A doença de Alzheimer (DA) é uma patologia neurodegenerativa progressiva e a forma de demência mais prevalente no mundo. As alterações fisiopatológicas da DA têm sido associadas a dois marcadores neuropatológicos clássicos: a deposição de placas de β- amilóide e a formação de emaranhados neurofibrilares da proteína tau hiperfosforilada. Porém, devido a complexidade da DA, outros mecanismos têm sido propostos como coadjuvantes no processo neurodegenerativo, entre eles eventos neuroinflamatórios, a quebra da homeostasia de sistemas de neurotransmissão e disfunção sináptica. Esta pletora de eventos patológicos parece preceder a fase de demência por um longo período onde a doença age de forma silenciosa, ou seja, onde não existem evidências sintomatológicas. Na presente tese, avançamos no entendimento de vias de sinalização associadas com a hipersforforilação da proteína tau envolvendo a disfunção da proteína fosfatase 2A e neurotoxicidade do sistema glutamatérgico. Além disso, avaliamos os radiofármacos de tomografia de emissão de pósitrons (PET) disponíveis para visualização in vivo e não invasiva da fisiopatologia da DA. Finalmente, avaliamos um novo biomarcador de PET, o [11C]ABP688, para visualizar flutuações no sistema glutamatérgico e avançamos no entendimento do impacto das células gliais no sinal do PET [18F]FDG, o radiofármaco mais utilizado na clínica atualmente para visualizar metabolismo de glicose cerebral. O [11C]ABP688 pode ser diretamente incluído em estudos clínicos e a reconceptualização do [18F]FDG proposta nesta tese pode alterar a maneira atual como vemos o metabolismo de glicose na DA e em outras doenças neurodegenerativas. Finalmente, nesta tese, avançamos em termos de mecanismos, e no contexto da busca por um diagnóstico precoce e acurado da DA. / Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the most prevalent cause of dementia worldwide. The AD pathophysiological features have been associated to two main classic neuropathological markers: depositon of β-amyloid plaques and formation of neurofibrillary tangles of hyperphosphorylated tau. Due to AD complexity, however, additional mechanisms have been proposed as contributors to the neurodegenerative process, such as neuroinflammatory changes, altered neurotransmission, and synaptic dysfunction. These pathological events seem to precede the dementia phase by many years, resulting in a long silent period, i.e., a preclinical phase. In this thesis, we advanced in the understanding of signaling pathways associated with tau hyperphosphorylation, which includes dysfunction of protein phosphatase 2A (PP2A) and glutamatergic neurotoxicity. Furthermore, we underscored radiopharmaceuticals currently available for imaging AD pathophysiology in vivo and non-invasively with positron emission tomography (PET). Finally, we evaluated a new PET biomarker, [11C]ABP688, for visualizing glutamatergic fluctuations and advanced in the understating of how glial cells contribute to the [18F]FDG signal, the widely used radiopharmaceutical in clinical settings for visualizing cerebral glucose metabolism. Our findings have high translational value and direct impact in clinical settings, which can potentially alter the way we interpret glucose metabolism in AD and other neurodegenerative disorders. In summary, in this thesis, we have advanced in terms of molecular mechanisms, and in the use of PET biomarkers toward an early and accurate diagnosis of AD.

O sistema microPET/CT é um importante equipamento utilizado nas pesquisas de imagem diagnóstica em pequenos animais. O radiofármaco mais usado nesta tecnologia é o fluordeoxiglicose marcado com flúor-18. Este estudo tem como objetivo efetuar o controle radiológico no laboratório de pesquisa microPET/CT do Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, de forma a satisfazer tanto as normas nacionais como as recomendações internacionais. O laboratório está classificado pela equipe de radioproteção da instalação como área supervisionada, nas quais embora não seja obrigatória a adoção de medidas específicas de proteção e segurança, devem ser submetidas reavaliações regulares das condições do ambiente de trabalho. Visando assegurar a proteção radiológica dos trabalhadores diretamente envolvidos no manuseio do equipamento, realizou-se o monitoramento do local de trabalho e a avaliação do controle de dose individual. Inicialmente foi feito o monitoramento pré-operacional, isto é, o levantamento radiométrico no laboratório. Além disso, mediu-se nível de radiação externa nas instalações do laboratório e suas adjacências, por meio da colocação de nove dosímetros termoluminescentes (TL) de CaSO4:Dy, em locais previamente selecionados. Os indivíduos ocupacionalmente expostos foram avaliados mensalmente por meio do uso de dosímetros TL posicionados no tórax e por medidas de corpo inteiro, tomadas a cada seis meses. O período do estudo foi de dois anos, com início em abril de 2014. Para o controle do microPET/CT realizou-se testes de desempenho de acordo com o protocolo padrão do equipamento e em conformidade com a norma desenvolvida pela força tarefa para estudos com PET em animais Animal PET Standard Task Force. O presente estudo permitiu demonstrar que os níveis de radiação das áreas (estimativas de dose ambiente e dose efetiva), assim como a blindagem do equipamento estão adequados de acordo com os limites da exposição ocupacional. Ressalta-se a importância de se seguir rigorosamente os princípios de radioproteção, já que se trata de pesquisas com fontes radioativas não seladas. / Micro PET/CT scanner is an essential tool generally used for small animal molecular imaging. Fluorine-18-labeled fluorodeoxyglucose is the most widely used radioisotope in this technique. The present study aimed to evaluate the radiation levels in a micro PET/CT research laboratory of the Radiopharmacy Center at IPEN-CNEN / SP, in order to accomplish both national standards and international recommendations. The radioprotection team has classified the laboratory as supervised area; even this laboratory does not require the adoption of specific measures for protection and safety, should be done regular re-evaluation of the conditions of occupational exposures. Workplace monitoring and individual control assessment were carried out to ensure the radiological protection of all workers directly involved in handling the scanner. Initially, there was conducted a radiometric survey, as well as measurements of the external radiation level in the workplace and its surroundings. To achieve this goal, there were placed nine thermoluminescent dosimeters of CaSO4:Dy in preselected locations. Monthly evaluations of the occupationally exposed individuals were carried out through the use of TL dosimeters, ported in the workers´ chest. Moreover, whole body measurements were performed every six months. The study period was about two-years which started in April 2014. All tests to evaluate micro PET/CT performance were based on the standard protocol of the equipment in accordance with the standard developed by the Animal PET Standard Task Force. Present study\'s results demonstrated that the ambient radiation levels (ambient and effective estimated radiation dose), as well as the effective shielding equipment are both adequate. This study emphasizes that it is essential to strictly follow the principles of radioprotection in workplace, whenever researches involve radioactive unsealed sources.

O sistema microPET/CT é um importante equipamento utilizado nas pesquisas de imagem diagnóstica em pequenos animais. O radiofármaco mais usado nesta tecnologia é o fluordeoxiglicose marcado com flúor-18. Este estudo tem como objetivo efetuar o controle radiológico no laboratório de pesquisa microPET/CT do Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, de forma a satisfazer tanto as normas nacionais como as recomendações internacionais. O laboratório está classificado pela equipe de radioproteção da instalação como área supervisionada, nas quais embora não seja obrigatória a adoção de medidas específicas de proteção e segurança, devem ser submetidas reavaliações regulares das condições do ambiente de trabalho. Visando assegurar a proteção radiológica dos trabalhadores diretamente envolvidos no manuseio do equipamento, realizou-se o monitoramento do local de trabalho e a avaliação do controle de dose individual. Inicialmente foi feito o monitoramento pré-operacional, isto é, o levantamento radiométrico no laboratório. Além disso, mediu-se nível de radiação externa nas instalações do laboratório e suas adjacências, por meio da colocação de nove dosímetros termoluminescentes (TL) de CaSO4:Dy, em locais previamente selecionados. Os indivíduos ocupacionalmente expostos foram avaliados mensalmente por meio do uso de dosímetros TL posicionados no tórax e por medidas de corpo inteiro, tomadas a cada seis meses. O período do estudo foi de dois anos, com início em abril de 2014. Para o controle do microPET/CT realizou-se testes de desempenho de acordo com o protocolo padrão do equipamento e em conformidade com a norma desenvolvida pela força tarefa para estudos com PET em animais Animal PET Standard Task Force. O presente estudo permitiu demonstrar que os níveis de radiação das áreas (estimativas de dose ambiente e dose efetiva), assim como a blindagem do equipamento estão adequados de acordo com os limites da exposição ocupacional. Ressalta-se a importância de se seguir rigorosamente os princípios de radioproteção, já que se trata de pesquisas com fontes radioativas não seladas. / Micro PET/CT scanner is an essential tool generally used for small animal molecular imaging. Fluorine-18-labeled fluorodeoxyglucose is the most widely used radioisotope in this technique. The present study aimed to evaluate the radiation levels in a micro PET/CT research laboratory of the Radiopharmacy Center at IPEN-CNEN / SP, in order to accomplish both national standards and international recommendations. The radioprotection team has classified the laboratory as supervised area; even this laboratory does not require the adoption of specific measures for protection and safety, should be done regular re-evaluation of the conditions of occupational exposures. Workplace monitoring and individual control assessment were carried out to ensure the radiological protection of all workers directly involved in handling the scanner. Initially, there was conducted a radiometric survey, as well as measurements of the external radiation level in the workplace and its surroundings. To achieve this goal, there were placed nine thermoluminescent dosimeters of CaSO4:Dy in preselected locations. Monthly evaluations of the occupationally exposed individuals were carried out through the use of TL dosimeters, ported in the workers´ chest. Moreover, whole body measurements were performed every six months. The study period was about two-years which started in April 2014. All tests to evaluate micro PET/CT performance were based on the standard protocol of the equipment in accordance with the standard developed by the Animal PET Standard Task Force. Present study\'s results demonstrated that the ambient radiation levels (ambient and effective estimated radiation dose), as well as the effective shielding equipment are both adequate. This study emphasizes that it is essential to strictly follow the principles of radioprotection in workplace, whenever researches involve radioactive unsealed sources.

A doença de Alzheimer (DA) é uma patologia neurodegenerativa progressiva e a forma de demência mais prevalente no mundo. As alterações fisiopatológicas da DA têm sido associadas a dois marcadores neuropatológicos clássicos: a deposição de placas de β- amilóide e a formação de emaranhados neurofibrilares da proteína tau hiperfosforilada. Porém, devido a complexidade da DA, outros mecanismos têm sido propostos como coadjuvantes no processo neurodegenerativo, entre eles eventos neuroinflamatórios, a quebra da homeostasia de sistemas de neurotransmissão e disfunção sináptica. Esta pletora de eventos patológicos parece preceder a fase de demência por um longo período onde a doença age de forma silenciosa, ou seja, onde não existem evidências sintomatológicas. Na presente tese, avançamos no entendimento de vias de sinalização associadas com a hipersforforilação da proteína tau envolvendo a disfunção da proteína fosfatase 2A e neurotoxicidade do sistema glutamatérgico. Além disso, avaliamos os radiofármacos de tomografia de emissão de pósitrons (PET) disponíveis para visualização in vivo e não invasiva da fisiopatologia da DA. Finalmente, avaliamos um novo biomarcador de PET, o [11C]ABP688, para visualizar flutuações no sistema glutamatérgico e avançamos no entendimento do impacto das células gliais no sinal do PET [18F]FDG, o radiofármaco mais utilizado na clínica atualmente para visualizar metabolismo de glicose cerebral. O [11C]ABP688 pode ser diretamente incluído em estudos clínicos e a reconceptualização do [18F]FDG proposta nesta tese pode alterar a maneira atual como vemos o metabolismo de glicose na DA e em outras doenças neurodegenerativas. Finalmente, nesta tese, avançamos em termos de mecanismos, e no contexto da busca por um diagnóstico precoce e acurado da DA. / Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the most prevalent cause of dementia worldwide. The AD pathophysiological features have been associated to two main classic neuropathological markers: depositon of β-amyloid plaques and formation of neurofibrillary tangles of hyperphosphorylated tau. Due to AD complexity, however, additional mechanisms have been proposed as contributors to the neurodegenerative process, such as neuroinflammatory changes, altered neurotransmission, and synaptic dysfunction. These pathological events seem to precede the dementia phase by many years, resulting in a long silent period, i.e., a preclinical phase. In this thesis, we advanced in the understanding of signaling pathways associated with tau hyperphosphorylation, which includes dysfunction of protein phosphatase 2A (PP2A) and glutamatergic neurotoxicity. Furthermore, we underscored radiopharmaceuticals currently available for imaging AD pathophysiology in vivo and non-invasively with positron emission tomography (PET). Finally, we evaluated a new PET biomarker, [11C]ABP688, for visualizing glutamatergic fluctuations and advanced in the understating of how glial cells contribute to the [18F]FDG signal, the widely used radiopharmaceutical in clinical settings for visualizing cerebral glucose metabolism. Our findings have high translational value and direct impact in clinical settings, which can potentially alter the way we interpret glucose metabolism in AD and other neurodegenerative disorders. In summary, in this thesis, we have advanced in terms of molecular mechanisms, and in the use of PET biomarkers toward an early and accurate diagnosis of AD.

Introdução: A definição do volume-alvo macroscópico, principalmente referente a casos de câncer de pulmão, exige o maior número de informações possíveis no que diz respeito à localização, extensão e mobilidade tumoral. A literatura demonstra um importante avanço quando utilizada imagens metabólicas como é o caso da tomografia por emissão de pósitron/tomografia computadorizada (PET/CT), porém a sua aplicação nos planejamentos radioterápicos ainda é muito discutida devido ao seu grau de complexidade. Objetivos: Avaliar o impacto da PET/CT no delineamento tumoral em casos de câncer de pulmão não-pequenas células (CPNPC) e linfonodos regionais. Materiais e Métodos: Foram selecionados retrospectivamente estudos de PET/CT de 26 casos de câncer de pulmão. Todos foram confirmados por biópsia, sendo em sua totalidade CPNPC. Todos os estudos foram realizados em um equipamento de PET/CT dedicado com parâmetros de aquisição idênticos. A interpretação das imagens e posterior delineamento foram realizados por dois médicos experientes, um radioterapeuta e um nuclear/radiologista. Os parâmetros ótimos de visualização foram pré-definidos, sendo mandatórios para os delineamentos. Os delineamentos foram realizados em duas etapas principais. A primeira relacionada ao desenho tumoral somente pela CT e a segunda, após no mínimo duas semanas de descanso visual, referindo-se ao desenho tumoral pela PET/CT. Somente o volume tumoral macroscópico (GTV) e os linfonodos regionais aumentados ou PET positivos foram delineados. Índices de conformidades (IC) foram calculados, tanto interobservadores (11 casos), quanto intra-observador (26 casos). Para a comparação entre observadores e entre delineamentos em relação ao volume, foi considerado o teste não-paramétrico de Wilcoxon. As comparações em relação ao IC foram feitas usando-se o teste t de Student para amostras pareadas. Em todos os testes, valores de p <0,05 indicaram significância estatística. Os dados foram analisados com o programa computacional SPSS® Statistics 17.0 (EUA). Resultados: A análise dos dados demonstrou diferença significativa entre os volumes médios delineados na CT e na PET/CT (p = 0,02), com evidente redução volumétrica no delineamnto por PET/CT. Houve diferença significativa entre os volumes CT delineados pelos dois observadores (p = 0,03) e uma tendência a apresentar diferença significativa entre volumes PET/CT (p = 0,05). A avaliação volumétrica intraobservador foi significativa (p < 0,01) apenas para o médico nuclear/radiologista, com redução de até 51% do volume CT e uma relação entre modalidades de 2,11 ± 0,22. Na análise dos IC, não houveram diferenças significativas entre as duas modalidades de imagem (p = 0,598). A análise dos IC intra-observadores demonstrou que para o radioterapeuta a PET/CT apresenta um impacto de 46% (IC médio = 0,54 ± 0,06), já para o nuclear/radiologista, o impacto foi de 65% (IC médio = 0,35 ± 0,06), representando uma diferença significativa (p = 0,03) em relação ao IC entre o médicos observadores. Para a análise linfonodal a PET/CT apresentou importante diferença na visualização de linfonodos, alterando 10 dos 26 casos, sendo 9 para a positividade apenas na fusão. Conclusão: A PET/CT apresentou significativo impacto no desenho do GTV e linfonodos regionais para casos de CPNPC. / Introduction: The definition of gross target volume, especially concerning cases of lung cancer, requires the greatest amount of information possible with regard to location, tumor size and tumor mobility. The literature demonstrates an important advancement using metabolic images such as PET/CT, however, its application in radiotherapy planning is still controversial due to its complexity. Objectives: To assess the impact of PET/CT in tumor delineation in cases of non-small cell lung cancer and regional lymph nodes as additional findings. Materials and Methods: Retrospectively studies of PET/CT of 26 lung cancer cases were selected. All were confirmed by biopsy, in its entirety NSCLC. All studies were performed on a PET/CT with dedicated acquisition identical parameters. Image interpretation and subsequent delineation were performed by two experienced physicians, one radiotherapist and the another nuclear/radiologist. The optimal parameters display were pre-defined, being mandatory for the designs. Each case received an identification of three random letters to access the medical images to be analyzed. The delineation was made in two main steps. The first reference to the drawing only in tumor CT and the second, after two weeks of visual rest, referring to the drawing on tumor PET/CT. Only the gross tumor volume (GTV) and regional lymph nodes were enlarged or PET + outlined. Conformity index (CI) were calculated both interobserver (11 cases), and intra-observer (26 cases). For comparison between observers and between designs in relation to the volume, was considered the nonparametric Wilcoxon test. Comparisons regarding the conformity index were made using the Student t test for paired samples. To assess the degree of agreement regarding positive lymph nodes were estimated with kappa coefficients of agreement. In all tests, p values <0.05 were considered statistically significant. Data were analyzed with the software SPSS Statistics 17.0 (USA). Results: Data analysis showed significant difference between the average volumes delineated on CT and PET/CT (p = 0.02), with obvious volume reduction. Significant difference between the volumes delineated by CT observars medical distinct classes (p = 0.03) and a tendency to present significant difference between volumes PET / CT (p = 0.05). The intraobserver volumetric evaluation was significant (p <0.001) only for observer 2, being the nuclear medicine physician / radiologist, reducing up to 51% of the volume CT and a relationship between methods of 2.11 ± 0.22. In the analysis of CI, there were no significant differences between the two imaging modalities (p = 0.598).CI analysis showed that intra-observer to observer 1 PET / CT has an impact of 46% (average CI = 0.54 ± 0.06). The viewer 2, the impact was greater, 46% (average IC = 0.39 ± 0.03), representing a difference of opinion regarding the CI (p = 0.03) between the medical classes. To regional lymph nodes with PET/CT revealed an important difference in the visualization of lymph nodes, changing 10 of the 26 cases, 9 to positivity only in the image fusion.Conclusion: PET/CT has a significant impact on the design of the GTV and regional lymph nodes in cases of NSCLC.

Introdução: A definição do volume-alvo macroscópico, principalmente referente a casos de câncer de pulmão, exige o maior número de informações possíveis no que diz respeito à localização, extensão e mobilidade tumoral. A literatura demonstra um importante avanço quando utilizada imagens metabólicas como é o caso da tomografia por emissão de pósitron/tomografia computadorizada (PET/CT), porém a sua aplicação nos planejamentos radioterápicos ainda é muito discutida devido ao seu grau de complexidade. Objetivos: Avaliar o impacto da PET/CT no delineamento tumoral em casos de câncer de pulmão não-pequenas células (CPNPC) e linfonodos regionais. Materiais e Métodos: Foram selecionados retrospectivamente estudos de PET/CT de 26 casos de câncer de pulmão. Todos foram confirmados por biópsia, sendo em sua totalidade CPNPC. Todos os estudos foram realizados em um equipamento de PET/CT dedicado com parâmetros de aquisição idênticos. A interpretação das imagens e posterior delineamento foram realizados por dois médicos experientes, um radioterapeuta e um nuclear/radiologista. Os parâmetros ótimos de visualização foram pré-definidos, sendo mandatórios para os delineamentos. Os delineamentos foram realizados em duas etapas principais. A primeira relacionada ao desenho tumoral somente pela CT e a segunda, após no mínimo duas semanas de descanso visual, referindo-se ao desenho tumoral pela PET/CT. Somente o volume tumoral macroscópico (GTV) e os linfonodos regionais aumentados ou PET positivos foram delineados. Índices de conformidades (IC) foram calculados, tanto interobservadores (11 casos), quanto intra-observador (26 casos). Para a comparação entre observadores e entre delineamentos em relação ao volume, foi considerado o teste não-paramétrico de Wilcoxon. As comparações em relação ao IC foram feitas usando-se o teste t de Student para amostras pareadas. Em todos os testes, valores de p <0,05 indicaram significância estatística. Os dados foram analisados com o programa computacional SPSS® Statistics 17.0 (EUA). Resultados: A análise dos dados demonstrou diferença significativa entre os volumes médios delineados na CT e na PET/CT (p = 0,02), com evidente redução volumétrica no delineamnto por PET/CT. Houve diferença significativa entre os volumes CT delineados pelos dois observadores (p = 0,03) e uma tendência a apresentar diferença significativa entre volumes PET/CT (p = 0,05). A avaliação volumétrica intraobservador foi significativa (p < 0,01) apenas para o médico nuclear/radiologista, com redução de até 51% do volume CT e uma relação entre modalidades de 2,11 ± 0,22. Na análise dos IC, não houveram diferenças significativas entre as duas modalidades de imagem (p = 0,598). A análise dos IC intra-observadores demonstrou que para o radioterapeuta a PET/CT apresenta um impacto de 46% (IC médio = 0,54 ± 0,06), já para o nuclear/radiologista, o impacto foi de 65% (IC médio = 0,35 ± 0,06), representando uma diferença significativa (p = 0,03) em relação ao IC entre o médicos observadores. Para a análise linfonodal a PET/CT apresentou importante diferença na visualização de linfonodos, alterando 10 dos 26 casos, sendo 9 para a positividade apenas na fusão. Conclusão: A PET/CT apresentou significativo impacto no desenho do GTV e linfonodos regionais para casos de CPNPC. / Introduction: The definition of gross target volume, especially concerning cases of lung cancer, requires the greatest amount of information possible with regard to location, tumor size and tumor mobility. The literature demonstrates an important advancement using metabolic images such as PET/CT, however, its application in radiotherapy planning is still controversial due to its complexity. Objectives: To assess the impact of PET/CT in tumor delineation in cases of non-small cell lung cancer and regional lymph nodes as additional findings. Materials and Methods: Retrospectively studies of PET/CT of 26 lung cancer cases were selected. All were confirmed by biopsy, in its entirety NSCLC. All studies were performed on a PET/CT with dedicated acquisition identical parameters. Image interpretation and subsequent delineation were performed by two experienced physicians, one radiotherapist and the another nuclear/radiologist. The optimal parameters display were pre-defined, being mandatory for the designs. Each case received an identification of three random letters to access the medical images to be analyzed. The delineation was made in two main steps. The first reference to the drawing only in tumor CT and the second, after two weeks of visual rest, referring to the drawing on tumor PET/CT. Only the gross tumor volume (GTV) and regional lymph nodes were enlarged or PET + outlined. Conformity index (CI) were calculated both interobserver (11 cases), and intra-observer (26 cases). For comparison between observers and between designs in relation to the volume, was considered the nonparametric Wilcoxon test. Comparisons regarding the conformity index were made using the Student t test for paired samples. To assess the degree of agreement regarding positive lymph nodes were estimated with kappa coefficients of agreement. In all tests, p values <0.05 were considered statistically significant. Data were analyzed with the software SPSS Statistics 17.0 (USA). Results: Data analysis showed significant difference between the average volumes delineated on CT and PET/CT (p = 0.02), with obvious volume reduction. Significant difference between the volumes delineated by CT observars medical distinct classes (p = 0.03) and a tendency to present significant difference between volumes PET / CT (p = 0.05). The intraobserver volumetric evaluation was significant (p <0.001) only for observer 2, being the nuclear medicine physician / radiologist, reducing up to 51% of the volume CT and a relationship between methods of 2.11 ± 0.22. In the analysis of CI, there were no significant differences between the two imaging modalities (p = 0.598).CI analysis showed that intra-observer to observer 1 PET / CT has an impact of 46% (average CI = 0.54 ± 0.06). The viewer 2, the impact was greater, 46% (average IC = 0.39 ± 0.03), representing a difference of opinion regarding the CI (p = 0.03) between the medical classes. To regional lymph nodes with PET/CT revealed an important difference in the visualization of lymph nodes, changing 10 of the 26 cases, 9 to positivity only in the image fusion.Conclusion: PET/CT has a significant impact on the design of the GTV and regional lymph nodes in cases of NSCLC.

A doença de Alzheimer (DA) é uma patologia neurodegenerativa progressiva e a forma de demência mais prevalente no mundo. As alterações fisiopatológicas da DA têm sido associadas a dois marcadores neuropatológicos clássicos: a deposição de placas de β- amilóide e a formação de emaranhados neurofibrilares da proteína tau hiperfosforilada. Porém, devido a complexidade da DA, outros mecanismos têm sido propostos como coadjuvantes no processo neurodegenerativo, entre eles eventos neuroinflamatórios, a quebra da homeostasia de sistemas de neurotransmissão e disfunção sináptica. Esta pletora de eventos patológicos parece preceder a fase de demência por um longo período onde a doença age de forma silenciosa, ou seja, onde não existem evidências sintomatológicas. Na presente tese, avançamos no entendimento de vias de sinalização associadas com a hipersforforilação da proteína tau envolvendo a disfunção da proteína fosfatase 2A e neurotoxicidade do sistema glutamatérgico. Além disso, avaliamos os radiofármacos de tomografia de emissão de pósitrons (PET) disponíveis para visualização in vivo e não invasiva da fisiopatologia da DA. Finalmente, avaliamos um novo biomarcador de PET, o [11C]ABP688, para visualizar flutuações no sistema glutamatérgico e avançamos no entendimento do impacto das células gliais no sinal do PET [18F]FDG, o radiofármaco mais utilizado na clínica atualmente para visualizar metabolismo de glicose cerebral. O [11C]ABP688 pode ser diretamente incluído em estudos clínicos e a reconceptualização do [18F]FDG proposta nesta tese pode alterar a maneira atual como vemos o metabolismo de glicose na DA e em outras doenças neurodegenerativas. Finalmente, nesta tese, avançamos em termos de mecanismos, e no contexto da busca por um diagnóstico precoce e acurado da DA. / Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the most prevalent cause of dementia worldwide. The AD pathophysiological features have been associated to two main classic neuropathological markers: depositon of β-amyloid plaques and formation of neurofibrillary tangles of hyperphosphorylated tau. Due to AD complexity, however, additional mechanisms have been proposed as contributors to the neurodegenerative process, such as neuroinflammatory changes, altered neurotransmission, and synaptic dysfunction. These pathological events seem to precede the dementia phase by many years, resulting in a long silent period, i.e., a preclinical phase. In this thesis, we advanced in the understanding of signaling pathways associated with tau hyperphosphorylation, which includes dysfunction of protein phosphatase 2A (PP2A) and glutamatergic neurotoxicity. Furthermore, we underscored radiopharmaceuticals currently available for imaging AD pathophysiology in vivo and non-invasively with positron emission tomography (PET). Finally, we evaluated a new PET biomarker, [11C]ABP688, for visualizing glutamatergic fluctuations and advanced in the understating of how glial cells contribute to the [18F]FDG signal, the widely used radiopharmaceutical in clinical settings for visualizing cerebral glucose metabolism. Our findings have high translational value and direct impact in clinical settings, which can potentially alter the way we interpret glucose metabolism in AD and other neurodegenerative disorders. In summary, in this thesis, we have advanced in terms of molecular mechanisms, and in the use of PET biomarkers toward an early and accurate diagnosis of AD.

Dentre as técnicas diagnósticas por imagem, em Medicina Nuclear, têm-se destacado a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET). O PET fornece imagens funcionais da região ou órgão de interesse, possibilitanto o diagnóstico de várias doenças e, também, um mapeamento da evolução ou regressão das mesmas. Os atuais sistemas PET apresentam blocos de cristais arranjados em geometria circular, mas a busca por novos arranjos, em geometrias diferenciadas, é pertinente, pois pode possibilitar um melhor desempenho destes tomógrafos. O objetivo deste estudo é avaliar o desempenho de um sistema PET constituído por blocos de cristais em arranjo elipsoidal. Para tal estudo, fez-se uso do GATE, ambiente de simulação para tomografia por emissão que apresentou resultados satisfatórios comparados à aparelhos utilizados na rotina clínica. Desta forma, elaborou-se dois sistemas PET, o primeiro com 46 blocos de cristais arranjados em geometria circular, no qual, os detectores opostos foram separados a uma distância de 816,4 mm na direção transaxial. No segundo caso, utilizou-se 36 blocos de cristais, arranjados em geometria elíptica, onde os detectores foram separados a uma distância de 500 mm na direção vertical e 816,4 mm na direção horizontal. Uma vez realizadas as simulações, fez-se os testes de validação para Sensibilidade, Fração de Espalhamento, NEC (Noise Equivalente Count Rate) e Resolução Espacial, para então, avaliar e comparar o desempenho do sistema PET para ambas as geometrias propostas. Estes testes foram feitos de acordo com as especificações da norma NEMA NU 2-2007. Para o teste de sensibilidade, com o phantom localizado no centro do FOV transaxial do tomógrafo, obteve-se um ganho no sistema PET, com geometria elíptica, de 28,7% em relação ao sistema convencional, de geometria circular. Para o phantom deslocado à 10 cm do centro do FOV transaxial, a sensibilidade do sistema PET elíptico foi 26,2% superior em relação ao circular. O tempo de aquisição para cada simulação neste teste foi de 400 s. Para os testes de Fração de Espalhamento e NEC foram realizadas 33 simulações, para cada geometria, variando o tempo de aquisição e a atividade. A fração de espalhamento na geometria elíptica foi de 35,5% e na circular 34,6%. Na geometria circular, a curva NEC atinge o pico máximo em 259,3 kcps a uma concentração de atividade de 34,1 kBq ml-1 , já para geometria elíptica, o pico máximo é atingido em 239,1 kcps a uma concentração de atividade de 24,8 kBq ml-1 . As medidas foram adquiridas em três posições transaxiais (x,y) no centro do FOV e, posteriormente, deslocadas em ¼ do centro do FOV, totalizando 6 medidas para cada geometria. Para cada uma destas 6 medidas, encontrou-se a FWHM (largura a meia altura) e a FWTM (largura a 10% do máximo) nos 3 eixos de coordenadas (x,y,z), assim, para cada geometria proposta obteve-se 18 valores de FWHM e 18 valores de FWTM. A geometria elíptica apresentou melhoras na resolução espacial em FWHM em 4 dos 18 valores de resolução. Já para FWTM, a geometria elíptica apresentou melhora em 8 dos 18 valores de resolução. Em relação a FWHM, onde houve melhora na resolução espacial, teve-se um ganho médio de 18,7%. Já as perdas, em resolução espacial foi em média 43,26%. Para FWTM, a melhora em resolução espacial foi em média 12,09%, mas a perda de resolução, neste caso, foi em média 45,59%. Pode-se concluir que a geometria proposta apresenta algumas vantagens em relação a geometria convencional. Na geometria elíptica há uma redução de 10 blocos de cristais em relação a geometria circular, o que possivelmente gera uma redução no custo de fabricação do tomógrafo. Em relação a sensibilidade, há uma melhora significativa para nova geometria, bem como uma redução da concentração da atividade na qual o tomógrafo alcança seu melhor desempenho, embora ocorra uma ligeira diminuição na taxa de contagens no sistema elíptico. Essa redução na concentração de atividade pode ocasionar uma redução no tempo de exame e utilização de menos material radioativo, reduzindo o risco ao paciente e o custo do exame, bem como possibilitando a realização de um maior número de exames num mesmo intervalo de tempo. A fração de espalhamento do sistema elíptico é ligeiramente maior em relação ao sistema circular. A principal perda do sistema PET elíptico está na resolução espacial, onde não houve melhoras para maior parte das medidas realizadas, necessitando de alguns ajustes que pode se dar, entre outras coisas, no arranjo dos blocos de cristais. Acredita-se que ajustes na angulação dos detectores e na formação das coincidências seja possível melhorias nas resoluções, e NEC. / Among the diagnostic imaging techniques, in Nuclear Medicine, have been prominent in Positron Emission Tomography (PET). PET provides functional images of the region or organ of interest, allowing diagnostic of various diseases and also a mapping of the development or regression of the same. Current PET systems feature blocks arranged in circular geometry crystals, but the search for new arrangements, in different geometries, is relevant because it can provide a better performance of these scanners. The objective of this study is to evaluate the performance of a PET system consisting of blocks of crystals ellipsoidal arrangement. For this study, we used the GATE simulation environment for emission tomography that presented satisfactory results compared to the devices used in the clinical routine. This way we prepared two PET systems, the first one containing 46 blocks of crystals arranged in a circular geometry, where the opposite detectors were separated by a distance of 816.4 mm in the transaxial direction. In the second case, we used 36 blocks of crystals arranged in an elliptical geometry, where the detectors are separated a distance of 500 mm in the vertical direction and 816.4 mm in the horizontal direction. After the simulations were performed, the validation tests for sensitivity, scatter fraction, NEC (Noise Equivalent Count Rate) and Spatial Resolution were made, to finally evaluate and compare the performance of the PET system for both proposed geometries. The tests were made accordingly to specified NEMA NU 2-2007 standard. For the sensitivity test, with the phantom located in the center of FOV transaxial of the tomography, we obtained a gain in PET system with elliptical geometry of 28.7% compared to the conventional system, the circular geometry. For the phantom shifted to 10 cm from the center of the transaxial FOV, the sensitivity of PET elliptical system was 26.2% higher than in the circular. The acquisition time for each simulation in this test was 400 s. For Scatter Fraction test and NEC, were made 33 simulations for each geometry, varying the time of acquisition and activity. The scatter fraction in the elliptical geometry was 35,5% and 34,6% in the circular geometry. In the circular geometry, NEC curve reaches its peak in 259.3 kcps at an activity concentration of 34.1 kBq ml-1, for the elliptical geometry, the maximum peak is reached at 239.1 kcps at an activity concentration of 24.8 kBq ml-1. For the spatial resolution test we used a point source containing 18F with 4 MBq activity and acquisition time of 200 s. The measurements were acquired in three transaxials positions (x,y) in the center of FOV and, shifted in ¼ of the center of the FOV, summarizing 6 measurements for each geometry. For each one of these 6 measurements, we found the FWHM (Full width at half-maximum amplitude) and the FWTM (Full width at tenth-maximum amplitude) in the three axis (x,y,z), in this way, for each proposed geometry, we obtained 18 values of FWHM and 18 values of FWTM. The elliptical geometry showed improvement in the spatial resolution in FWHM in 4 of the 18 resolution values. For the FWTM, the elliptical geometry showed improvement in 8 of 18 resolution values. Regarding the FWHM, where there was an improvement in spatial resolution, we obtained the average gain of 18,7%. For the losses, in spatial resolution was an average of 43,26%. For the FWTM, the improvement in spatial resolution was an average percentage of 12,09%, while the loss of resolution had the average percentage of 45,59%. It can be concluded that the proposed geometry showed some advantages regarding the traditional geometry. In the elliptical geometry there is one reduction of 10 blocks of crystals in relation to the circular geometry, which possibly can cut fabrication costs of the tomography. Regarding to sensibility, there is a significant improvement for the new geometry, as well as one reduction of the activity concentration in which the tomography reaches the best performance, although the occurrence of a slight fall in the counts in the elliptical system. This reduction in the activity concentration can help to reduce the test time and the use less radioactive material, reducing the risk for the patients and the test costs, as well as improving the number of tests in the same period of time. The scattering fraction in the elliptical system is slight higher to the circular system. The major loss in the elliptical PET system is the spatial resolution, where there was not improvement for the great fraction of the obtained measurements, requiring some modifications that can be made, in special, in the crystal blocks arrangement. It is believed that some modifications to the angle of the detectors and in the formation of the coincidences can improve the resolutions and NEC.

O linfoma difuso de grandes células B (LDGCB) é o linfoma não-Hodgkin mais comum em nossa instituição (49,5%) e a classificação da Organização Mundial da Saúde reconhece vários subtipos de LDGCB com base na morfologia, imuno-histoquímica (IHQ) e perfil molecular. Metade dos pacientes permanecem incuráveis com terapia padrão baseada no anticorpo monoclonal anti-CD20 (rituximabe) e quimioterapia baseada em antraciclina. Portanto, é necessário identificar pacientes de alto risco e melhorar o seu prognóstico. Na era pré-rituximabe, a melhor maneira de identificar esse grupo de alto risco baseava-se no Índice de Prognóstico Internacional (IPI). Mais recentemente, grande interesse em subtipos moleculares e a caracterização da assinatura gênica das células malignas têm sido publicados. Pacientes com perfil de expressão gênica do centro germinativo (CG) parecem ter melhor prognóstico do que aqueles com assinatura de células B ativadas. Algoritmos IHC correspondentes foram propostos e o de Hans é o mais usado. No entanto, estes indicadores prognósticos têm sido questionados na era rituximabe. Além da classificação molecular, imagem funcional das células tumorais com 18F-fluodesoxiglucose (18F-FDG), a tomografia por emissão de pósitrons (PET/CT) tem sido recomendada ao diagnóstico e final do tratamento para aumentar a acurácia do estadiamento e avaliação de resposta. Embora alguns estudos tenham demonstrado que PET ínterim pode prognosticar a eficácia do tratamento, não há consenso e a utilização da PETi permanece controversa. O objetivo deste estudo foi investigar o impacto de fatores prognósticos clínicos, da PETi após dois ciclos de quimioterapia, e a célula de origem (CO) usando o algoritmo de Hans, como ferramentas prognósticas em pacientes tratados com R-CHOP 21. Foram analisados prospectivamente 147 pacientes. Dados clínicos estavam disponíveis em 146 casos. PETi foi realizada em 111 pacientes e 114 pacientes foram classificados em CG e NCG pelo algoritmo IHC de Hans. Com mediana de seguimento de 42,8 meses, a sobrevida global (SG), sobrevida livre de progressão (SLP) e resposta global (RG) para todos os pacientes foram 73,8%, 84,3% e 87,7%, respectivamente. IPI, R-IPI e NCCN IPI foram todos preditivos de SG. O IPI NCCN foi capaz de melhor discriminar um grupo de alto risco quando comparado ao de outros índices prognósticos clínicos. Embora PETi- tenha identificado um grupo com melhor SG (89,3% SG para PETi- versus 77,5% para a PETi+)(p = 0,04), a SLP entre os dois grupos não foi prognóstica (p=0,45), com SLP em 30 meses de 87,7%/81,2% para PETi- e PET+, respectivamente. O algoritmo de Hans não foi preditivo de SG, SLP ou RG. Associado à PETi-, ser do CG identificou um grupo de muito bom prognóstico, com SG e SLP de 100% em 48 meses. A análise univariada e multivariada revelou que, além da PETi-, o IPI, R-IPI e IPI do NCCN, juntamente com algumas variáveis que compõem este índice, foram preditivos para o SG, SLP e resposta completa. Este estudo mostrou que os fatores prognósticos clínicos são relevantes na era R-CHOP e a PETI, junto com a CO, foram capazes de identificar um subgrupo de muito bom prognóstico. Nossos resultados necessitam de confirmação / Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is the most common non-Hodgkin lymphoma in our institution (49.5%) and the World Health Organization classification recognizes several subtypes of DLBCL based on morphology, immunohistochemistry (IHC) and molecular analysis. A half of patients remain incurable with standard strategy with anti-CD20 monoclonal antibody (rituximab) and anthracycline-based chemotherapy. Therefore, it is necessary to identify high risk patients and improve their prognosis. In the pre-rituximab era, the best way to identify this high risk group was based on International Prognostic Index (IPI). More recently, lot of interest on molecular subtypes and aspects that characterize the gene signature of the malignant cells have been published. Patients with gene expression profile from germinal center (GC) seem to show better prognosis than those with Bcells activated signature. Correspondents algorithms based on IHC were proposed and Hans algorithm is the most commonly used. However these prognostic indicators have also been questioned in the rituximab era. In addition to the molecular classification, functional imaging of the tumor cells with 18F-fludeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography PET/CT has been recommended at diagnosis and at the end of treatment to improve accuracy of staging and response evaluation. Although some studies have shown that interim PET may be a prognostic indicator of effectiveness of treatment, there is no agreement and the use of interim PET as a prognostic factor remains controversial. The objective of this study was to investigate the impact of clinical prognostic factors, interim imaging with 18F-FDG PET/CT after 2 cycles of treatment and cell of origin (CO) using Hans\' algorithm as prognostic tools in patients treated with R-CHOP 21. 147 DLBCL patients were analyzed prospectively and clinical data was available in 146 cases. 18 F-FDG interim PET/CT was performed in 111 patients and DLBCL was classified as GC and NGC subtype by IHC using Hans\'s algorithm in 114 patients. With a median follow-up of 42.8 months, overall survival (OS), progression free survival (PFS) and overall response (OR) for all patients were 73.8%, 84.3% and 87.7% respectively. IPI, R-IPI and NCCN IPI were all predictive of OS. NCCN IPI was able to better discriminate a high risk group comparable with other clinical prognostic indexes. Although negative iPET identified a group with better OS (89.3% OS for PETi- versus 77.5% for PETi+)(p=0.04), PFS between the two groups was not prognostic (p=0.45) with a 30 months PFS of 87.7% and 81.2%, for PETi- and PET+, respectively. Hans algorithm was not predictive for OS, PFS or OR. Instead it was, together with PETi- and CG origin, able to predict a very good prognostic group, with both 100% OS/PFS in 48 months. The univariate and multivariate analysis revealed that besides negative interim PET, IPI, R-IPI and NCCN IPI along with some variables that compose this indexes, were predictive for OS, PFS and complete response. This study showed that clinical prognostic factors are relevant in R-CHOP era and PETi, along with CO, were able to identify a very good prognostic subgroup. Our results should be confirmed in others studies

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS: A doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) tem sido associada ao carcinoma hepatocelular (CHC), muitas vezes em paciente com hepatopatia avançada. Este estudo objetivou avaliar o efeito do sorafenibe no modelo experimental de CHC avançado secundário à DHGNA, padronizar o PET com 18F-FDG para avaliar o CHC neste modelo e avaliar se há relação entre o grau de avidez pelo 18F-FDG e o grau de diferenciação tumoral do CHC. METODOLOGIA: Estudo foi aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais. Foram utilizados trinta ratos Sprague-Dawley, machos, com 3 meses de vida, pesando entre 300-400g. O CHC secundário à DHGNA foi induzido pela combinação de dieta hiperlipídica deficiente em colina e dietilnitrosamina na dose de 100 mg/ L na água de beber ad libitum por 16 semanas. Após este período foram suspensos os estímulos carcinogênicos, realizou-se ultrassonografia abdominal para caracterização dos nódulos hepáticos maiores que 2 mm, e foi feita a divisão dos dois grupos segundo randomização e iniciada a administração diária do fármaco por gavagem durante 3 semanas: Controle (n=10) - 1 mL salina, Sorafenibe (n=20): 5mg/ kg/ dia. Ao término do tratamento, os animais realizaram PET (Gamma Medica-Ideas, USA) com 18F-FDG (média de 18F-FDG injetada de 1,02 ± 0,17 mCi ou 37,7 ± 6,29 MBq). Três dias após o PET, os animais foram anestesiados e foi feita a eutanásia, quando foi coletado material hepático. As lâminas foram avaliadas, por patologista veterinário experiente, na coloração de hematoxilina-eosina e imunohistoquímica para glutamina sintetase, antígeno específico de hepatócitos 1 e citoqueratina-19. RESULTADOS: A mortalidade nos dois grupos foi de 60% (p=0,07). Os achados ultrassonográficos mostraram grupos homogêneos com média de nódulos por animal: 4,88 ± 2,75 no controle e 4,95 ± 3,11 no sorafenibe (p=0,48). Na 19ª semana, viu-se que a média de lesões hipercaptantes por animal no PET foi de 4,37 ± 1,59 no grupo sorafenibe e 8,5 ± 3,7 no controle (p=0,006). A avidez máxima do 18F-FDG (SUVmáx) foi diferente entre os grupos estudados: 2,4 ± 1,98 no sorafenibe e 3,8 ± 1,74 no controle (p=0,01). Houve correlação direta entre o CHC pouco diferenciado/indiferenciado e os maiores valores de SUVmed (R2 = 0,34, p=0,04), SUVmax (R2 = 0,44, p=0,01), relação Tumor SUVmax/Fígado SUVmax (R2 = 0,42, p=0,02) e relação Tumor SUVmax/ Músculo SUVmax (R2 = 0,54, p=0,006). A média por animal de CHC confirmado pela histologia foi menor no grupo sorafenibe que no controle (5,5 ± 1,5 vs 3,3 ± 0,48, p=0,01). E o grupo tratado com sorafenibe apresentou mais CHC bem diferenciado que o controle (39% vs 5%, respectivamente, p=0,01), bem como, menor presença de CHC pouco diferenciado que o grupo controle (52% vs 81%, p-0,003). CONCLUSÃO: O sorafenibe reduziu o número médio de CHC, a agressividade dos CHC e menor SUVmax dos tumores. A metodologia do PET foi padronizada para este modelo animal específico. O PET 18F-FDG pode ser utilizado para avaliar não invasivamente o grau de diferenciação histológica do CHC, pois valores maiores de SUVmed, SUVmax, Tumor SUVmax/Fígado SUVmax e Tumor SUVmax/ Músculo SUVmax foram correlacionados com CHC pouco diferenciado / BACKGROUND AND AIMS: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) has been linked to hepatocellular carcinoma (HCC), often in patients with advanced liver disease. This study aimed to: assess the effect of sorafenib in the experimental model of NAFLD related HCC, standardize PET 18F-FDG to be an assessment tool of HCC in this model and to assess if there is a correlation between the degree of avidity for 18F-FDG and the degree of tumor differentiation. METHODS: The ethics committee on animal use approved this study. Thirty male sprague-dawley rats were used, weighing between 300-400g. NAFLD related HCC was induced by the combination of fat and choline deficient diet with diethylnitrosamine (100 mg/L) in drinking water for 16 weeks. After this period these carcinogenic stimuli were suspended, and liver nodules were identified by abdominal ultrasound. Two groups were randomized: control (n=10) and treatment (n=20). Rats received daily gavage administration of 1 mL saline in the control group and sorafenib (5mg/kg/day) in the treatment group. After treatment, animals performed PET (Gamma Medica-Ideas, USA) with 18F-FDG (average of 18F-FDG injected 1.02 ± 0.17 mCi or 37.7 ± 6.29 MBq). Three days after the PET, the animals were anesthetized and euthanized. Histological aspect was evaluated by experienced veterinary pathologist. RESULTS: The mortality in both groups was 60% (p = 0.07). The sonographic findings showed homogeneous groups with average nodules per animal of: 4.88 ± 2.75 in control and 4.95 ± 3.11 in sorafenib (p = 0.48). On the 19th week, it was observed that the average hypercaptant lesion per animal in PET was 4.37 ± 1.59 in the sorafenib group and 8.5 ± 3.7 in control group (p = 0.006). Average SUVmax was different between groups: 2.4 ± 1.98 in the sorafenib group and 3.8 ± 1.74 in the control group (p = 0.01). A direct correlation was found between the poorly differentiated HCC and larger values of: SUVmed (R2 = 0.34, p = 0.04), SUVmax (R2 = 0.44, p = 0.01) tumorSUVmax / LiverSUVmax ratio (R2 = 0.42, p = 0.02) and tumorSUVmax / MuscleSUVmax ratio (R2 = 0.54, p = 0.006). HCC average per animal was lower in the sorafenib group than in the control group (5.5 ± 1.5 vs. 3.3 ± 0.48; p = 0.01). And sorafenib group had more well differentiated HCC (39% vs 5%, respectively, p = 0.01) and lower presence of poorly differentiated HCC (52% vs 81%, p -0.003) than the control group. CONCLUSION: Sorafenib reduced the average number of HCC, the aggressiveness of HCC and lowered values of tumors SUVmax. The methodology of PET was standardized for this particular animal model. PET 18F-FDG can be used noninvasively to assess the degree of histological differentiation of HCC, as higher values of SUVmed, SUVmax, tumorSUVmax/ LiverSUVmax ratio and tumorSUVmax / MuscleSUVmax ratio were correlated with poorly differentiated HCC