiativa disponível online, comparei simulações de espetros planetários com observações, com o objetivo de identificar e constringir a abundância de espécies químicas minoritárias nas atmosferas de Vénus, Marte e Júpiter. Em Vénus, foi feita a deteção de linhas de absorção de dióxido de enxofre e a sua abundância foi estimada em cerca de 120 ppb, através da comparação das simulações com observações no IR do espectrógrafo TEXES no IRTF (Infrared Telescope Facility), por volta dos 7.4 µm (Encrenaz et al. [17]). Este valor é semelhante àquele obtido por Encrenaz et al. [19], cerca de 50-100 ppb. A fosfina não foi detetada na comparação das simulações com observações do TEXES (Encrenaz et al. [20]), por volta dos 10.5 µm, resultado este idêntico ao de Encrenaz et al. [16]. Esta não-deteção está associada à presença de uma banda telúrica de absorção de água, presente na mesma zona do espetro onde seria de esperar vermos uma linha de absorção de fosfina, por volta dos 955.26 cm−1 . Esta não-deteção não implica que não existe fosfina em Vénus, mas implica que de modo a confirmarmos a sua presença em Vénus mais observações dedicadas terão de ser feitas, em especial no IR onde a fosfina tem várias bandas de absorção. Em Marte, reproduzi com sucesso a deteção positiva e a deteção negativa do metano efetuadas pelo instrumento PFS da MEx (Giuranna et al. [26]) e pelo instrumento NOMAD SO da ExoMars (Webster et al. [72]), respetivamente, feitas por volta dos 3.3 µm. Estes dois resultados parecem contraditórios, contudo há que considerar a existência de uma possível variabilidade temporal e espacial da abundância do metano na atmosfera de Marte, possivelmente resultante da dinâmica e química dessa mesma atmosfera, que está a ser estudada neste momento. Em Júpiter, reanalisei observações do ISO (Infrared Space Observatory) (Encrenaz et al. [16]), por volta dos 7-12 µm, comparando com simulações. Detetei a presença de uma banda de emissão de metano e de bandas de absorção de metano deuterado (CH3D), da fosfina e do amoníaco (NH3). Fiz uma primeira estimativa da abundância destas espécies minoritárias na atmosfera de Júpiter. As abundâncias estimadas para o metano e o metano deuterado foram, respetivamente, (2.8−3.0)×10−3 e 1.23−1.37×10−7 . Por fim, uma determinação do D/H em Vénus, Marte e Júpiter foi obtida, através de uma comparação entre simulações e observações no IR feitas pelo CHFT (Canada-Hawai-France Telescope) (de Bergh et al. [7]), pelo observatório SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) (Encrenaz et al. [18]) e pelo observatório ISO (Encrenaz et al. [16],Lellouch et al. [40]), respetivamente. Em Marte, o valor obtido foi D/H ∼ 5.9 D/H (Terra), e é semelhante ao valor obtido por Encrenaz et al. [18], D/H ∼ 3.4-4.8 D/H (Terra). Em Vénus e Júpiter, as estimativas obtidas foram D/H ∼ 107 D/H (Terra) e D/H (H2) ∼ (1.8-2.4) ×10−5 , respetivamente. Estes valores são compatíveis com D/H = 80-160 D/H (Terra), obtido por de Bergh et al. [7], e com D/H (H2) = (1.9-2.6) ×10−5 , obtido por Lellouch et al. [40], respetivamente. Em suma, o PSG provou ser uma ferramenta eficaz para a procura de espécies químicas minoritárias em vários planetas do Sistema Solar, bem como espécies com interesse astrobiológico como o metano e a fosfina.The study of minor chemical species in terrestrial planets atmospheres can teach us about the chemistry, dynamics and evolution of the atmospheres through time (Encrenaz [15]). The detection of phosphine or methane in terrestrial planets is a potential biosignature, such that it can pinpoint the presence of life on a planet, if detected in chemical disequilibrium amounts (Schwieterman et al. [59], Sousa-Silva et al. [61]). Therefore, the search for these elements on the Solar System is an important step to later apply the same techniques to exoplanetary atmospheres. To study atmospheric depletion and the evolution of water abundance on the atmospheres of terrestrial planets, the estimation of the D/H ratio and its spatial and temporal variability is used (de Bergh [6],Encrenaz et al. [20]). This thesis reports on the use of a tool called the Planetary Spectrum Generator (PSG) (Villanueva et al. [69]), a radiative transfer suite, with the goal of simulating observations of Venus, Mars and Jupiter searching for minor chemical species. For Venus, sulphur dioxide absorption lines were detected and its abundance constrained, by comparing simulations with observations by the Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph (TEXES), around 7.4 µm (Encrenaz et al. [17]). Phosphine was not detected in the comparison between simulation and TEXES IR observations, around 10.5 µm (Encrenaz et al. [19]). For Mars, both a positive and a negative detection of methane were reproduced, by simulating IR observations by, respectively, the Mars Express (MEx) (Giuranna et al. [26]) and ExoMars missions (Webster et al. [72]), around 3.3 µm. For Jupiter, the detection of ammonia, phosphine, deuterated methane and methane was done as well as a first constraint on the abundance of these species, by comparing simulations with IR observations by the Infrared Space Observatory (ISO), around 7-12 µm (Encrenaz et al. [16]). On Venus and Mars, an estimate of the deuterium to hydrogen ratio (D/H) was obtained, by comparing simulations with observations by the Canada-Hawai-France Telescope (CFHT) (de Bergh et al. [7]), around 2.34-2.43 µm, and by the Echelon Cross Echelle Spectrograph (EXES) (Encrenaz et al. [18]), around 7.19-7.23 µm, respectively