Microbiology of membrane bioreactors for wastewater treatment: a molecular approach

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering and Technology Sciences, Biotechnology.Water is a natural resource essential for life maintenance of the human kind and the ecosystems found in Nature. Currently the natural resources of water are increasingly exhausted with the constant water demand. Biological wastewater treatment processes are green, economic and efficient ways to remove pollutants from wastewater and recycle the water back into the environment. Membrane bioreactors (MBRs) in the last two decades have gained special attention due to the small footprint and the high quality of the treated effluent, helping meeting the requirements of increasingly stricter legislations. MBRs combine the activated sludge process with membrane filtration and have specific features that likely affect the microbial structure and ecophysiology.(...

Intervenção psicomotora e perturbações do espetro do autismo, Centro de Apoio ao Desenvolvimento Infantil (CADIn)

Mestrado em Reabilitação PsicomotoraO presente relatório descreve a prática profissional desenvolvida no Centro de Apoio ao Desenvolvimento Infantil (CADIn), no âmbito do Ramo de Aprofundamento de Competências Profissionais do mestrado em Reabilitação Psicomotora, durante o ano letivo 2013/2014. Reflete o trabalho desenvolvido principalmente junto de crianças e jovens com Perturbações do Espetro do Autismo (PEA), centrando-se na Intervenção Psicomotora quer individual, quer em grupo. As PEA caracterizam-se por défices em vários domínios, principalmente ao nível da interação social e comunicação e comportamentos repetitivos e estereotipados, variando segundo o nível de gravidade e consequente acompanhamento. A Intervenção Psicomotora é uma abordagem que, através de atividades específicas, estruturadas e lúdicas, permite ao indivíduo o seu desenvolvimento holístico, desenvolvendo a cognição, a motricidade, a comunicação, o comportamento, bem como o estabelecimento de uma relação mais adequada com os outros e com o meio envolvente. O relatório é dividido em Enquadramento Institucional, Enquadramento da Prática Profissional e Realização da Prática Profissional abordando-se, de uma forma mais detalhada, três estudos de caso (dois individuais e um de grupo)

Development and design of scaffolds for skin repair

As feridas crónicas, tais como as úlceras de pressão ou úlceras diabéticas, são lesões que falham o seu processo de cicatrização normal. Até ao momento não existe cura para este problema de saúde que afeta milhões de pessoas em todo o mundo, trazendo graves consequências para o doente, os seus cuidadores e para os sistemas de saúde a nível mundial. Nos últimos anos, a engenharia de tecidos tem vindo a desenvolver estratégias de produção de scaffolds que permitam mimetizar a matriz extracelular, e que promovem a adesão e proliferação celular e, deste modo, estimulam a cicatrização das feridas. Uma das técnicas mais utilizadas é o electrospinning. Esta técnica produz nanofibras com elevada uniformidade e é uma técnica simples, flexível e versátil. O objetivo deste trabalho é assim, fazer uma revisão bibliográfica dos diferentes biopolímeros que podem ser utilizados com esta técnica, quais as suas vantagens e os estudos que têm vindo a ser realizados. Também foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre a fisiopatologia das feridas, uma breve descrição da técnica de electrospinning e os respectivos parâmetros relevantes. Da pesquisa bibliográfica efetuada, é possível concluir que existem vários biopolímeros que podem ser utilizados tais como: colagénio, gelatina, quitosano, fibrinogénio, fibronectina, ácido hialurónico, celulose e alginato. Os estudos revelaram bons resultados tanto ao nível das propriedades físico-químicas, como da eficácia in vitro e in vivo, com um aumento da proliferação celular e rapidez na cicatrização da ferida.Chronic wounds, such as pressure ulcers or diabetic ulcers, are injuries that fail during their normal healing process. To date, there is no cure for this health problem that affects millions of people worldwide, with serious consequences for the patient, their caregivers and health systems worldwide. In recent years, tissue engineering has been developing scaffold production strategies that mimic the extracellular matrix promoting cell adhesion and proliferation and, thus, stimulate wound healing. One of the most used techniques is electrospinning. This technique forms nanofibers with high uniformity and is a simple, flexible and versatile technique. The main objective of this work is to make a bibliographic review of the different biopolymers that can be used with this technique, what are their advantages and the studies that have been carried out. A bibliographic research was also carried out on the pathophysiology of wounds, a brief description on the electrospinning technique as well as which parameters affect it. From the bibliographic research carried out, it is possible to conclude that there are several biopolymers that can be used which show promise such as: collagen, gelatin, chitosan, fibrinogen, fibronectin, hyaluronic acid, cellulose and alginate. Studies have shown good results both in terms of physical-chemical properties and in vitro and in vivo with an increase in cell proliferation and speed in wound healing.Com o patrocínio da Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa

Decoding gait phases from neural activity in rat

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017Introdução. A assistência médica prevista em casos de traumatismo na medula espinhal é escassa, o que em conjunto com a incapacidade de autorregeneração do sistema nervoso central, implica que a recuperação após trauma seja lenta e muitas vezes impossível. O conceito de uma interface cérebro-espinhal aparece quando exploramos o potencial da estimulação elétrica epidural como técnica de restauração da locomoção após trauma na medula espinhal. Esta técnica já provou ser eficaz em macacos, porém não em ratos. O modelo do rato é significativamente diferente, especialmente quando consideramos a complexidade da sua organização neuronal. Partindo desta problemática procurámos descobrir se é possível decodificar fases da marcha a partir da atividade neuronal em ratos. Este projeto foi desenvolvido durante um estágio de seis meses no laboratório de Gregoire Courtine, localizado no EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne), Suíça. Este laboratório especializa-se em neuro-reabilitação e neuro-regeneração. Ao longo desta dissertação será feita a análise e discussão deste projeto. Revisão da literatura. A marcha humana é produzida por uma série de contrações de músculos extensores e flexores a um ritmo predeterminado. Duas fases podem ser identificadas, uma fase de apoio seguida de uma fase de balanço. Os mecanismos que controlam a locomoção ainda não são completamente conhecidos, e a maioria da evidência encontrada surge de estudos realizados em modelos animais. No entanto, podem fornecer alguma orientação. Atualmente, sabe-se que não é necessário controlo supra-espinhal para produzir o ritmo básico da marcha, e que este padrão pode ser gerado por circuitos neuronais que existem na medula espinhal. Porém, várias estruturas do cérebro controlam e regulam as variantes da marcha em situações que envolvem uma marcha mais precisa e criteriosa. Os propriocetores musculares também têm um papel importante neste processo. Contudo considera-se que a marcha de um ser humano está mais dependente de um controlo cerebral. O córtex motor tem um papel de supervisão durante o decorrer da marcha e é a estrutura com o maior nível de abstração em termos da sua atividade elétrica, comparativamente a outras estruturas envolvidas na marcha. Apresenta muita atividade, especialmente quando um movimento requer a ativação de vários grupos musculares. Aquando de uma lesão espinhal, técnicas de reabilitação como a fisioterapia e a estimulação elétrica são utlizadas com algum grau de sucesso. Geralmente, o foco da reabilitação encontra-se em readquirir alguma qualidade de vida e destreza motora por parte do doente. No entanto nos casos em que a gravidade da lesão é tal que não existem células neuronais que mantenham qualquer ligação da espinhal medula as perspetivas de reabilitação tornam-se significativamente inferiores. Técnicas que potenciem a plasticidade neuronal e técnicas que viabilizem a regeneração neuronal devem ser então exploradas. A interface cérebro-espinhal utiliza a estimulação elétrica neuronal, controlando o seu ritmo, recorrendo a primitivas descodificadas de atividade neuronal que identificam momentos específicos do ciclo da marcha. Procuramos então obter uma prova de conceito, de que é possível obter variáveis discretas de locomoção a partir de atividade neuronal usando o modelo do rato. Métodos. A área que é conhecida por codificar informações sobre a locomoção no rato é o córtex sensoriomotor primário. Esta informação é transmitida através do caminho descendente do córtex sensoriomotor através da medula para os nervos eferentes que acionam os grupos musculares necessários na locomoção, garantindo a flexão e a extensão faseadas dos membros inferiores. Nos casos onde há uma lesão na medula espinhal e subsequente paralisia dos membros inferiores, a gravidade dos danos neuronais impedem a transmissão do sinal. O objetivo da interface cérebroespinal é capturar a atividade neuronal relacionada com a locomoção implantando uma matriz de microeléctrodos de 32 canais no córtex sensorimotor primário direito e usando métodos de classificação para prever momentos específicos do ciclo da marcha, que neste caso foram: o aplanamento e o impulso do pé. A nomenclatura usada para estes dois momentos foi de foot strike e foot off , respetivamente. Dois ratos fêmeas da raça Lewis designados por r263 e r328 receberam o implante cortical. Após o tempo de recuperação recomendado pós-cirurgia, prosseguimos com os ensaios, que consistiam na execução de aproximadamente um metro e meio de caminhada quadrupede. Um sistema de captura e análise de movimentos tridimensionais (Vicon Motion Systems®) foi utilizado para gravar as variáveis cinemáticas e o vídeo. No total, considerámos vinte e quatro sessões para r263 e trinta e uma sessão para r328. Após a análise das variáveis obtidas pelo sistema Vicon, extraímos o tempo real dos dois momentos do ciclo da marcha: foot strike e foot off. Os potenciais de campo locais (LFPs) obtidos durante os ensaios foram processados de modo a obter três componentes diferentes do signal: uma no domínio do tempo (LPC), e outras duas no domínio das frequências (TRFT-low and TRFT-high). Primeiramente, o sinal sofreu common average re-referencing e os ensaios e canais anormais foram removidos. Depois, para obtermos a LPC aplicamos um filtro Savitzky-Golay de segunda ordem. As outras duas componentes foram obtidas através da utilização de uma transformada de Fourier. A identificação da banda de frequência de TRFT-high e TRFT-low foi feita olhando para os valores de SNR ( Signal-to-noise ratio ). Para r263 TRFT-high estava entre os 3 e 15 Hz e TRFT-low entre os 39 e os 747 Hz. Para r328 TRFT-high estava entre os 3 e 21 Hz e TRFT-low entre os 105 e os 693 Hz. No final, para cada evento (foot strike, foot off e baseline) um total de 93 características foram extraídas sendo usadas para treinar um classificador de análise discriminante regularizado. Usando o método de validação cruzada, treinamos diferentes classificadores com diferentes combinações de parâmetros e selecionámos os valores de informação mútua como preditor do modelo que seria o ótimo. Toda a análise relativa à atividade neuronal foi feita com o auxílio do software Matlab®. Resultados & Discussão. Dos três componentes de sinal extraídos, TRFT-low demonstrou possuir a informação mais relevante em torno do momento de cada evento. O valor mais alto de informação mútua obtido para eventos relativos ao lado esquerdo da marcha foi de 0,617, considerando 1 o máximo. Relativamente aos eventos do lado direito, o desempenho do algoritmo foi 25-30% mais baixo, comparativamente. Facto este que pode ser justificado visto que o implante foi colocado no córtex sensório-motor direito. A continuação deste trabalho, requer mais ensaios e se possível num maior número de ratos. Conjuntamente, um algoritmo mais sofisticado e com uma maior precisão deve ser estudado. Também é importante continuar os esforços no sentido de perceber a dinâmica neuronal e de que maneira todos os sistemas se integram para garantir funções motoras num estado saudável de modo a otimizar a abordagem terapêutica em patologias que comprometem estes sistemas. Conclui-se dizendo que a ideia de uma interface cérebroespinal revela-se viável usando o modelo do rato, uma vez que é possível descodificar primitivas de marcha utilizando a atividade neuronal registada a partir do córtex sensório-motor. No entanto, isto foi apenas o primeiro passo no desenvolvimento de uma interface cérebroespinal completamente funcional.Introduction. Clinical assistance when it comes to nerve damage and spinal cord trauma falls short, and rehabilitation and recovery can sometimes be impossible due to the inability to self-regenerating. The brain spinal interface (BSI) is a concept that arises when exploring epidural electrical stimulation as a potential technique that is able to restore locomotion after a spinal cord injury. BSI’s in monkeys and humans have already been proven successful, however not in rats. The rat model is significantly different from the other ones, especially when it comes to its neural organization and complexity. For this reason we searched for proof that it is also possible to decode gait phases from neural activity in rat. This thesis was originated from the work done in a six month internship in Gregoire Courtine laboratory, based in Switzerland. Background. In rats the area that is known to encode information about movement is the primary sensorimotor cortex. This information is passed on through the descending neural pathway in the medulla and then on to the efferent nerves that trigger the necessary muscle groups that enforce motion and ensure time specific flexion and extension. In case of a spinal cord injury and subsequent lower limbs paralyses, the nerves are severed in such a way that this signal is lost. The BSI aims to capture gait related neural activity by implanting a 32-channel microelectrode array (Tucker-Davis Technologies (TDT), Alachua, FL, USA) in the right sensorimotor cortex and use classification methods to obtain quantitative prediction outputs. For the purposes of this thesis these outputs were the conditions of foot strike and foot off. Methods. We implanted two female Lewis rats designated by r263 and r328 and used a dedicated motion capture system (Vicon Motion Systems®) to record 3D kinematics and video. After sufficient recovery time after the surgery we proceeded to do the overground recordings. Each recording session consisted of one rat performing a full length runway walk walking quadrupely. We had 24 sessions for r263 and 31 for r328. From the Vicon files we extracted the real time of left foot off and left foot strike. The data sets containing the neural activity were pre-processed, and at the end we preserved 31 channels and extracted three different signal components (LPC, TRFT-low, TRFT-high). For each event (left foot off, left foot strike and baseline) we had a total of 93 extracted features that were used to train a regularized discriminant analysis classifier. Using cross-validation we trained different classifiers using different combinations of model parameters and choose the mutual information values to be our predictor for the optimum detection model. Results & Discussion. From the three extracted signal components, the TRFT-low showed the most information around the time of the event. The highest mutual information value found was of 0.617, considering that 1 was the highest possible number. We also built a decoder for predicting right side events, however it had a performance around 25-30 percent lower, comparatively to the left side prediction. This is justified by the fact that the implant was placed on the right sensorimotor cortex. The idea of a BSI, proves to be feasible on the rat model since it is possible to decode gait primitives using neural activity recorded from the sensorimotor cortex

Aproveitamento do bivalve invasor Corbicula fluminea enquanto potencial remediador de efluentes de lagar de azeite

Olive oil is considered one of the main food ingredients in the Mediterranean countries, and its worldwide production is predominant in this region. Despite its paramount economic and gastronomic importance, the olive oil industry poses some environmental concerns due to olive oil mill wastewaters (OOMW) produced as a result of the extraction process. OOMW are composed by complex mixtures of organic compounds, including polyphenols. The recognized toxicity of these compounds, the high volumes of wastewaters generated in short periods of time due to the seasonality of the process, and, at last, the inexistence of an effective treatment to these wastewaters renders OOMW an actual and current environmental issue. Through the years, several chemical and biological treatments have been developed to reduce both the colour and toxicity of these effluents, however, a solution that completely meets these criteria has not been found yet. Therefore, it is relevant to test new treatment approaches, and the opportunity of using the filtration and accumulation capabilities of some bivalves has been raised as the rational for the present studies. Thus, the main objective of the present dissertation was to explore the viability of the Asian clam, Corbicula fluminea as a remediation agent of OOMW through the characterisation of its potential as a filter-feeder, and the potential of its shells as a biosorbent biomaterial. C. fluminea is a recognized freshwater invasive bivalve worldwide outside its native range in Eastern Asia. Despite its high dispersion and consequent negative environmental impacts, its capacity of filtering, tolerate and bioaccumulate some contaminants may render the Asian clam an interesting option as a bioremediation agent. Results show that living C. fluminea were able of significantly removing a fraction of organic contaminants of this wastewater, significantly reducing its environmental toxicity according to the results of bioassays performed with indicator species. This removal inversely corresponded to changes in the molecular composition of the soft body and the shells, the results suggesting further that a relevant part of the removed compounds may have been deposited through the production of pseudofaeces. When applied per se, the clam shells do not appear to have significant capacity to remove compounds from OOMW. The bioremediation potential of this bivalve would be further valued as its industrial use compensates, to a certain extent, the deleterious effects and economic losses associated with both its invasive nature in freshwater ecosystems and its biofouling activity in waterdependent industries.O azeite é considerado um dos principais produtos alimentares típicos da gastronomia mediterrânea, pelo que a sua produção alimentar é particularmente elevada nesta região. Apesar da sua importância económica e gastronómica, a indústria do azeite suscita algumas preocupações ambientais no que diz respeito aos efluentes, vulgarmente conhecidos por águas ruças, resultantes do processo de extração. As águas ruças são constituídas por misturas complexas de compostos orgânicos, entre os quais se destacam os polifenóis. A reconhecida toxicidade destes compostos, para além dos elevados volumes de efluentes gerados em curtos períodos de tempo devido à sazonalidade da produção de azeite e, por último, à inexistência de um tratamento efetivo para estes efluentes, torna as águas ruças num problema ambiental atual. Ao longo dos anos, vários tratamentos químicos e biológicos têm sido desenvolvidos para reduzir tanto a toxicidade como a cor destes efluentes, no entanto ainda não foi encontrada uma solução que satisfaça completamente estes critérios. Neste contexto, é relevante testar novas abordagens de tratamento, tendo sido identificada a possibilidade de usar a capacidade de filtração e acumulação de alguns bivalves para o efeito. Assim, o objetivo central da presente dissertação foi explorar a viabilidade de Corbicula fluminea como agente remediador de efluentes de lagar de azeite através da caracterização do seu potencial enquanto biofiltrador e do potencial adsorvente das suas conchas. A amêijoa asiática C. fluminea é um reconhecido bivalve invasor de sistemas de água doce, estando disperso um pouco por todo o mundo. Apesar da sua elevada dispersão e consequentes impactos ambientais negativos, a sua elevada capacidade filtradora e a sua tolerância e capacidade bioacumuladora de alguns contaminantes torna-a numa opção interessante enquanto potencial agente biorremediador. Os resultados mostram que a amêijoa asiática, quando utilizada viva, foi efetivamente capaz de remover uma fração significativa de contaminantes orgânicos deste efluente, levando a uma diminuição significativa da sua toxicidade ambiental, conforme resultados de bioensaios efetuados com espécies indicadoras. A esta remoção corresponderam inversamente alterações na composição molecular do corpo mole e das conchas, sugerindo os resultados ainda que poderá haver sedimentação de compostos promovida pela produção de pseudofezes. Quando aplicadas isoladamente, as conchas parecem não ter capacidade significativa de remoção de compostos do efluente. O potencial biorremediador deste bivalve seria adicionalmente valorizável já que o seu aproveitamento a nível industrial colmata, em certa medida, os efeitos nefastos e prejuízos económicos associados à sua natureza invasora em ecossistemas de água doce, e infestante em indústrias dependentes deste recurso.Mestrado em Toxicologia e Ecotoxicologi

Bankruptcy forecasting models civil construction

JEL Sistema de Classificação: G33 (Falência – Liquidação) e C53 (Estimação e Previsão de Modelos - Modelos de Simulação)O termo insolvência é uma das palavras mais ouvidas hoje em dia quando falamos da actual crise económica. Consiste na impossibilidade da empresa fazer face aos seus compromissos perante os seus credores, isto é, a impossibilidade de liquidar as suas dívidas. O risco de falência pode estar relacionado com factores internos e externos à empresa (qualidade de gestão, concorrência, capacidade de financiamento). Segundo dados existentes, em 1932 Fitzpatrick foi o primeiro a estudar este tema, e desde essa época, vários teóricos aperfeiçoaram os modelos de previsão já existentes. Recorrendo a dados contabilísticos foram criados métodos para prever estas situações, é o caso do modelo LOGIT, um modelo análise logística. Este estudo tem como objectivo aferir qual a probabilidade de uma empresa entrar em situação de insolvência com base nas empresas solventes no mesmo sector (construção civil), durante o período de 2000 a 2012. Para tal, vai utilizar-se uma amostra de empresas falidas e não falidas e um conjunto de rácios económico-financeiros calculados através dos balanços e demonstração de resultados das empresas em análise. Esta análise financeira calculada por meio dos índices surge da necessidade de avaliar o quão saudável a empresa está financeiramente, auxiliando os investidores, credores e administradores na predição de situações favoráveis ou dificuldades económicas. Vão ser utilizados oito rácios, dois quais, apenas quatro (ROE, ROA, Profit Margin e Coverage Index) se mostraram estatisticamente significativos com base na análise feita pelo modelo LOGIT. O modelo estimado, consegue prever correctamente 92.86% dos casos de solvência/insolvência.Insolvency is one of the most common terms heard today when the current economic crisis is brought up. It can be defined as the inability of the company to deal with the responsibilities they have towards its creditors, in other words, the inability to pay its debts. The risk of bankruptcy can be a result of internal and external factors, such as quality of managements, competitors and financing capacity. According to data from 1932, Fitzpatrick is the first one to study this topic. Since then, many researchers have made improvements on the forecasting model. Using accounting data methods were created to predict these bankruptcy situations. One of these methods is the Logit model, a model of techniques of logistic analysis. This study aims to assess the probability of insolvency based on solvent companies in the same sector (construction) during the period 2000 to 2012. For this, it will use a sample of bankrupt and non-bankrupt firms and a set of economic and financial ratios. These ratios are calculated from the data balance sheets and income statements of the companies under analysis. This financial analysis, which is calculated using the ratios, is necessary to evaluate how healthy the company is financially, therefore assisting investors, creditors and managers when predicting favorable situations or economic difficulties. Based on the ratios used and looking for the results of the Logit Model, just four ratios remain statistically significant (ROE, ROA, Profit Margin and Coverage Index). The estimated model can predict correctly 92.86% of the cases of solvency / insolvency

Benefícios do consumo regular de pescado para a saúde humana

Trabalho Complementar apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de licenciada em Ciências da NutriçãoO presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise do estado da arte sobre os benefícios do consumo regular de pescado na saúde humana. São apresentados e discutidos alguns pontos-chave relacionados com o consumo de pescado, como por exemplo qual o papel dos ácidos gordos da série ómega-3 na saúde humana. Esta dissertação teve como base uma revisão bibliográfica dos trabalhos científicos existentes na literatura atual, e que focam a influência do pescado na saúde humana. Como motores de pesquisa foram usadas as plataformas PubMed e ScienceDirect. Os artigos foram selecionados através do uso de distintas palavras-chave: Saúde, Pescado e Benefícios. Com este trabalho foi possível caracterizar com detalhe a componente nutricional passível de ser fornecida através do consumo de pescado. Particular ênfase é dada ao facto do pescado fornecer uma dieta rica e equilibrada em proteínas, lípidos, vitaminas e minerais. O impacto do consumo de pescado na saúde assume as mais diversas formas. Em particular o ómega-3, existente no pescado, são essenciais para o adequado crescimento e desenvolvimento dos seres humanos, em particular para mitigar os efeitos de doenças crónicas. É apresentada, com base em diferentes fontes, a dosagem ideal de ómega-3, tendo em linha de conta os diferentes tipos de pescado. A especificidade do consumo de pescado para mitigar o efeito de patologias crónicas é discutido e particularizado para aquelas com maior prevalência, como por exemplo a doença cardiovascular. Não menos importante é o impacto que os ómega-3 têm sobre o período de gestação e nos primeiros anos de vida, sendo por isso dedicada uma secção deste trabalho à discussão do tema, na qual é identificada uma clara influência deste constituinte nos períodos em causa. Por último é enfatizada a influência do consumo de pescado no saudável envelhecimento da população. Em suma parece existir um claro benefício do consumo programado de pescado na saúde do ser humano. Fundamentada em diferentes fontes e estudos, é identificável uma clara vantagem no consumo das doses recomendadas de pescado desde o período da gestação, passando pelos primeiros anos de vida, até ao estágio de envelhecimento do ser humano. Estes benefícios, em particular associados à existência de ómega-3 e outros constituintes como por exemplo o selénio, são facilmente traduzíveis no mitigar dos efeitos de diferentes patologias crónicas que podem afetar o ser humano, e até na melhoria das capacidades cognitivas nos primeiros tempos de vida.The main purpose of this work was to perform an analysis of the benefits of the regular fish consumption on human health. Some key aspects related to the seafood consumption, such as omega-3's role in human health are presented and further discussed. It was based on a literature review of scientific papers focusing on the influence of fish consumption on human health. PubMed and ScienceDirect platforms were the main research engine sources used. The scientific papers were selected through the use of different keywords, such as: health, seafood and benefits. It was possible to characterize the nutritional component that can be provided through fish consumption, and particular emphasis is given to the fish's ability to provide a balanced diet on proteins, lipids, vitamins and minerals. The impact of fish consumption on health assumes the most diverse forms. In particular omega-3, existing in fish, is essential for proper growth and development of humans. Based on different sources, the optimal dosage of omega-3, considering the different types of seafood, was defined. The specificity of the fish consumption to mitigate the effect of chronic pathologies, such as the cardiovascular disease, is also discussed. The impact that the omega-3 has over the period of pregnancy and the first years of life is of high relevance, and a section is therefore dedicated to the discussion of this topic. Finally, it is emphasized the influence of fish consumption in a healthy ageing. In summary a clear benefit in a balanced fish consumption for the health improvement of human beings was found. Based on different sources and studies, a clear advantage in the consumption of recommended doses of seafood since pregnancy, through the first years of life to the aging stage of the human being was identifiable. These benefits, particularly related to the existence of omega-3 and other constituents, such as selenium, are important to mitigate the effects of various chronic diseases that may unsettle humans, and even in improving the cognitive skills during the first years of life.N/

A strategy to overcome the drug resistance in epilepsy

The resistance to antiepileptic drugs (AEDs) remains a major unsolved therapeutic problem, which affects 30-40% of patients with epilepsy. The overexpression of multidrug efflux transporters, as the P-glycoprotein (P-gp), at the level of the blood-brain barrier of epileptic patients has been suggested as a key mechanism underlying the refractory epilepsy. Bearing this in mind, efforts have been made to search for therapeutically useful P-gp inhibitors. In an attempt to find potent and safer P-gp inhibitor drugs, a particular emphasis has been given to flavonoid compounds. Actually, apart from their potential value as P-gp inhibitors, these phytochemical compounds have been recognised as having a panoply of important pharmacological properties like anti-inflammatory, antioxidant, antitumoral, antimicrobial, antiviral, hormonal and even anticonvulsant effects. Taking this into account, the purpose of the present thesis was to conduct a comprehensive in vitro and in vivo evaluation of the potential of flavonoids as P-gp inhibitors, but also to explore a strategy of flavonoid/AED combined therapy as a possible approach to overcome the P-gp–mediated pharmacoresistance in epilepsy. This project involved the development and validation of appropriate and reliable bioanalytical techniques to support the accomplishment of the intended studies. Thus, high-performance liquid chromatography methods coupled with diode array detection (HPLC-DAD) were properly validated for the quantification of the target AEDs and some of their main metabolites in cell culture samples and in rat plasma and brain matrices. An additional HPLC-DAD technique was also developed to quantify several AEDs and metabolites in human plasma, which has shown to be a useful tool for the therapeutic drug monitoring in the clinical practice. According to the results of a set of in vitro assays, five out of eleven flavonoids tested, namely baicalein, (-)-epigallocatechin gallate [(-)-EPG], kaempferol, quercetin and silymarin demonstrated to have an interesting potential in inhibiting the P-gp activity. These promising flavonoids also promoted a significant increase in the intracellular accumulation of the AEDs carbamazepine (CBZ), oxcarbazepine (OXC) and phenytoin (PHT) and their active metabolites carbamazepine-10,11-epoxide (CBZ-E) and licarbazepine (LIC) in the Madin-Darby canine kidney cell line transfected with the human multidrug resistance-1 gene which encodes the human P-gp (MDCK-MRD1), showing up as important drug candidates to overcome the AED-resistance. Actually, excluding LTG, all the AEDs tested (CBZ, OXC and PHT) as well as their active metabolites (CBZ-E and LIC) were found to be P-gp substrates in the MDCK-MDR1 cells. Additionally, CBZ, CBZ-E, LIC, LTG, OXC and PHT promoted a statistically significant decrease of the intracellular concentration of rhodamine 123 (a classic P-gp probe substrate), suggesting an inducer effect on the functional activity of P-gp. An assessment of the potential synergic effects of baicalein, (-)-EPG, kaempferol, quercetin and silymarin on the P-gp inhibition was also performed, firstly in in vitro conditions and then in in vivo experiments. Indeed, when compared to their individual activity, some dual flavonoid combinations exhibited an increased potential in inhibiting the P-gp in the in vitro assays. Moreover, the dual combinations of (-)-EPG/silymarin and kaempferol/baicalein demonstrated a great potential in enhancing the intracellular accumulation of CBZ, OXC and PHT and their metabolites CBZ-E and LIC in the MDCK-MDR1 cells and such effects were comparable to those promoted by verapamil (the standard P-gp inhibitor). The effect of the combination of (-)-EPG/silymarin was also tested in transport assays of LIC (P-gp substrate) through MDCK-MDR1 cells mounted in Ussing chambers; as expected, this combination of flavonoids increased the apparent permeability coefficient of LIC. Overall, these in vitro findings were further supported by in vivo results. In fact, after the pretreatment of male Wistar rats with silymarin an increasing in the plasma concentrations of the studied AEDs (CBZ, OXC and PHT) was observed. Nevertheless, it should be highlighted that the main effects induced by silymarin were found on the OXC pharmacokinetics, for which was found a statistically significant increase in the peak plasma concentration (50%) and in the extent of systemic exposure (41%), having a direct impact on the drug concentrations reached in the brain. On the other hand, the use of dual combinations of (-)-EPG/silymarin on the inhibition of the activity of P-gp was also evaluated in vivo in Wistar rats, being noticeable the synergic potential of (-)-EPG/silymarin combinations in enhancing the degree of systemic exposure to OXC and LIC (a pharmacologically active metabolite of OXC), and it occurred in a comparable extent to that observed for verapamil (positive control). Indeed, the pretreatment of male Wistar rats with dual silymarin/(-)-EPG combinations originated peak plasma concentrations of OXC similar to those achieved in the presence of verapamil. Moreover, the effects promoted by silymarin/(-)-EPG combinations on the magnitude of systemic drug exposure were also reflected in the corresponding drug levels attained in the brain (biophase). Hence, according to our findings, it seems that the flavonoid/AED combined therapy can be thought as a promising approach that should continue to be exploited in order to overcome the P-gp–mediated pharmacoresistance. The availability of this in vitro and in vivo information also adds support to the efflux transporter hypothesis in explaining the pharmacoresistant epilepsy. Considering all its intrinsic potential and indisputable properties, the flavonoid-type compounds may emerge as an alternative to the available P-gp inhibitors for a prospective management of patients with drug-refractory epilepsy.A epilepsia é uma das doenças neurológicas crónicas mais comuns e tem um grande impacto negativo na qualidade de vida dos doentes, sendo de extrema importância os esforços continuados para desenvolver novos fármacos antiepiléticos e novas abordagens terapêuticas. Contudo, apesar dos avanços significativos alcançados nos últimos anos, os fenómenos de farmacorresistência associados aos fármacos antiepiléticos são provavelmente um dos principais problemas no que diz respeito à terapêutica da epilepsia, afetando 30-40% dos doentes. De facto, esta situação tem proporcionado um ímpeto crescente para o desenvolvimento de abordagens terapêuticas inovadoras e mais eficazes. A sobreexpressão de transportadores de efluxo de fármacos, como a glicoproteína-P (P-gp), ao nível da barreira hematoencefálica, tem sido sugerida como um dos principais mecanismos subjacentes à epilepsia refratária. Desta forma, vários esforços têm sido realizados no sentido de descobrir e desenvolver inibidores da P-gp que sejam úteis de um ponto de vista terapêutico. No entanto, as múltiplas desvantagens apresentadas pelas primeiras gerações de inibidores da P-gp demonstraram a necessidade de encontrar agentes mais potentes e mais seguros, tendo sido dado um ênfase especial nos últimos anos a compostos flavonoides. Além do seu interesse potencial como inibidores da P-gp, uma panóplia de outras propriedades farmacológicas importantes têm sido atribuídas a estes compostos fitoquímicos, entre as quais, por exemplo, efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes, antitumorais, antimicrobianos, antivirais, hormonais e, mesmo, anticonvulsivantes. Tendo em consideração todos estes aspetos, a presente tese teve como principal objetivo realizar uma avaliação abrangente, in vitro e in vivo, do papel potencial dos flavonoides como inibidores da P-gp, e também explorar uma estratégia de terapia combinada de flavonoides/fármacos antiepiléticos como possível abordagem para superar a farmacorresistência verificada na epilepsia. Este projeto envolveu o desenvolvimento e validação de técnicas bioanalíticas apropriadas e fiáveis para apoiar a execução dos estudos pretendidos. Neste contexto, métodos de cromatografia líquida de alta eficiência acoplados à deteção por fotodíodos (HPLC-DAD) foram devidamente desenvolvidos e validados para a quantificação dos fármacos antiepiléticos alvo de interesse e de alguns dos seus principais metabolitos em amostras de cultura celular e em matrizes de plasma e cérebro de rato. Uma técnica adicional de HPLC-DAD foi também desenvolvida para a quantificação de vários fármacos antiepiléticos e metabolitos em plasma humano, constituindo uma ferramenta útil para apoiar a monitorização terapêutica destes fármacos na prática clínica. De acordo com os resultados obtidos num conjunto de ensaios in vitro, cinco dos onze flavonoides testados, nomeadamente, a baicaleína, a (-)-epigalocatequina galato [(-)-EPG], o kaempferol, a quercetina e a silimarina demonstraram ter um potencial interessante na inibição da atividade da P-gp. Estes flavonoides promoveram também um aumento significativo da acumulação intracelular dos fármacos antiepiléticos carbamazepina (CBZ), oxcarbazepina (OXC) e fenitoína (PHT), e dos seus metabolitos ativos carbamazepina-10,11-epóxido (CBZ-E) e licarbazepina (LIC), na linha celular Madin-Darby canine kidney, transfetada com o gene de resistência a múltiplos fármacos 1 (MDR1) que codifica para a P-gp humana (MDCK-MRD1), evidenciando-se como candidatos promissores para reverter a resistência associada aos fármacos antiepiléticos. Além disso, com exceção da lamotrigina (LTG), todos os fármacos antiepiléticos testados (CBZ, PHT e OXC), assim como os seus respetivos metabolitos ativos (CBZ-E e LIC), demonstraram ser substratos da P-gp neste modelo celular. Adicionalmente, a CBZ, CBZ-E, LIC, LTG, OXC e PHT promoveram uma diminuição significativa nas concentrações intracelulares de rodamina 123 (um substrato “sonda” clássico da P-gp), o que sugere um efeito indutor, mediado pelos próprios fármacos e metabolitos, da atividade funcional da P-gp. Reconhecendo-se as várias propriedades biológicas atribuídas aos flavonoides e tendo-se em consideração que misturas complexas de flavonoides são consumidas diariamente na nossa dieta, não se poderá ignorar o seu potencial farmacológico sinérgico. Neste sentido, foi concretizada uma avaliação dos potenciais efeitos sinérgicos da baicaleína, (-)-EPG, kaempferol, quercetina e silimarina relativamente à inibição da P-gp, primeiro in vitro e depois in vivo. Na verdade, comparativamente aos resultados individuais obtidos, algumas combinações duais de flavonoides apresentaram um potencial acrescido para inibição da P-gp in vitro. Além disso, algumas dessas combinações, nomeadamente (-)-EPG/silimarina e kaempferol/baicaleína, proporcionaram um aumento substancial da acumulação intracelular de CBZ, OXC e PHT, bem como dos seus metabolitos CBZ-E e LIC, na linha celular MDCK-MDR1, sendo estes efeitos comparáveis aos obtidos com o verapamilo, inibidor de referência da P-gp. Assim, enquanto os flavonoides baicaleína, (-)-EPG, kaempferol, quercetina e silimarina testados individualmente aumentaram em 1,2 a 31 vezes a acumulação intracelular dos fármacos antiepiléticos e metabolitos ativos considerados nas células MDCK-MDR1, as combinações duais desses flavonoides permitiram alcançar aumentos de cerca de 1,5 a 76 vezes. Adicionalmente, o efeito da combinação da (-)-EPG com a silimarina foi também avaliado em ensaios de transporte com a LIC (substrato da P-gp) através de uma monocamada de células MDCK-MDR1 montadas em câmaras de Ussing; como esperado, esta combinação aumentou o coeficiente de permeabilidade aparente da LIC. Em geral, os resultados dos estudos in vitro foram suportados pelos resultados dos estudos in vivo. De facto, após pré-tratamento de ratos Wistar machos com silimarina observou-se um aumento nas concentrações plasmáticas dos fármacos antiepiléticos alvo (CBZ, OXC e PHT). No entanto, é de ressaltar que os principais efeitos induzidos pela silimarina foram notados na farmacocinética da OXC, para a qual foi observado um aumento estatisticamente significativo na sua concentração plasmática máxima (50%) e na sua extensão de exposição sistémica (41%), tendo tais efeitos um impacto direto nas concentrações farmacológicas alcançadas no cérebro. Por outro lado, o uso de combinações duais de (-)-EPG/silimarina na inibição da atividade da P-gp foi também avaliado in vivo em ratos Wistar, sendo evidente o potencial sinérgico destesdois flavonoides no aumento do grau de exposição sistémica à OXC e LIC (metabolito farmacologicamente ativo da OXC), o que ocorreu numa extensão comparável à observada para o verapamilo (controlo positivo). De facto, o pré-tratamento de ratos Wistar com combinações de silimarina/(-)-EPG originou concentrações plasmáticas máximas de OXC semelhantes àquelas obtidas na presença do verapamilo. Além disso, os efeitos promovidos pelas combinações de silimarina/(-)-EPG no que diz respeito à magnitude da exposição sistémica ao fármaco foram também refletidos nos níveis de OXC e LIC alcançados no cérebro (biofase). Assim, de acordo com os nossos resultados, a terapia combinada de flavonoides/fármacos antiepiléticos pode ser considerada como uma abordagem promissora que deve continuar a ser explorada no sentido de superar a farmacorresistência mediada pela P-gp. A disponibilidade desta informação resultante de ensaios in vitro e in vivo contribui também para apoiar a hipótese do envolvimento de transportadores de efluxo, em particular da P-gp, na condição de epilepsia farmacorresistente. Considerando todo o seu potencial intrínseco e propriedades biológicas indiscutíveis, os compostos de tipo flavonoide podem então emergir como uma alternativa aos inibidores da P-gp disponíveis para um tratamento prospetivo dos doentes com epilepsia refratária.The experimental work presented in this thesis was carried out at the Health Sciences Research Centre, Faculty of Health Sciences, University of Beira Interior (CICS-UBI) and at the Center for Neuroscience and Cell Biology (CNC), University of Coimbr

Incidence of myocardial injury in patients submitted to carotid endarterectomy: a systematic review

INTRODUÇÃO Lesão miocárdica após cirurgia não cardíaca (MINS) está associada a maiores taxas de mortalidade e de eventos adversos cardiovasculares major a curto e longo prazo em doentes submetidos a endarterectomia carotídea (CEA). No entanto, a sua incidência ainda não é clara neste subgrupo de doentes. Neste sentido, esta revisão sistemática com meta-análise visa determinar a incidência de MINS em doentes submetidos a CEA. MATERIAIS E MÉTODOS Três bases de dados eletrónicas MEDLINE, Scopus e Web of Science foram utilizadas para procurar estudos que avaliassem a ocorrência de MINS no período pós-operatório de doentes submetidos a CEA. A incidência de MINS foi agrupada por meta-análise de efeitos aleatórios, com exploração de fontes de heterogeneidade por meta-regressão. Adicionalmente, a incidência de MINS relativa a subgrupos de doentes (anestesia geral vs. regional) foi analisada. A avaliação da qualidade dos estudos foi realizada utilizando National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) Study Quality Assessment Tool for Observational Cohorts and Cross-Sectional Studies e Risk of Bias 2 tools. RESULTADOS Vinte estudos foram incluídos, com um total de 117.933 participantes. Quatro desses eram ensaios clínicos randomizados controlados (RCT), sendo os restantes estudos de coorte. Todos os estudos observacionais apresentavam um risco de viés global alto, excetuando Pereira Macedo et al. Três desses tinham população repetida, pelo que só os dados do estudo mais recente foram considerados. Por outro lado, todos os RCT tinham um risco de viés global baixo. Em doentes submetidos a anestesia regional, a incidência de MINS em estudos primários variava entre 2% e 15,3%, comparando com 0-42,5% para anestesia geral. A incidência meta-analítica de MINS após CEA foi de 6,3% [95% CI 2,0%-10,6%], mas foi observada heterogeneidade severa (I2 = 99,1%). CONCLUSÃO MINS aparenta ser relativamente comum em doentes submetidos a CEA. A heterogeneidade severa observada aponta para a necessidade de estudos adicionais maiores adotando definições de MINS consistentes e valores de corte equivalentes.BACKGROUND Myocardial injury following noncardiac surgery (MINS) is associated with higher mortality and major adverse cardiovascular event rates in the short- and long-term in patients undergoing carotid endarterectomy (CEA). However, its incidence is still unclear in this subset of patients. Therefore, this systematic review with meta-analysis aims to determine the incidence of MINS in patients undergoing CEA. MATERIALS AND METHODS Three electronic databases MEDLINE, Scopus, and Web of Science were used to search for studies assessing the occurrence of MINS in the postoperative setting of patients undergoing CEA. The incidence of MINS was pooled by random-effects meta-analysis, with sources of heterogeneity being explored by meta-regression. Additionally, the incidence of MINS regarding subgroups of patients (general anesthesia vs. regional anesthesia) was also analysed. Assessment of studies' quality was performed using National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) Study Quality Assessment Tool for Observational Cohorts and Cross-Sectional Studies, and Risk of Bias 2 tools. RESULTS Twenty studies were included, with a total of 117,933 participants. Four of them were randomized controlled trials (RCT), while the remaining were cohort studies. All observational cohorts had an overall high risk of bias, except for Pereira Macedo et al. Three of them had repeated population, thus only data from the most recent one was considered. On the other hand, all RCT had an overall low risk of bias. In patients under regional anesthesia, the incidence of MINS in primary studies ranged between 2% and 15.3%, compared to 0-42.5% for general anesthesia. The meta-analytical incidence of MINS after CEA was of 6.3% [95% CI 2.0%-10.6%], but severe heterogeneity was observed (I2 = 99.1%). CONCLUSION MINS appears to be relatively common among patients undergoing CEA. The observed severe heterogeneity points to the need for further larger studies adopting consistent definitions of MINS and equivalent cut-off values