O papel da hiperglicemia na patogênese das complicações crônicas do diabetes mellitus tipo 1 (DM1) está bem estabelecido; um dos mecanismos propostos para explicar seus efeitos deletérios é o aumento da formação dos produtos finais de glicação avançada (AGEs). Os AGEs alteram irreversivelmente a estrutura de macromoléculas, comprometendo sua função biológica. Além disso, a interação com receptores para AGE (RAGEs) favorece vias de transdução de sinal que culminam na geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). Um segundo tipo de receptor de AGEs, o AGER1 contrapõe-se à toxicidade dos AGEs, graças ao estímulo à atividade antioxidante e à redução do estresse inflamatório. Uma enzima de potencial interesse é a sirtuína 1, uma desacetilase que desempenha importante papel na resposta ao estresse e a compostos tóxicos e que parece ter sua atividade diminuída no DM, sendo negativamente modulada pelos AGEs. O sistema tiorredoxina (TXN) é um dos principais sistemas antioxidantes endógenos; a TXN é capaz de interagir com várias proteínas, tal como a TXN interacting protein (TXNIP), implicada na patogênese do DM e de suas complicações. Há poucos estudos na literatura abordando a expressão de receptores de AGEs e sua associação com complicações crônicas microvasculares no DM1. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a expressão do mRNA dos genes que codificam o RAGE (AGER), o AGER1 (DDOST), a sirtuína 1 (SIRT1) e a TXNIP (TXNIP) pela técnica de reação em cadeia da polimerase após transcrição reversa em tempo real (RT-qPCR) em células linfomononucleares de sangue periférico de portadores de DM1 com diferentes graus de comprometimento microvascular (retinopatia diabética [RD], neuropatia autonômica cardiovascular [NAC] e nefropatia diabética [ND]). Os resultados dos genes-alvo foram normalizados pela média da expressão de dois genes controles endógenos (beta 2 microglobulina e beta actina). A expressão dos genes-alvo também foi quantificada em uma população de indivíduos controles não diabéticos (n=26, 80% do sexo feminino, idade mediana de 30 anos). Um total de 150 portadores de DM1 foi classificado em dois grupos distintos: Grupo A: pacientes sem complicações crônicas microvasculares e/ou com RD não proliferativa leve (n=68; 61,7% do sexo feminino; idade de 33 anos; idade ao diagnóstico de 12 anos; duração do DM1 de 19 anos; HbA1c de 8,1%; dados expressos em mediana) e Grupo B: pacientes com pelo menos uma das complicações microvasculares (RD não proliferativa moderada/ grave ou RD proliferativa e/ou NAC e/ou ND; n=82; 66% do sexo feminino; idade de 33 anos; idade ao diagnóstico de 11 anos; duração do DM1 de 21 anos; HbA1c de 8,2%). Fumantes não foram incluídos no estudo. As diferenças entre os grupos foram analisadas por Teste de Mann-Whitney e as correlações entre as variáveis contínuas foram avaliadas pelo teste de Spearman. Comparando-se o grupo de portadores de DM1 com o grupo controle, observou-se uma diminuição na expressão de DDOST (p=0,01) e um aumento na expressão de TXNIP (p < 0,001) no grupo DM1. Nas análises da diferença de expressão por complicação microvascular, a expressão relativa de TXNIP foi maior nos grupos A e B versus o grupo controle (p=0,01 e p=0,04, respectivamente); nos pacientes com a presença de RD não proliferativa moderada/grave e proliferativa (n=44) e naqueles com ausência de RD ou com RD não proliferativa leve (n=86) (p=0,0012 e p=0,01, respectivamente) em relação ao grupo controle; nos pacientes sem NAC (n=104) e com NAC (n=46) (p=0,03 e p=0,04, respectivamente) versus o grupo controle e por fim, em relação à taxa de filtração glomerular (TFGe) estimada, tanto os pacientes com valores <60 mL/min como aqueles com valores < 60 ml/min apresentaram maior expressão de TXNIP em relação ao grupo controle (p=0,01 e p=0,005, respectivamente). Os pacientes com ND (n=44) também apresentaram menor expressão relativa do gene DDOST (p=0,031) quando comparados aos pacientes sem ND (normoalbuminúricos, n=107) e ao grupo controle (p=0,011); os pacientes com TFGe <60 mL/min também apresentaram menor expressão de DDOST em relação ao grupo controle (p=0,03) Observou-se ainda uma correlação positiva da expressão de SIRT1 com a do AGER (? Spearman=0,51; p < 0,0001) e do DDOST (? Spearman=0,51; p < 0,0001). A expresssão de TXN correlacionou-se positivamente com a expressão de TXNIP (? Spearman=0,65; p < 0,0001), de SIRT1 (? Spearman=0,41; p < 0,0001) e de DDOST (? Spearman=0,23; p 0,004). Em um subgrupo de 30 portadores de DM1, observou-se que aqueles que consomem uma dieta rica em AGE têm maior expressão relativa de AGER (RAGE) (p=0,03). A expressão aumentada de TXNIP nas células linfomononucleares é afetada pelas anormalidades metabólicas que cursam com o DM1, mas não refletem a presença das complicações microvasculares. Por outro lado, a expressão do gene que codifica o AGER1 parece refletir o acometimento renal, já que está diminuída nos pacientes com ND e naqueles com TFGe < 60 mL/min/1,73m2 / The role of hyperglycemia in the pathogenesis of chronic complications of type 1 diabetes (T1D) is well established; one of the mechanisms proposed to explain its deleterious effects is the increased formation of advanced glycation end products (AGEs). AGEs irreversibly alter macromolecule structure, compromising its biological function. In addition, AGEs interact with its specific receptor RAGE (encoded by AGER) leading to the generation of reactive oxygen species (ROS). The AGER1 receptor (encoded by DDOST) counteracts RAGE signaling by stimulating cellular antioxidants and reducing inflammatory stress. An enzyme of potential interest is sirtuin 1, a deacetylase that plays an important role in the response to stress and to toxic compounds that may have their activity decreased in diabetes, being negatively modulated by AGEs. The Thioredoxin (TXN) system is a major endogenous antioxidant system; TXN is able to interact with several proteins, such as TXN interacting protein (TXNIP), implicated in the pathogenesis of diabetes and its complications. There are few studies addressing the expression of AGEs receptor and its association with microvascular chronic complications in T1D. The objectives of this study were to evaluate mRNA expression of the genes encoding RAGE (AGER), AGER1 (DDOST), sirtuin 1 (SIRT1) and TXNIP (TXNIP) (quantitative RT-PCR with the use of TaqMan probes) in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of T1D patients with diferent degrees of microvascular complications (retinopathy [DR], cardiovascular autonomic neuropathy [CAN] and nephropathy [DN]). The results of the target genes were normalized by the mean expression of two housekeeping genes (beta 2-microglobulin and beta actin). A total of 130 patients with T1D was sorted into two groups: Group A: patients without microvascular chronic complications or presenting mild non-proliferative DR (n = 68; 61.7% female; age 33; age at diagnostic 12; DM1 duration of 19 years, HbA1c 8.1%, data expressed as median), and Group B: patients with at least one of microvascular complication (moderate/severe non-proliferative DR or proliferative DR or CAN or ND; n = 82; 66% female; age 33 years; age at diagnosis of 11 years; duration of T1D of 21 years, HbA1c 8.2%; data expressed as median). Smokers were excluded from the study. Differences between groups were analyzed by Mann-Whitney test and correlations between continuous variables were assessed using Spearman\'s test. T1D patients presented, respectively, higher and lower relative expression of TXNIP (p<0.001) and DDOST (p=0.01) in comparison to the control group. In the analyses considering diabetes complications, TXNIP expression was higher in Groups A and B (p=0.01 and p=0.04, respectively) versus the control group. Patients with proliferative or moderate/severe non-proliferative DR (n=44) and also patients with mild non-proliferative DR or without DR (n=86) presented higher TXNIP expression versus the control group (p=0.0012 and p=0.01, respectively). Patients without (n=104) and with (n=46) CAN presented higher TXNIP expression than the control group (p=0.03 and p=0.04, respectively); finally, concerning estimated glomerular filtration rate (eGFR), both the group of patients with values <60 mL/min and < 60 ml/min presented higher TXNIP expression versus the control group (p=0.01 and p=0.005, respectivamente). Patients presenting DN (n=44) had a lower DDOST expression in comparison to patients without DN (n=107) (p=0.031) and to the control group (p=0.011); patients with eGFR <60 mL/min also presented a lower expression of DDOST in comparison to the control group (p=0.03). A positive correlation was observed between expression of SIRT1 and AGER (? Spearman=0=51; p < 0.0001) and between expression of SIRT1 and DDOST (? Spearman=0,51; p < 0.0001). The expression of TXN positively correlated with the expression of TXNIP (p Spearman=0.65; p < 0.0001), SIRT1 (p Spearman=0.41; p < 0.0001) and DDOST (p Spearman=0.23; p 0.004). In a subgroup of 30 T1D patients, a higher expression of the gene encoding RAGE was observed in those patients consuming a diet enriched in AGEs (p=0.03). Expression of TXNIP in PBMC is affected by the metabolic abnormalities of T1D but does not reflect the presence of microvascular complications while expression of the gene encoding AGER1 seems to reflect diabetic kidney impairment since it is decreased in patients with DN and in patients with an eGFR < 60 mL/min/1.73m2

INTRODUÇÃO: O edema macular difuso é uma importante causa de baixa visual em portadores de diabetes mellitus. O tratamento clássico deste tipo de retinopatia consiste na fotocoagulação, entretanto, esta terapêutica é ineficaz em muitos casos. Neste trabalho, avaliou-se a eficácia do uso intravítreo da triancinolona acetonida associada à fotocoagulação com laser de argônio no tratamento do edema macular difuso diabético. Esta associação terapêutica foi comparada com o uso isolado de cada tratamento. MÉTODOS: Neste estudo, realizado entre junho de 2005 e setembro de 2006, foram estudados 30 pacientes diabéticos clinicamente controlados e portadores de edema macular difuso. Estes pacientes foram alocados de forma aleatória e proporcional em um dos seguintes grupos de tratamento: (1) fotocoagulação macular em grade com laser de argônio; (2) aplicação intravítrea de 4 mg de triancinolona acetonida; (3) associação dos itens anteriores. O seguimento foi realizado em intervalos pré-determinados de um dia, uma semana e mensalmente, até completar 6 meses. Foram analisados os parâmetros: acuidade visual corrigida LogMAR; espessura macular central e volume macular total medido pela tomografia de coerência óptica; e pressão intra-ocular aferida pelo tonômetro de Goldmann. RESULTADOS: A fotocoagulação com laser não reduziu de forma estatisticamente significativa a espessura macular central (p=0,0862) e o volume macular total (p=0,11). Esta redução foi significativa e estatisticamente semelhante nos outros dois grupos (p<0,001). Todos os grupos apresentaram melhora da acuidade visual (p=0,003), entretanto, o grupo que recebeu a associação do laser com a triancinolona intravítrea, obteve maior percentagem de pacientes com ganho de 10 ou mais letras de visão no quarto e quinto mês de seguimento (p=0,026; p=0,034). A pressão intra-ocular elevou-se em 5 mmHg ou mais em 12 pacientes, sendo seis no grupo submetido apenas a triancinolona e os outros seis no grupo que recebeu a associação de tratamento (p<0,001).Todos estes casos foram bem controlados com colírio de maleato de timolol 0,5%. CONCLUSÕES: O uso simultâneo da fotocoagulação com a triancinolona intravítrea proporcionou maior ganho de linhas de visão do que o uso isolado de cada tratamento. A fotocoagulação com laser foi a única terapia que não reduziu de forma significativa a espessura e o volume macular total e, também, foi a única que não apresentou casos de hipertensão ocular durante o seguimento. / INTRODUCTION: The diffuse macular edema is an important cause of visual impairment in diabetic subjects. Laser photocoagulation is the main treatment for this disorder, however, it is not effective in a large number of patients. In this study, we evaluated the efficacy of intravitreal use of triamcinolone acetonide combined with laser photocoagulation for the treatment of diffuse diabetic macular edema and we compare it with either laser alone or intra-vitreal triancinolone. METHODS: In this study, performed between june 2005 and september 2006, we studied 30 well controlled diabetic patients with diffuse macular edema. These patients were randomly divided into the following treatment groups: (1) macular grid photocoagulation; (2) intravitreal injection of 4 mg of triamcinolone acetonide; (3) combination of the two previous therapies. Follow up was scheduled at predetermined intervals of one day, one week and monthly until completion of six months. The following parameters were analyzed: LogMAR best corrected visual acuity; central macular thickness and total macular volume measured by ocular coherence tomography; and intraocular pressure assessed by Goldman\'s tonometer. RESULTS: Grid photocoagulation did not significantly reduce the central macular thickness (p=0,0862) or the total macular volume (p=0,11). On the other side, this reduction was significant and statistically similar in the others two groups (p<0,001). All groups improved the mean visual acuity (p=0,003), however, the group that received the association treatment had a higher percentage of patients gaining 10 or more letters at the fourth and fifth month of follow up (p=0,026; p=0,034). A rise in 5 or more mmHg in intraocular pressure was observed in 12 patients; half of them was in the triamcinolone group and the other half was in the group that received combined therapies (p<0,001). These cases with elevated intraocular pressure were well controlled with timolol maleate 0,5% drops. CONCLUSION: The simultaneous use of photocoagulation and intravitreal triamcinolone provided a higher gain of visual lines than the isolated use of each treatment. The laser photocoagulation was the only therapy that did not significantly reduce the macular volume and the macular thickness, however, it was also the only one that did not present cases of ocular hypertension during follow up.

INTRODUÇÃO: O tratamento padrão estabelecido pelo Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS) para retinopatia diabética proliferativa (RDP), com ou sem edema macular clinicamente significativo (EMCS), é a panfotocoagulação com laser. Essa forma de tratamento reduz o risco de perda visual, mas não proporciona ganho de visão. O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos do acetonido de triancinolona associado à panfotocoagulação na RDP. MÉTODOS: Realizou-se um ensaio clínico randomizado, prospectivo e aberto com portadores de RDP bilateral e simétrica, submetidos à panfotocoagulação com laser em ambos os olhos. Portadores de EMCS foram tratados com fotocoagulação focal na região macular no primeiro episódio da panfotocoagulação. A injeção intravítrea de acetonido de triancinolona (4 mg/0,1 ml) foi administrada aleatoriamente em um dos olhos (grupo estudo), após último episódio da laserterapia, e o contralateral foi adotado para comparação (grupo controle), sendo seguidos por 6 meses. Os parâmetros adotados para avaliar os efeitos terapêuticos foram: acuidade visual com melhor correção óptica (tabela do ETDRS), medidas de espessura central e de volume macular por meio da tomografia de coerência óptica e taxa de sangramento (hemorragia pré-retiniana ou vítrea). As potenciais complicações da droga foram avaliadas durante o seguimento (pressão intra-ocular, catarata, endoftalmite e pseudo-endoftalmite). RESULTADOS: Foram incluídos 28 (vinte e oito) indivíduos com diabetes melito tipo 2. Quanto ao EMCS, 22 olhos apresentaram no grupo estudo e 23, no grupo controle (p= 0,317). A média de idade foi de 61,36 ± 5,77 anos, com predominância do sexo ferminino (57,1%). A maioria era portadora de hipertensão arterial sistêmica (82,1%) e usuária de insulina (75,0%). Não houve diferença significante nas médias de número de disparos da panfotocoagulação e da fotocoagulação na região macular entre os grupos. Quanto à acuidade visual, o grupo estudo apresentou pior acuidade antes do tratamento em relação ao grupo controle (p= 0,040), não havendo diferença significativa na primeira semana do tratamento. Durante o seguimento, o grupo estudo evoluiu com melhora na acuidade visual no primeiro (p< 0,001), no terceiro (p< 0,001) e no sexto meses (p< 0,001) em relação ao controle. Em relação às medidas de espessura central e de volume macular, os grupos não apresentaram diferença significativa antes do tratamento, no entanto, o grupo estudo apresentou medidas significativamente menores na primeira semana, no primeiro, no terceiro e no sexto meses em relação ao controle. Quanto à taxa de sangramento, 9 olhos (32,1%) do grupo controle evoluíram com sangramento e nenhum do grupo estudo (p< 0,001). Os grupos apresentaram diferença na pressão intra-ocular apenas na primeira semana do tratamento, quando as medidas do grupo estudo foram maiores que as do controle (p< 0,05). Nenhum dos olhos apresentou catarata com indicação cirúrgica, endoftalmite ou pseudo-endoftalmite. CONCLUSÃO: Os resultados deste estudo sugerem que a injeção intravítrea de triancinolona é um procedimento seguro e pode melhorar o prognóstico funcional e estrutural da mácula em olhos com RDP submetidos a panfotocoagulação com laser. / INTRODUCTION: The gold standard treatment for proliferative diabetic retinopahty (PDR) with and without clinically significant macular edema (CSME), as stablished by the Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS), is panretinal photocoagulation (PRP). This treatment lowers the rate of severe vision loss, but does not increase vision. The aim of this study is to evaluate the efficacy and safety of triamcinolone acetonide associated to PRP for the management of PDR. METHOD: This is a prospective, randomized clinical trial for patients with bilateral and symmetrical PDR who had undergone PRP in both eyes. Patients who had CSME were treated with macular focal photocoagulation on the first episode of the PRP. Intravitreal injection of triamcinolone acetonide (4 mg/0.1 ml) was given to the study eye after the last episode of PRP and the fellow eye was used as control. Follow up was 6 months long. Best-corrected visual acuity (BCVA) using ETDRS charts, central macular thickness and macular volume as measured by the optical coherence tomography software, and the amount of bleeding (both preretinal and vitreous) were the parameters chosen to analyse outcome. Side effects of triamcinolone acetonide such as intraocular pressure, cataracts and severe inflammation, were also followed during the study. RESULTS: Twenty eight diabetes type 2 patients were included. Twenty two study eyes and 23 fellow eyes (controls) presented with CSME (p= 0.317). Mean age was 61.36 ± 5.77 years, with 57.1% females. Many patients had hypertension (82.1%) and used insulin (75.0%). There was no significant difference on the number of spots used for PRP or macular photocoagulation in between the groups. The study eyes had lower BCVA on baseline than the control eyes (p= 0.040). One week after the treatment, there was no difference on BCVA between the study and control eyes. During the follow up, the study group increased their BCVA on the first (p< 0.001), third (p< 0.001) and sixth month (p< 0.001) compared to control. Even thought there was no significant difference on central macular thickness and macular volume between groups on baseline, the study eyes had significant lower measurements on the first week and first, third and sixth months in comparison to controls. Nine control eyes (32.1%) had hemorrhages and none study eyes (p< 0.001). Injected eyes had higher intraocular pressure than controls on the first week of treatment (p< 0.05). None of the eyes developed cataracts that needed surgery, endophthalmits or severe inflammation. CONCLUSION: This study suggests intravitreal injection of triamcinolone is a safe procedure that increases funcional and anatomical prognosis of the macula in PDR eyes that underwent PRP.

INTRODUÇÃO: A retinopatia diabética (RD) é uma das complicações mais frequentes dos diabetes mellitus tipo 1 (DM1). Durante a hiperglicemia, as células endoteliais da retina são expostas a altas concentrações de glicose e são incapazes de conter seu influxo. Isso resulta na ativação de vias deletérias intracelulares que culminam com o aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e lesão neuronal e vascular. O estado pró inflamatório e pró trombótico ativa vias pró-oxidantes como a da NADPH oxidase. O excesso de ROS não é devidamente tamponado pelas vias antioxidantes (tais como as vias da glutationa e da tiorredoxina) em situações de hiperglicemia crônica, o que contribui para perpetuar o dano. OBJETIVO: Caracterizar uma população de pacientes DM1 quanto ao grau de RD e analisar a associação desta complicação microvascular com cinco polimorfismo de um único nucleotídeo (SNP) em genes pertencentes a vias pró- e antioxidantes. MÉTODOS: Pacientes acompanhados no ambulatório de diabetes de dois hospitais terciários do estado de São Paulo foram submetidos a fotos digitais do fundo de olho que incluíam os sete campos padronizados no estudo Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS) ou a uma oftalmoscopia binocular indireta; ambos foram avaliados por um único oftalmologista em cada um dos hospitais. A genotipagem dos SNPs foi feita por reação em cadeia de polimerase após transcrição reversa com duas sondas marcadas para cada reação. Os seguintes SNPs foram estudados: rs713041 (gene GPX4), rs17883901 (gene GCLC), rs6610650 (gene CYBB), -675 T/A (gene CYBA) e rs7211 (gene TXNIP). Os dados clínicos foram coletados por consulta ao prontuário médico ou questionário. Foi utilizado o modelo de regressão logística nominal politômica, tendo como categoria de referência a ausência de RD (ARD) ou dicotômica, tendo como categorias de referência a ausência de RD proliferativa (RDP) ou ARD. Após correção de Bonferroni, um valor de p <= 0,02 foi considerado significante. RESULTADOS: Um total de 341 pacientes (62% mulheres; idade média de 35 [±11] anos; com 22 [±9] anos de duração do DM1 e HbA1c de 8,6% [±1,6]) foi incluído. A prevalência de RDP foi de 30%, enquanto 42% dos pacientes apresentavam RD não proliferativa (RDNP). Somente os SNPs cuja distribuição dos genótipos respeitou o equilíbrio de Hardy-Weinberg foram analisados. Após ajuste para potenciais fatores de confusão, a presença do alelo T no SNP rs713041 (+718 C/T) no GPX4 foi inversamente associada à prevalência de RDP em pacientes do sexo feminino, com um odds ratio (OR) de 0,36 (intervalo de confiança [IC] de 95% de 0,17 a 0,75; p = 0,007) na análise dicotômica de RDP versus ausência de RDP. A presença do alelo T no SNP rs17883901 (-129 C/T) no GCLC conferiu risco para RDP na análise politômica (OR de 4,23; IC 95% de 1,38 a 12,93; p=0,01) e conferiu risco para a presença de qualquer grau de RD na análise dicotômica (ARD versus RDNP + RDP; OR de 3,07; IC 95% de 1,22 a 8,95; p=0,02). Não houve associação entre o SNP rs6610650 (gene CYBB) e RD nessa população. CONCLUSÃO: Os SNPs funcionais rs713041 no GPX4 e rs17883901 no GCLC modularam a susceptibilidade a RD na população de pacientes com DM1 estudada / INTRODUCTION: Diabetic retinopathy (DR) is one of the most frequent complications of type 1 diabetes mellitus (T1D). During hyperglycemia, retinal endothelial cells are exposed to high glucose concentrations and are unable to contain their influx. This results in the activation of deleterious intracellular pathways that culminate with the increase of reactive oxygen species (ROS) and neuronal and vascular injury. The pro-inflammatory and prothrombotic state activates pro-oxidant pathways such as NADPH oxidase. The excess of ROS is not adequately buffered by the antioxidant pathways (such as glutathione and thioredoxin pathways) in situations of chronic hyperglycemia, which contributes to perpetuate the damage. OBJECTIVE: To characterize a population of T1D patients regarding DR degree and to analyze the association of this microvascular complication with five single nucleotide polymorphisms (SNP) in genes belonging to pro- and antioxidant pathways. METHODS: Patients followed at the diabetes outpatient clinic of two tertiary hospitals in the state of São Paulo were submitted to digital photos of the eye fundus that included the seven fields standardized in the Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS) or to binocular indirect ophthalmoscopy; both were evaluated by a single ophthalmologist in each one of the hospitals. SNP genotyping was performed by polymerase chain reaction after reverse transcription with two labeled probes for each reaction. The following SNPs were studied: rs713041 (GPX4 gene), rs17883901 (GCLC gene), rs6610650 (CYBB gene), -675 T/A (CYBA gene) and rs7211 (TXNIP gene). The clinical data were collected by consulting the medical chart or by questionnaire. The polytomous nominal logistic regression model was used, having as reference category the absence of DR (ADR) or the dichotomous nominal logistic regression model was used, having as reference categories the absence of proliferative DR (PDR) or ADR. After Bonferroni correction, a p value <= 0.02 was considered significant. RESULTS: A total of 341 patients (62% female; mean age of 35 [± 11] years-old; diabetes duration of 22 [± 9] years and HbA1c of 8.6% [± 1.6]) was included. The prevalence of PDR was 30%, while 42% of the patients had non-proliferative DR (NPDR). Only SNPs whose distribution of genotypes respected the Hardy-Weinberg equilibrium were analyzed. After adjusting for potential confounding factors, the presence of the T allele at rs713041 (+718 C/T) in GPX4 was inversely associated with the prevalence of PDR in female patients, with an odds ratio (OR) of 0.36 (95% confidence interval [CI] 0.17-0.75; p = 0.007) in the dichotomous analysis of PDR versus absence of PDR. The presence of the T allele at rs17883901 (-129 C/T) in GCLC conferred risk for PDR in the polytomous analysis (OR of 4.23; 95% CI 1.38 to 12.93; p = 0.01) and for any degree of DR in the dichotomous analysis (ADR versus NPDR + PDR; OR of 3.07; 95% CI 1.22-8.95; p = 0.02). There was no association between the SNP rs6610650 (CYBB gene) and DR in this population. CONCLUSION: The functional SNPs rs713041 in GPX4 and rs17883901 in GCLC modulated the susceptibility to DR in the studied population of patients with T1D

Diabetic retinopathy and age-related macular degeneration are two of the most common retinal diseases in these days, which can lead to partial or full loss of sight. Due to it, it is necessary to create new approaches enabling to detect these diseases and inform the patient about his condition in advance. The main objective of this work is to design and to implement an algorithm for retinal diseases classification based on images of the patient's retina of previously mentioned diseases. In the first part of this work, there is described in detail each stage of each disease and its the most frequent symptoms. In this thesis, there is also a chapter about fundus camera, which is a tool for image creation of human eye retina. In the second part of this thesis, there is proposed an approach for classification of diabetic retinopathy and age-related macular degeneration. There is also a chapter about algorithmic methods which can be used for image processing and object detection in image. The last part of this thesis contains the test results and their evaluation. Assessment of success of proposed and implemented methods is also part of this chapter.

INTRODUÇÃO: Fatores associados à etiopatogenia das complicações diabéticas, incluindo hiperglicemia e estresse oxidativo, podem causar alterações epigenéticas que modificam a expressão de genes em células-alvo, sem alterar sua sequência de DNA. São considerados mecanismos epigenéticos: (1) as modificações pós-traducionais das histonas; (2) a metilação do DNA e (3) a ação dos micro-RNAs (miRNAs); todos já foram reconhecidos na patogênese da \"memória metabólica\", situação na qual a hiperglicemia continua a exercer efeitos deletérios prolongados mesmo depois de ser normalizada. A sirtuína-1 é uma enzima que causa modificações pós-traducionais das histonas por sua atividade de histona desacetilase, silenciando a transcrição gênica. O silenciamento gênico também pode ocorrer pela ação da DNA metiltransferase 1 (DNMT1), enzima que adiciona um grupamento metil (CH3) na posição 5 de resíduos de citosina localizadas em ilhas CpG presentes nas regiões promotoras dos genes. Os miRNAs constituem uma classe de pequenos RNAs não codificadores com cerca de 19 a 25 nucleotídeos que controlam a expressão gênica por meio da repressão da tradução ou da degradação do RNA mensageiro-alvo. As hipóteses do presente estudo são (1) que exista um perfil sérico de miRNAs associado à presença ou ausência de complicações crônicas e (2) que existam variantes em genes relacionados à desacetilação das histonas e à metilação de citosinas que poderiam predispor ao aparecimento das complicações diabéticas, o que se constituiria na \"genética da epigenética\". OBJETIVOS: (1) caracterizar e comparar o perfil de miRNAs sérico de pacientes com diabetes mellitus tipo 1 (DM1) sem nenhuma complicação microvascular versus aqueles com três complicações microvasculares: retinopatia diabética (RD), doença renal diabética (DRD) e neuropatia diabética, para identificar vias epigeneticamente moduladas nesses dois grupos de pacientes e (2) avaliar a frequência de polimorfismos de um único nucleotídeo nos genes que codificam as enzimas DNMT1 e sirtuína-1 e suas associações com cada uma das complicações microvasculares em pacientes com DM1. MÉTODOS: O perfil sérico de 381 miRNAs foi avaliado com o uso do estojo comercial Taqman® Human MicroRNA Array A em 10 pacientes bem caracterizados clínica e laboratorialmente divididos em dois grupos: Pacientes com DM1 sem complicações [sem DRD (Clearance de creatinina > 90 ml/min/1,73 m2 e excreção urinária de albumina < 20 mg/g de creatinina), sem polineuropatia sensitivo-motora distal (ausência de sintomas sugestivos de neuropatia, sensibilidade térmica e dolorosa e reflexo aquileu normais), sem neuropatia autonômica cardiovascular (NAC) e sem RD] e Pacientes com DM1 com complicações [DRD (Clearance de creatinina < 60 ml/min/1,73 m2 e excreção urinária de albumina > 200 mg/g de creatinina), com polineuropatia sensitiva-motora distal, com NAC instalada e RD moderada ou grave]. Os cinco miRNAs mais diferencialmente expressos foram validados em uma casuística bem caracterizada de 20 pacientes com DM1 sem nenhuma complicação e 27 com todas as complicações microvasculares, com o emprego do estojo comercial TaqMan(TM) Advanced miRNA cDNA Synthesis. A avaliação da frequência de polimorfismos de um único nucleotídeo nos genes que codificam as enzimas DNMT1 (rs8112895, rs7254567, rs11085721, rs17291414, rs10854076) e sirtuína-1 (rs10997870; rs12766485) foi realizada após a genotipagem por reação em cadeia da polimerase em tempo real, em uma casuística composta por 466 pacientes com DM1. RESULTADOS: Do total de 377 miRNAs-alvo avaliados no soro dos pacientes com DM1, um total de 21 miRNAs estava superexpresso no grupo com complicações. Dos 5 miRNAs para os quais foi realizada a validação na casuística de 47 pacientes com DM1, dois foram confirmados como superexpressos na população com complicações (hsa-miR-518d-3p e hsa-miR-618). O polimorfismo rs11085721 no gene que codifica a DNMT1 associou-se à presença de NAC no sexo feminino, sendo o alelo raro C considerado de risco e conferindo um odds ratio (intervalo de confiança de 95%) de 2,44 (1,26-5,28). Nenhum polimorfismo da sirtuína-1 associou-se às complicações microvasculares avaliadas. CONCLUSÃO: o perfil de miRNAs séricos difere entre pacientes com DM1 com e sem complicações. O achado de uma variante em um gene que codifica a enzima de uma via epigenética conferir suscetibilidade a uma complicação crônica sugere que também exista a \"genética da epigenética\" modulando o desenvolvimento das complicações / INTRODUCTION: Factors associated with the etiopathogenesis of diabetic complications, including hyperglycemia and oxidative stress, may cause epigenetic changes that modify the expression of genes in target cells without altering their DNA sequence. The following mechanisms are considered epigenetics: (1) post-translational modifications of histones; (2) methylation of DNA and (3) action of micro-RNAs (miRNAs); all have already been recognized in the pathogenesis of \"metabolic memory\", a situation in which hyperglycemia exerts prolonged deleterious effects even after its normalization. Sirtuin-1 is an enzyme that causes post-translational modifications of histones by their histone deacetylase activity, silencing gene transcription. Gene silencing may also occur through the action of DNA methyltransferase 1 (DNMT1), an enzyme that adds a methyl group (CH3) at position 5 of cytosine residues located in CpG islands from gene-promoter regions. miRNAs are a class of small non-coding RNAs with about 19 to 25 nucleotides that control gene expression by promoting translation repression or degradation of target messenger RNAs. The hypotheses of the present study are (1) there is a serum profile of miRNAs associated with the presence or absence of chronic complications and (2) there are variants in genes related to histone deacetylation and cytosine methylation that could predispose to diabetes complications, which would constitute the \"genetics of epigenetics\". OBJECTIVES: (1) to characterize and compare the serum miRNA profile of patients with type 1 diabetes mellitus (T1D) without any microvascular complications versus those with three microvascular complications: diabetic retinopathy (DR), diabetic kidney disease (DKD) and diabetic neuropathy to identify signaling pathways epigenetically modulated in these two groups of patients and (2) to assess the frequency of single nucleotide polymorphisms in the genes encoding DNMT1 and sirtuin-1 and their associations with each of the microvascular complications in T1D patients. METHODS: The serum profile of 381 miRNAs was evaluated using the Taqman® Human MicroRNA Array A kit in 10 clinical and laboratory well-characterized patients divided into two groups: Patients without microvascular complications: without DKD (creatinine clearance> 90 ml/min/1.73 m2 and urinary albumin excretion < 20 mg / g creatinine), without distal sensory-motor polyneuropathy (absence of symptoms suggestive of neuropathy and normal thermal and pain sensitivity and Achilles reflex), without cardiovascular autonomic neuropathy (CAN) and without DR; and T1D patients with complications: with DKD (creatinine clearance < 60 ml / min / 1.73 m2 and urinary albumin excretion> 200 mg / g creatinine), with distal sensory-motor polyneuropathy, with CAN and with DR moderate or severe. The five most differentially expressed miRNAs were validated in a well-characterized case series of 20 patients with no complications and 27 patients with all microvascular complications using the TaqMan (TM) Advanced miRNA cDNA Synthesis kit. The evaluation of the frequency of single nucleotide polymorphisms in genes encoding the DNMT1 (rs8112895, rs7254567, rs11085721, rs1729414, rs10854076) and sirtuin-1 (rs10997870; rs12766485) was performed by genotyping using real-time polymerase chain reaction in a sample of 466 T1D patients. RESULTS: Of the total of 377 target miRNAs evaluated in the serum of T1D patients, 21 miRNAs were overexpressed in the group with complications. Of the 5 miRNAs for which validation was performed in 47 patients, two were confirmed as overexpressed in the group with complications (hsa-miR-518d-3p and hsa-miR-618). The polymorphism rs11085721 in the gene encoding DNMT1 was associated with the presence of CAN in female patients, with the minor allele C being considered of risk and conferring an odds ratio (95% confidence interval) of 2.44 (1.26 - 5.28). Polymorphisms in the gene encoding Sirtuin-1 did not associate with microvascular complications. CONCLUSION: the serum miRNA profile differs between patients with and without microvascular complications. A variant in a gene encoding a enzyme of an epigenetic pathway conferring susceptibility to a chronic complication suggests that there is also the \"genetics of epigenetics\" modulating the development of complications

O presente texto descreve métodos e apresenta resultados do projeto de pesquisa de mestrado intitulado \"Dois Problemas em Análise de Formas de Estruturas de Ramificação\". Ambos os problemas abordados estão relacionados às sub-áreas da Análise de Formas denominadas Caracterização e Descrição de Formas. O primeiro problema consiste na investigação de um conjunto de características propostas para distingüir, primeiramente, entre estruturas de ramificação de vasos sangüíneos em imagens de retina segmentadas manualmente e automaticamente. A seguir, as mesmas características são aplicadas para discernir entre estruturas de ramificação de vasos sangüíneos em imagens de retina com e sem retinopatia diabética proliferativa (Proliferative Diabetic Retinopathy - PDR). A PDR é uma das patologias associadas à diabetes, que pode culminar na cegueira do indivíduo. Diagnósticos são possíveis por meio de imagens de fundo de olho e, quando efetuados precocemente, viabilizam intervenções oportunas evitando a perda da visão. Neste trabalho, 27 imagens digitais de fundo de olho foram segmentadas por dois processos distintos, isto é, segmentação manual por um especialista e a segmentação automática, mediante a transformada contínua Wavelet - CWT e classificadores estatísticos. Visando à caracterização destas formas, um conjunto de 08 características foi proposto. Este conjunto foi formado por três grupos, a saber: descritores tradicionais geométricos (Área, Perímetro e Circularidade), descritores associados à transformada wavelet ( 2o momento estatístico da distribuição de módulos da CWT, Entropia de Orientação da distribuição de fases da CWT e Curvatura) e um descritor fractal (Dimensão de Correlação - Global e Mediana). Uma Análise Discriminante Linear LDA revelou que as características geométricas tradicionais não detectam o início da retinopatia diabética proliferativa. A maior capacidade discriminante individual foi exibida pela Curvatura, com Área sob a curva ROC de 0.76. Um subconjunto com 6 características apresentou grande capacidade discriminante com Área sob a curva ROC de 0.90. O segundo problema diz respeito à extração de contorno de estruturas de ramificação bidimensionais de neurônios tridimensionais. Este trabalho contribui originalmente com uma solução para este problema, propondo dois algoritmos desenvolvidos para Rastreamento de Ramos e Extração do Contorno Paramétrico de estruturas de ramificação, capazes de transpor regiões críticas formadas por cruzamentos ocasionados pela projeção de estruturas 3D no plano das imagens 2D. Grande parte dos métodos baseados em contorno para análise de formas de estruturas de ramificação de células neuronais não produz representações corretas destas formas, devido à presença de sobreposições entre processos neuronais, levando os algoritmos tradicionais de extração de contorno a ignorar as regiões mais internas destas estruturas, gerando representações incompletas. O sistema proposto neste trabalho foi desenvolvido objetivando a solução do problema de extração de contorno, mesmo na presença de múltiplas sobreposições. Inicialmente, a imagem de entrada é pré-processada, gerando um esqueleto 8-conexo com ramos de um pixel de largura, um conjunto de sementes de sub-árvores dendríticas e um conjunto de regiões críticas (bifurcações e cruzamentos). Para cada sub-árvore, o algoritmo de rastreamento rotula todos os pixels válidos de um ramo, até chegar em uma região crítica, onde o algoritmo decide a direção em que deve continuar o rastreamento. Nosso algoritmo mostrou-se robusto, mesmo quando aplicado a imagens com segmentos paralelos muito próximos. Resultados obtidos com imagens reais (neurônios) são apresentados. / This document describes methods and presents results from the Master of Science\'s research project in computer science entitled \"Two Problems in Shape Analysis of Branching Structures\". Both tackled problems herein are related to Shape Analysis sub-fields, namely Characterization and Description of shapes. The former problem consists of an investigation on a proposed set of features aimed at discriminating, firstly, between blood vessels branching structures manually and automatically segmented. In the sequel, the same features are used to assess their discriminative capability in distinguishing between blood vessels branching structures with and withoud proliferative diabetic retinopathy (PDR). The PDR is a pathology related to diabetes, which may lead to the blindness. Diagnosis is possible through optic fundus image analysis, which may allow timely interventions preventing vision loss. In this work, 27 digital optic fundus images were segmented by two distinct segmentation processes, i.e. manual segmentation carried out by an especialist and automated segmentation, through the CWT (Continuous Wavelet Transform) and statistical classifiers. In order to characterize such a shapes, a set of 8 features has been proposed. The aforementioned set was comprised of three features groups, that is: traditional geometric descriptors (Area, Perimeter and Circularity), wavelet-based descriptors (2nd statistical moment from the CWT Modulus distribution, Orientation Entropy from the CWT Phase distribution and Curvature) and a fractal descriptor (Correlation Dimension - global and median). Linear Discriminant Analysis LDA revelead that the traditional geometric features are not able to detect early proliferative diabetic retinopathy. The largest singular discriminant capability was shown by the Curvature, with area under the ROC curve of 0.76. A subset of 6 features presented a good discriminating power with area under the curve of 0.90. The second problem concerns contour extraction from 2D branching structures of 3D neurons. This work contributes with an original solution for such a problem, proposing two algorithms devised for Branches Tracking and Branching Structures Contour Extraction. The proposed algorithms are able to traverse critical regions implied by the projection of 3D structures onto a 2D image plane. Most of contour-based methods intended to shape analysis of neuronal branching structures fall short of yielding proper shape representations, owing to the presence of overlapings among neuronal processes, causing the traditional algorithms for contour following to ignore the innermost regions, thus generating incomplete representations. The proposed framework system was developed aiming at the solution of the contour extraction problem, even in the presence of multiple overlapings. The input image is pre-processed, so as to obtain an 8-connected skeleton with one-pixel wide branches, a set of seeds of dendritic sub-trees and a set of critical regions (bifurcations, crossings and superpositions). For each sub-tree, the Branches Tracking Algorithm labels all valid pixels of a branch, until reaching a critical region, where the algorithm decides about the direction to go on with the tracking. Our algorithm has shown robustness, even in images plenty of very close parallel segments. Results with real images (neurons) are presented.

INTRODUÇÃO: Fatores associados à etiopatogenia das complicações diabéticas, incluindo hiperglicemia e estresse oxidativo, podem causar alterações epigenéticas que modificam a expressão de genes em células-alvo, sem alterar sua sequência de DNA. São considerados mecanismos epigenéticos: (1) as modificações pós-traducionais das histonas; (2) a metilação do DNA e (3) a ação dos micro-RNAs (miRNAs); todos já foram reconhecidos na patogênese da \"memória metabólica\", situação na qual a hiperglicemia continua a exercer efeitos deletérios prolongados mesmo depois de ser normalizada. A sirtuína-1 é uma enzima que causa modificações pós-traducionais das histonas por sua atividade de histona desacetilase, silenciando a transcrição gênica. O silenciamento gênico também pode ocorrer pela ação da DNA metiltransferase 1 (DNMT1), enzima que adiciona um grupamento metil (CH3) na posição 5 de resíduos de citosina localizadas em ilhas CpG presentes nas regiões promotoras dos genes. Os miRNAs constituem uma classe de pequenos RNAs não codificadores com cerca de 19 a 25 nucleotídeos que controlam a expressão gênica por meio da repressão da tradução ou da degradação do RNA mensageiro-alvo. As hipóteses do presente estudo são (1) que exista um perfil sérico de miRNAs associado à presença ou ausência de complicações crônicas e (2) que existam variantes em genes relacionados à desacetilação das histonas e à metilação de citosinas que poderiam predispor ao aparecimento das complicações diabéticas, o que se constituiria na \"genética da epigenética\". OBJETIVOS: (1) caracterizar e comparar o perfil de miRNAs sérico de pacientes com diabetes mellitus tipo 1 (DM1) sem nenhuma complicação microvascular versus aqueles com três complicações microvasculares: retinopatia diabética (RD), doença renal diabética (DRD) e neuropatia diabética, para identificar vias epigeneticamente moduladas nesses dois grupos de pacientes e (2) avaliar a frequência de polimorfismos de um único nucleotídeo nos genes que codificam as enzimas DNMT1 e sirtuína-1 e suas associações com cada uma das complicações microvasculares em pacientes com DM1. MÉTODOS: O perfil sérico de 381 miRNAs foi avaliado com o uso do estojo comercial Taqman® Human MicroRNA Array A em 10 pacientes bem caracterizados clínica e laboratorialmente divididos em dois grupos: Pacientes com DM1 sem complicações [sem DRD (Clearance de creatinina > 90 ml/min/1,73 m2 e excreção urinária de albumina < 20 mg/g de creatinina), sem polineuropatia sensitivo-motora distal (ausência de sintomas sugestivos de neuropatia, sensibilidade térmica e dolorosa e reflexo aquileu normais), sem neuropatia autonômica cardiovascular (NAC) e sem RD] e Pacientes com DM1 com complicações [DRD (Clearance de creatinina < 60 ml/min/1,73 m2 e excreção urinária de albumina > 200 mg/g de creatinina), com polineuropatia sensitiva-motora distal, com NAC instalada e RD moderada ou grave]. Os cinco miRNAs mais diferencialmente expressos foram validados em uma casuística bem caracterizada de 20 pacientes com DM1 sem nenhuma complicação e 27 com todas as complicações microvasculares, com o emprego do estojo comercial TaqMan(TM) Advanced miRNA cDNA Synthesis. A avaliação da frequência de polimorfismos de um único nucleotídeo nos genes que codificam as enzimas DNMT1 (rs8112895, rs7254567, rs11085721, rs17291414, rs10854076) e sirtuína-1 (rs10997870; rs12766485) foi realizada após a genotipagem por reação em cadeia da polimerase em tempo real, em uma casuística composta por 466 pacientes com DM1. RESULTADOS: Do total de 377 miRNAs-alvo avaliados no soro dos pacientes com DM1, um total de 21 miRNAs estava superexpresso no grupo com complicações. Dos 5 miRNAs para os quais foi realizada a validação na casuística de 47 pacientes com DM1, dois foram confirmados como superexpressos na população com complicações (hsa-miR-518d-3p e hsa-miR-618). O polimorfismo rs11085721 no gene que codifica a DNMT1 associou-se à presença de NAC no sexo feminino, sendo o alelo raro C considerado de risco e conferindo um odds ratio (intervalo de confiança de 95%) de 2,44 (1,26-5,28). Nenhum polimorfismo da sirtuína-1 associou-se às complicações microvasculares avaliadas. CONCLUSÃO: o perfil de miRNAs séricos difere entre pacientes com DM1 com e sem complicações. O achado de uma variante em um gene que codifica a enzima de uma via epigenética conferir suscetibilidade a uma complicação crônica sugere que também exista a \"genética da epigenética\" modulando o desenvolvimento das complicações / INTRODUCTION: Factors associated with the etiopathogenesis of diabetic complications, including hyperglycemia and oxidative stress, may cause epigenetic changes that modify the expression of genes in target cells without altering their DNA sequence. The following mechanisms are considered epigenetics: (1) post-translational modifications of histones; (2) methylation of DNA and (3) action of micro-RNAs (miRNAs); all have already been recognized in the pathogenesis of \"metabolic memory\", a situation in which hyperglycemia exerts prolonged deleterious effects even after its normalization. Sirtuin-1 is an enzyme that causes post-translational modifications of histones by their histone deacetylase activity, silencing gene transcription. Gene silencing may also occur through the action of DNA methyltransferase 1 (DNMT1), an enzyme that adds a methyl group (CH3) at position 5 of cytosine residues located in CpG islands from gene-promoter regions. miRNAs are a class of small non-coding RNAs with about 19 to 25 nucleotides that control gene expression by promoting translation repression or degradation of target messenger RNAs. The hypotheses of the present study are (1) there is a serum profile of miRNAs associated with the presence or absence of chronic complications and (2) there are variants in genes related to histone deacetylation and cytosine methylation that could predispose to diabetes complications, which would constitute the \"genetics of epigenetics\". OBJECTIVES: (1) to characterize and compare the serum miRNA profile of patients with type 1 diabetes mellitus (T1D) without any microvascular complications versus those with three microvascular complications: diabetic retinopathy (DR), diabetic kidney disease (DKD) and diabetic neuropathy to identify signaling pathways epigenetically modulated in these two groups of patients and (2) to assess the frequency of single nucleotide polymorphisms in the genes encoding DNMT1 and sirtuin-1 and their associations with each of the microvascular complications in T1D patients. METHODS: The serum profile of 381 miRNAs was evaluated using the Taqman® Human MicroRNA Array A kit in 10 clinical and laboratory well-characterized patients divided into two groups: Patients without microvascular complications: without DKD (creatinine clearance> 90 ml/min/1.73 m2 and urinary albumin excretion < 20 mg / g creatinine), without distal sensory-motor polyneuropathy (absence of symptoms suggestive of neuropathy and normal thermal and pain sensitivity and Achilles reflex), without cardiovascular autonomic neuropathy (CAN) and without DR; and T1D patients with complications: with DKD (creatinine clearance < 60 ml / min / 1.73 m2 and urinary albumin excretion> 200 mg / g creatinine), with distal sensory-motor polyneuropathy, with CAN and with DR moderate or severe. The five most differentially expressed miRNAs were validated in a well-characterized case series of 20 patients with no complications and 27 patients with all microvascular complications using the TaqMan (TM) Advanced miRNA cDNA Synthesis kit. The evaluation of the frequency of single nucleotide polymorphisms in genes encoding the DNMT1 (rs8112895, rs7254567, rs11085721, rs1729414, rs10854076) and sirtuin-1 (rs10997870; rs12766485) was performed by genotyping using real-time polymerase chain reaction in a sample of 466 T1D patients. RESULTS: Of the total of 377 target miRNAs evaluated in the serum of T1D patients, 21 miRNAs were overexpressed in the group with complications. Of the 5 miRNAs for which validation was performed in 47 patients, two were confirmed as overexpressed in the group with complications (hsa-miR-518d-3p and hsa-miR-618). The polymorphism rs11085721 in the gene encoding DNMT1 was associated with the presence of CAN in female patients, with the minor allele C being considered of risk and conferring an odds ratio (95% confidence interval) of 2.44 (1.26 - 5.28). Polymorphisms in the gene encoding Sirtuin-1 did not associate with microvascular complications. CONCLUSION: the serum miRNA profile differs between patients with and without microvascular complications. A variant in a gene encoding a enzyme of an epigenetic pathway conferring susceptibility to a chronic complication suggests that there is also the \"genetics of epigenetics\" modulating the development of complications

O presente texto descreve métodos e apresenta resultados do projeto de pesquisa de mestrado intitulado \"Dois Problemas em Análise de Formas de Estruturas de Ramificação\". Ambos os problemas abordados estão relacionados às sub-áreas da Análise de Formas denominadas Caracterização e Descrição de Formas. O primeiro problema consiste na investigação de um conjunto de características propostas para distingüir, primeiramente, entre estruturas de ramificação de vasos sangüíneos em imagens de retina segmentadas manualmente e automaticamente. A seguir, as mesmas características são aplicadas para discernir entre estruturas de ramificação de vasos sangüíneos em imagens de retina com e sem retinopatia diabética proliferativa (Proliferative Diabetic Retinopathy - PDR). A PDR é uma das patologias associadas à diabetes, que pode culminar na cegueira do indivíduo. Diagnósticos são possíveis por meio de imagens de fundo de olho e, quando efetuados precocemente, viabilizam intervenções oportunas evitando a perda da visão. Neste trabalho, 27 imagens digitais de fundo de olho foram segmentadas por dois processos distintos, isto é, segmentação manual por um especialista e a segmentação automática, mediante a transformada contínua Wavelet - CWT e classificadores estatísticos. Visando à caracterização destas formas, um conjunto de 08 características foi proposto. Este conjunto foi formado por três grupos, a saber: descritores tradicionais geométricos (Área, Perímetro e Circularidade), descritores associados à transformada wavelet ( 2o momento estatístico da distribuição de módulos da CWT, Entropia de Orientação da distribuição de fases da CWT e Curvatura) e um descritor fractal (Dimensão de Correlação - Global e Mediana). Uma Análise Discriminante Linear LDA revelou que as características geométricas tradicionais não detectam o início da retinopatia diabética proliferativa. A maior capacidade discriminante individual foi exibida pela Curvatura, com Área sob a curva ROC de 0.76. Um subconjunto com 6 características apresentou grande capacidade discriminante com Área sob a curva ROC de 0.90. O segundo problema diz respeito à extração de contorno de estruturas de ramificação bidimensionais de neurônios tridimensionais. Este trabalho contribui originalmente com uma solução para este problema, propondo dois algoritmos desenvolvidos para Rastreamento de Ramos e Extração do Contorno Paramétrico de estruturas de ramificação, capazes de transpor regiões críticas formadas por cruzamentos ocasionados pela projeção de estruturas 3D no plano das imagens 2D. Grande parte dos métodos baseados em contorno para análise de formas de estruturas de ramificação de células neuronais não produz representações corretas destas formas, devido à presença de sobreposições entre processos neuronais, levando os algoritmos tradicionais de extração de contorno a ignorar as regiões mais internas destas estruturas, gerando representações incompletas. O sistema proposto neste trabalho foi desenvolvido objetivando a solução do problema de extração de contorno, mesmo na presença de múltiplas sobreposições. Inicialmente, a imagem de entrada é pré-processada, gerando um esqueleto 8-conexo com ramos de um pixel de largura, um conjunto de sementes de sub-árvores dendríticas e um conjunto de regiões críticas (bifurcações e cruzamentos). Para cada sub-árvore, o algoritmo de rastreamento rotula todos os pixels válidos de um ramo, até chegar em uma região crítica, onde o algoritmo decide a direção em que deve continuar o rastreamento. Nosso algoritmo mostrou-se robusto, mesmo quando aplicado a imagens com segmentos paralelos muito próximos. Resultados obtidos com imagens reais (neurônios) são apresentados. / This document describes methods and presents results from the Master of Science\'s research project in computer science entitled \"Two Problems in Shape Analysis of Branching Structures\". Both tackled problems herein are related to Shape Analysis sub-fields, namely Characterization and Description of shapes. The former problem consists of an investigation on a proposed set of features aimed at discriminating, firstly, between blood vessels branching structures manually and automatically segmented. In the sequel, the same features are used to assess their discriminative capability in distinguishing between blood vessels branching structures with and withoud proliferative diabetic retinopathy (PDR). The PDR is a pathology related to diabetes, which may lead to the blindness. Diagnosis is possible through optic fundus image analysis, which may allow timely interventions preventing vision loss. In this work, 27 digital optic fundus images were segmented by two distinct segmentation processes, i.e. manual segmentation carried out by an especialist and automated segmentation, through the CWT (Continuous Wavelet Transform) and statistical classifiers. In order to characterize such a shapes, a set of 8 features has been proposed. The aforementioned set was comprised of three features groups, that is: traditional geometric descriptors (Area, Perimeter and Circularity), wavelet-based descriptors (2nd statistical moment from the CWT Modulus distribution, Orientation Entropy from the CWT Phase distribution and Curvature) and a fractal descriptor (Correlation Dimension - global and median). Linear Discriminant Analysis LDA revelead that the traditional geometric features are not able to detect early proliferative diabetic retinopathy. The largest singular discriminant capability was shown by the Curvature, with area under the ROC curve of 0.76. A subset of 6 features presented a good discriminating power with area under the curve of 0.90. The second problem concerns contour extraction from 2D branching structures of 3D neurons. This work contributes with an original solution for such a problem, proposing two algorithms devised for Branches Tracking and Branching Structures Contour Extraction. The proposed algorithms are able to traverse critical regions implied by the projection of 3D structures onto a 2D image plane. Most of contour-based methods intended to shape analysis of neuronal branching structures fall short of yielding proper shape representations, owing to the presence of overlapings among neuronal processes, causing the traditional algorithms for contour following to ignore the innermost regions, thus generating incomplete representations. The proposed framework system was developed aiming at the solution of the contour extraction problem, even in the presence of multiple overlapings. The input image is pre-processed, so as to obtain an 8-connected skeleton with one-pixel wide branches, a set of seeds of dendritic sub-trees and a set of critical regions (bifurcations, crossings and superpositions). For each sub-tree, the Branches Tracking Algorithm labels all valid pixels of a branch, until reaching a critical region, where the algorithm decides about the direction to go on with the tracking. Our algorithm has shown robustness, even in images plenty of very close parallel segments. Results with real images (neurons) are presented.