La inteligencia artificial, y en concreto la desarrollada mediante aprendizaje profundo, se ha instaurado firmemente en nuestra sociedad en la última década. Los avances tecnológicos han hecho posible su uso en todos los ámbitos, lo que ha impulsado la investigación y el desarrollo de nuevos métodos que superan enormemente a lo que hasta hace poco era lo que se consideraba más avanzado. Las técnicas tradicionales han sido sustituidas por redes neuronales que permiten obtener resultados de mejor calidad de una forma mucho más rápida. Esto ha sido posible principalmente por dos factores: Primero, el avance en la tecnología de procesadores gráficos, que permiten una alta paralelización, ha permitido el desarrollo de técnicas que hasta la fecha eran completamente inviables debido a su coste temporal. Segundo, la proliferación de la ``cultura de los datos'' en la que estos son tratados como un recurso imprescindible, sumado al abaratamiento de la capacidad de almacenamiento digital, ha propiciado la aparición de grandes bases de datos de todo tipo y para todo propósito, creciendo exponencialmente con el tiempo y con una calidad cada vez superior debido a que se diseñan con el propósito específico de servir como base a estos tipos de sistemas inteligentes. Uno de los ámbitos que más se han beneficiado por estas técnicas es el entorno médico. La era de la digitalización ha hecho posible la recopilación de datos con información de pacientes, enfermedades, tratamientos, etc. No obstante, algo que diferencia al entorno médico de muchos otros ámbitos es que para poder atender correctamente a un paciente y valorar su estado es necesario la opinión de un experto, lo que provoca cierta inseguridad en el uso de los sistemas inteligentes, ya que estos hasta la fecha tienen una gran falta de explicabilidad. Es decir, pueden por ejemplo predecir, categorizar o localizar una enfermedad, pero no es fácilmente interpretable el cómo ha llegado a esa conclusión, cosa que es imprescindible conocer antes de tomar una decisión que puede ser crítica para el paciente. Además, este tipo de técnicas aplicadas al entorno médico tienen un problema añadido. Puesto que las bases de datos suelen provenir de diferentes instituciones, con una diversidad importante en cuanto a los modelos de máquinas empleadas para la obtención de estos datos, cada una con unas propiedades y características diferentes. Por ejemplo, suele existir una diferencia importante en los resultados al aplicar un método que se entrenó con datos provenientes de un hospital, en datos de otro diferente. Para hacer uso de estas bases de datos se requiere que sean lo suficientemente grandes como para poder generalizar de manera adecuada este hecho. Por otro lado, nos encontramos con que las bases de datos suelen estar etiquetadas por varios especialistas, por lo que se introduce cierto grado de diversidad subjetiva e incluso algunos errores que han de tenerse en cuenta. No obstante, en los últimos años se está haciendo un esfuerzo importante en solventar todos estos problemas. Concretamente en el campo de la interpretabilidad, aunque aún es un tema que está en sus fases más tempranas, surgen muchas propuestas que lo abordan desde diferentes perspectivas. Con ello en mente, esta investigación hace su aporte centrándose en redes neuronales para la regresión de biomarcadores, proponiendo un método capaz de indicar la localización de aquellas estructuras, órganos, tejidos o fluidos a partir de los cuales se infieren. Para ello, únicamente se dispone del valor agregado final de dichos biomarcadores y se pretende obtener una localización que explique dicho valor. En esta tesis se analizarán las redes de regresión directa, proponiendo una arquitectura para el cálculo de la Enfermedad de las Arterias Coronarias (CAD), haciendo un estudio de los diferentes elementos que la compone, incluyendo la función de coste empleada y cómo afecta al resultado dependiendo de las propiedades de los datos utilizados para su entrenamiento. Los resultados se validan en otros dos problemas de regresión, Área del Musculo Pectoral (PMA) y Área de Grasa Subcutánea (SFA). Como resultado de esta tesis podemos concluir que la regresión directa de los biomarcadores es una tarea totalmente viable, obteniendo altos índices de correlación entre los resultados calculados por este tipo de redes y la referencia real obtenida de la evaluación de un especialista en el campo al cual se aplica. En segundo lugar, la percepción de este tipo de sistemas en el entorno médico puede mejorarse si, junto con el resultado de la regresión, se proporciona una localización que guíe al especialista para inferir de dónde proviene este valor, centrando su atención en una región específica de la imagen. En esta tesis se profundiza en las redes de regresión de biomarcadores y permitiéndoles localizar las estructuras utilizadas para inferir el valor del biomarcador.

A tuberculose (TB) é uma doença infecciosa bacteriana causada por Mycobacterium tuberculosis (Mtb), acomete seres humanos em todo mundo, e é considerada uma das principais causas de morbidade e mortalidade dentre as doenças infecciosas. Nesse cenário, a TB ainda é vista como um grande desafio para a ciência e para medicina. Com o estudo de novos alvos moleculares para terapia e diagnóstico, por exemplo, a sinalização Notch tem sido descrita como uma via importante para a manutenção da resposta imunológica durante a infecção por Mtb. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a participação da via Notch na modulação da resposta imune durante a infecção por Mtb em humanos. Neste trabalho foram incluidos 13 pacientes com tuberculose ativa e 13 indivíduos saudáveis. Células mononucleares de sangue periférico (PBMCs) foram isoladas e avaliadas quanto à expressão de receptores Notch 1 - 2 em células T e ligantes Notch, DLL1 - 4 em subpopulações de monócitos por citometria de fluxo e expressão de genes relacionados à via Notch e resposta imune. Além disso, o plasma foi utilizado para avaliar níveis de citocinas, CD14s e CD163s. Ainda, avaliamos a função celular dependente da ativação da via Notch durante a infecção de células mononucleares de sangue periférico de indivíduos saudáveis com Mtb H37Rv in vitro. Observamos que pacientes com TB ativa apresentaram aumento na expressão de DLL4 em monócitos intermediários e não-clássicos e diminuição na expressão de Notch 2 em células T CD8+. In vitro, observamos nas culturas de PBMCs, aumento da expressão de DLL4 em monócitos intermediários e Notch 2 em células T CD4+. A expressão do ligante DLL4 em monócitos intermediários e a expressão do Notch 1 em células T CD4+ em pacientes com TB ativa se correlacionaram positivamente com o grau de lesão pulmonar. Além disso, pacientes com quadros de lesão pulmonar moderado e avançado têm maior expressão de Notch 1 em células T CD4+ quando comparados a pacientes com grau mínimo de lesão pulmonar. Pacientes com TB ativa apresentam aumento significativo nos níveis plasmáticos de IL-6, IP- 10, CD14s e CD163s e diminuição nos níveis de IFN-?, IL-17A, IL-4, IL-2, IL-1? e RANTES. Os níveis plasmáticos de IFN-?, TNF-?, IL-17A, IL-4, IL-2, IL-12, IL-1?, RANTES e IL-10 se correlacionaram positivamente com o maior grau de lesão pulmonar.Além disso, demonstramos que os níveis de IFN-?, IL-17A, IL-1?, IL-4 e IL-2 se relacionam com maior expressão do receptor Notch 1 em células T CD4+ , enquanto níveis plasmáticos de IP-10, CD163s e de procalcitonina se correlacionam com maior expressão de Notch 1 em células T CD8+. Evidenciamos maior tendência na expressão de HES1 em pacientes com TB ativa e células infectadas in vitro, indicando que a via Notch está sendo ativada durante a infecção por Mtb. De forma interessante, in vitro as culturas de PBMCs tratadas com inibidor farmacológico da via Notch (GSI), reduziram a produção de IL-17A, IL-2 e IL-10 e aumentaram IL-8, enquanto o tratamento com anti-hDLL4 promoveu o aumento significativo nos níveis de TNF-? e atividade fagocítica de monócitos. Em conclusão, a expressão de receptores e ligantes Notch é alterada durante a TB, em especial o ligante DLL4 em subpopulações de monócitos. Além disso, a via Notch parece ser importante na modulação de respostas pró e anti-inflamatórias. Nesse trabalho, sugerimos que a expressão de Notch 1 em células T e DLL4 em subpopulações de monócitos estão associados com a gravidade da TB. Assim, a detecção desses constituintes da via Notch em PBMCs de pacientes com TB ativa são potenciais biomarcadores para avaliar a progressão da doença. / Tuberculosis (TB) is a bacterial infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), affects humans worldwide, and is considered a major cause of morbidity and mortality among infectious diseases. In this scenario, TB is still seen as a major challenge for science and medicine. With the study of new molecular targets for therapy and diagnosis, for example, Notch signaling has been described as an important pathway for the maintenance of immune response during Mtb infection. Thus, the objective of this work was to evaluate the participation of the Notch pathway in the modulation of the immune response during Mtb infection in humans. In this study, 13 patients with active tuberculosis and 13 healthy individuals were included. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated and evaluated for Notch 1 - 2 receptor expression in T cells and Notch, DLL1 - 4 ligands in monocyte subpopulations by flow cytometry and expression of Notch - pathway related genes and immune response. In addition, plasma was used to assess levels of cytokines, CD14s and CD163s. Furthermore, we evaluated the cellular function dependent on the activation of the Notch pathway during the infection of peripheral blood mononuclear cells of healthy subjects with Mtb H37Rv in vitro. We observed that patients with active TB had increased DLL4 expression in intermediate and nonclassic monocytes and decreased expression of Notch 2 in CD8+ T cells. In vitro, we observed in the cultures of PBMCs, increased expression of DLL4 in intermediate monocytes and Notch 2 in CD4+ T cells. The expression of the DLL4 linker in intermediate monocytes and the expression of Notch 1 in CD4+ T cells in patients with active TB correlated positively with the degree of lung injury. In addition, patients with moderate and advanced lung injury have higher Notch 1 expression in CD4+ T cells when compared to patients with a minimal degree of lung injury. Patients with active TB showed a significant increase in plasma levels of IL-6, IP-10, CD14s and CD163s, and decreased levels of IFN-?, IL-17A, IL-4, IL-2, IL-1? and RANTES. The plasma levels of IFN-?, TNF-?, IL-17A, IL-4, IL-2, IL-12, IL-1?, RANTES and IL-10 correlated positively with the highest degree of lung injury. In addition, we demonstrated that levels of IFN-?, IL-17A, IL-1?, IL-4 and IL-2 are related to higher Notch 1 receptor expression in CD4+ T cells, whereas plasma levels of IP-10,CD163s and procalcitonin correlate with increased Notch 1 expression in CD8+ T cells. We have shown a greater trend in HES1 expression in patients with active TB and in vitro infected cells, indicating that the Notch pathway is being activated during Mtb infection. Interestingly, in vitro cultures of PBMCs treated with the Notch pharmacological inhibitor (GSI), reduced IL-17A, IL-2 and IL-10 production and increased IL-8, while anti-hDLL4 treatment promoted the significant increase in TNF-? levels and monocyte phagocytic activity. In conclusion, the expression of Notch receptors and ligands is altered during TB, especially the DLL4 linker in monocyte subpopulations. In addition, the Notch pathway appears to be important in modulating pro and anti-inflammatory responses. In this work, we suggest that Notch 1 expression in T cells and DLL4 in monocyte subpopulations is associated with TB severity. Thus, detection of these constituents of the Notch pathway in PBMCs of patients with active TB are potential biomarkers to assess disease progression.

Os organismos chamados de algas apresentam uma grande diversidade de espécies e ocupam uma grande variedade de nichos ecológicos. Fundamentais para a manutenção das condições que permitem a vida no planeta, inclusive porque constituem a base de cadeias tróficas de ecossistemas aquáticos, as algas vêm sofrendo com o descarte contínuo de resíduos resultantes das mais variadas atividades humanas. Por outro lado, as algas, ao serem expostas aos poluentes, podem indicar a presença dos mesmos em seus habitats por meio de seus biomarcadores. Neste sentido, este trabalho preocupou-se em caracterizar as bases moleculares da toxicidade do hidrocarboneto policíclico aromático (HPA) benzo(a)pireno (BaP), presente no petróleo cru e derivado da combustão parcial de matéria orgânica, sobre a macroalga vermelha Gracilaria birdiae, uma Rhodophyta marinha nativa. Para avaliar a agressividade do poluente, a alga foi exposta a diferentes concentrações do HPA em água do mar, tanto em situações de exposição aguda (24 e 96h) quanto crônica (7 e 15 dias). Após estes períodos de exposição, alguns biomarcadores bioquímicos e fisiológicos da alga tiveram seus comportamentos analisados. Foram eles: taxas de crescimento (TC); duas defesas antioxidantes: os níveis do tripeptídeo de baixo peso molecular glutationa (GSH) e a atividade da enzima superóxido dismutase (SOD); os níveis do dímero de glutationa GSSG; a fotossíntese da macroalga; e seu aspecto de pigmentação geral. Foi possível observar que BaP é tóxico para a macroalga G. birdiae. Aumentos da concentração do HPA nos meios de cultura das algas provocaram menores TC. A partir destes dados de TC foi possível determinar uma curva de inibição do crescimento da alga e a 7 respectiva IC50 de BaP para um período de exposição de 15 dias, com valor de 69 ng do HPA para cada mL de água do mar. Após diferentes exposições a BaP, incluindo em IC50, algas expostas a BaP apresentaram níveis reduzidos do antioxidante GSH, o mesmo efeito que fora observado para GSSG (com exceção da exposição de 96h). O desempenho fotossintético, a atividade de SOD e a pigmentação de G. birdiae mostraram ser sistemas menos sensíveis à presença de BaP, e foram prejudicados em concentrações mais elevadas do poluente, em torno de 10 a 20 µg/mL. Nestas situações, a despigmentação severa da macroalga foi acompanhada de decaimentos expressivos de alguns parâmetros fotossintéticos (i.e., rETR, RQE, Ik, β) da alga. Numa outra abordagem, alguns experimentos foram feitos com o intuito de descobrir se a alga era capaz de eliminar e biorremediar BaP presente na água do mar. Aparentemente, a alga não apresenta tal capacidade; porém, uma cinética mais detalhada se faz necessária para a confirmação desta observação. Concluindo, os resultados do trabalho corroboram outros dados da literatura a respeito da toxicidade de BaP sobre sistemas vivos. Ainda, apesar de a sensibilidade de G. birdiae a BaP não ter sido alta, foi possível apontar alguns sistemas bioquímicos da alga capazes de desempenhar papel como biomarcadores de exposição ao poluente estudado, o que pode auxiliar na tomada de medidas para o manejo e a conservação de áreas impactadas / Algae show a great biodiversity and occupy many different ecological niches. Besides being essential for the maintenance that allow life on Earth, algae are on the basis of aquatic food chains and they suffer with continuous residue discharge that comes from different human activities. However, once algae are exposed to pollutants, biomarkers can indicate its presence on the environment. The aim of this work was on the characterization of benzo(a)pyrene (BaP; a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) derived from crude oil and from incomplete combustion of organic matter) toxicity against the red macroalga Gracilaria birdiae, a marine brazillian Rhodophyta. BaP toxicity in marine water was investigated under different exposure concentrations after acute (24 and 96h) and chronic (7 and 15 days) conditions. At the end of the exposures time, some of the algae`s biochemical and physiological biomarkers were analyzed: growth rate (GR); two antioxidant defenses: the low molecular weight peptide glutathione (GSH) and superoxide dismutase (SOD) enzyme activity; glutathione disulfide (GSSG) levels; the macroalga photosynthetic capacity; and the general colour aspect. Increased BaP concentrations led to a decrease of GR values. From GR data it was possible to obtain an inhibition growth curve and the respective BaP IC50 for a 15-day exposure time period with value of 69 ng/mL. After different BaP exposure conditions, including IC50, exposed algae presented decreased GSH levels, the same effects observed for GSSG (except for 96h exposure). The photosynthetic yield, SOD activity and colour aspect of G. birdiae appeared to be more resistant systems against BaP, and were affected only in higher BaP concentrations (10 to 20 µg/mL). In such situations, G. birdiae lost its red colour, which was accompanied by considerable photosynthetic parameters (i.e., rETR, RQE, Ik, β) decay. In a different approach, some experiments were done in order to discover any BaP clean-up and bioremediation played by G. birdiae. Preliminary results suggests that the alga has low remediation efficiency, although more investigations need to be done to confirm this. In summary, the results presented here show similar tendencies with literature data in respect of BaP toxicity against living organisms. Even though G. birdiae presented reasonable resistance to BaP, it was possible to identify some of the alga`s biochemical systems as BaP exposure biomarkers. This situation can be useful for impacted areas assessment and management.

As aflatoxinas são compostos carcinogênicos produzidos por fungos do gênero Aspergillus, que contaminam alimentos antes e após o processamento, causando riscos à saúde humana e perdas econômicas na produção animal. A exposição à aflatoxina B1 (AFB1), principal metabólito com maior toxicidade produzido pelo fungo, ocorre predominantemente através da ingestão de alimentos contaminados, sobretudo milho, amendoim e derivados. Após absorção e biotransformação da AFB1 por enzimas hepáticas microssomais, a toxina biotransformada liga-se com macromoléculas originando adutos tais como AFB1-lisina. A AFB1-lisina indica a dose interna de AFB1 que foi efetivamente absorvida através de alimentos contaminados. Os objetivos deste estudo foram determinar a concentração dos níveis séricos de AFB1-lisina em frangos de corte e suínos, e verificar a correlação entre os parâmetros bioquímicos séricos (aspartato aminotransferase [AST] e gama glutamiltransferase [GGT], proteína total [PT], albumina [Alb] e globulina [Glob]) e a concentração de AFB1-lisina em soro dos referidos animais. Para isto, foram realizados dois experimentos independentes, sendo um com frangos de corte (N = 40) subdivididos em dois grupos iguais (ração controle e ração contendo 222,17 µg/kg AFB1) alimentados com as dietas experimentais durante 14 dias, e outro com suínos (N = 20) alimentados com ração normal utilizada rotineiramente em um Campus universitário, sem qualquer intervenção. As rações foram analisadas quanto à presença de aflatoxinas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), enquanto que a AFB1-lisina no soro foi determinada através de CLAE acoplada a espectrômetro de massas (EM/EM). A AFB1 no nível testado não causou sinais visíveis de intoxicação. Os níveis das enzimas séricas (AST e GGT), PT e Glob não apresentaram diferenças (p>0,05) entre os tratamentos, nem entre os dias, exceto no 42º dia, quando GGT foi menor (p<0,05) que nos dias 28 e 35. Os valores de Alb foram menores (p<0,05) no tratamento com AFB1 aos 42 dias. A AFB1-lisina foi detectada no soro de todos os frangos do tratamento com AFB1, em níveis de 56.52 a 77.83 ng/mg Alb nos dias 35 e 42 de idade, respectivamente. Esses valores indicam a dose interna de AFB1 nas aves, a qual se correlacionou negativamente (p<0,05) com os níveis de PT, Alb e Glob. No experimento com suínos, a dieta apresentou níveis não detectáveis ou muito baixos de AFB1; portanto, a AFB1-lisina não foi detectada nas amostras de soro dos suínos. Os dados indicam que a AFB1-lisina apresenta potencial como biomarcador específico e sensível para a avaliação da exposição de aflatoxinas na dieta, bem como para fins de diagnósticos. / Aflatoxins are carcinogenic compounds produced by fungi of the genus Aspergillus that contaminate food before and after processing, resulting in risks to human health and economic losses in animal production. Exposure to aflatoxin B1 (AFB1), the main metabolite with greater toxicity produced by the fungus, occurs predominantly through ingestion of contaminated food, especially mayze, groundnuts and derivatives. After absorption and biotransformation of AFB1 by hepatic microsomal enzymes, the biotransformed toxin binds to macromolecules thus originating adducts such as AFB1-lysine. The AFB1-lysine adduct indicates the internal AFB1 dose that was actually absorbed through contaminated food. The objectives of this study were to determine the serum AFB1-lysine levels in broiler chicks and pigs, and check the correlation between the serum biochemistry parameters (aspartate aminotransferase [AST] e gamma-glutamyl transferase [GGT], total proteína [TP], albumin [Alb] and globulin [Glob]) and the concentration of AFB1-lysine in the serum of those animals. To this end, two independent experiments were conducted, one with broiler chicks (N = 40) subdivided into two equal groups (control feed, and feed containing 222,17 µg/kg AFB1) fed the experimental diets during 14 days, and the other with pigs (N = 20) fed normal diets routinely prepared in an University Campus, without any intervention. Feeds were analyzed for afltaoxins by high performance liquid chromatography (HPLC), while serum AFB1-lysin was determined by HPLC coupled to mass spectrometry (MS/MS). AFB1 at the level tested did not cause any sign of intoxication. The levels of serum enzymes (AST and GGT), TP and Glob did not show any difference (p>0.05) between treatments, or at different days, except for GGT on the 42nd day, which as lower (p<0.05) than concentrations on days 28 and 35. AFB1-lysine levels were detected in serum of all broilers fed the AFB1-contaminated diet, at mean levels of 56.52 to 77.83 ng/mg Alb on days 35 and 42 of age, respectively. These values indicated the internal dose of AFB1 in the birds, which negatively correlated (p<0.05) with the TP, Alb and Glob levels. In the experiment with pigs, non detectable or very low levels of AFB1 were found in the diets; therefore no AFB1-lysin was detected in the pig serum samples. Data indicated that AFB1-lysine shows the potential to be a sensitive and specific biomarker for the evaluation of broiler exposure to dietary aflatoxin, as well as for use in diagnostic purposes.

Nos últimos anos a incidência do câncer tem crescido significativamente mundialmente, porém, as técnicas atualmente empregadas para a detecção da doença não são individualmente conclusivas, além de serem extremamente invasivas e não permitirem seu diagnóstico precoce, o que justifica o desenvolvimento de novas tecnologias alternativas para a detecção do câncer. Células cancerígenas possuem receptores específicos de alta afinidade com folato e por serem altamente replicativas, são extremamente dependentes do suprimento de folato reduzido. Os alfa-receptores de folato (FR α) são proteínas com propriedades bioquímicas específicas as quais podem ser exploradas pela estratégia de marcação para detecção e tratamento do câncer (biomarcadores). Com raras exceções, são induzidos seletivamente em tecidos cancerígenos e raramente expressos em células normais, mostrando-se, assim, altamente seletivos e específicos. Sendo assim, neste projeto objetivou-se a expressão e a purificação dos FR α, além da sua imobilização em microssistema para estudos subsequentes em biossensores. Foram promovidos testes de expressão da proteína heteróloga (rFR α) em E. coli em diferentes linhagens, temperaturas e tempos de indução da expressão sendo observada a expressão da proteína recombinante de forma insolúvel. Paralelamente foram promovidos testes de expressão da proteína rFR α em P. pastoris, os quais não se mostraram eficientes, uma vez que não foi possível a detecção da proteína em estudo. Como alternativa, uma nova construção, em fusão com a proteína Trigger fator (TF) de E. coli, uma chaperona molecular de alta solubilidade, foi testada. Através de análises por SDS-PAGE, Western Blot, OFFGEL e espectrometria de massas, foi possível comprovar a produção da proteína recombinante TFFRα. Ainda, a proteína foi imobilizada em lipossomos, o que proporcionou o desenvolvimento de um padrão analítico que poderá ser utilizado em estudos subsequentes com biossensores de FR α. Este estudo será útil para o desenvolvimento de drogas visando a inativação desta proteína, como os anti-folatos, que são hoje os agentes anti-neoplásicos mais investigados, e possibilitará a caracterização bioanalítica da proteína FR α recombinante (rFR α) bem como o desenvolvimento de novos biossensores. / In recent years the incidence of cancer has grown significantly globally. Even though, the techniques currently employed for the detection of cancer are not individually conclusive due to the subjectivity of the analysis, inherently invasive, and are unable to provide early diagnosis. Therefore, the development of new technologies for cancer detection and prognostic are justified. Cancer cells have specific receptors with high affinity towards folate and are highly replicative. Alpha folate receptor (FR α) are extracellular proteins with specific biochemical properties since, with rare exceptions, are induced selectively in cancerous tissues and rarely expressed in normal cells, being highly sensitive and specific. In this work we produced FR α heterologously and we immobilized it on a microsystem mimicking a cancer cell that will become an analytical standard for studies with biosensors. Firstly, we produced rFR α in different E. coli strains, exploring variation of temperature and induction times, in which we observed the expression of insoluble protein. We also tried the expression in P. pastoris system, which was not efficient as well. Alternatively, we cloned FOLR1 gene in a special vector that enables the expression of FR α fusioned with the Trigger fator from E. coli, a highly soluble molecular chaperone. Using SDS-PAGE, Western Blot, OFFGEL and mass espectrometry we observed the production of soluble TFFR α. The recombinant protein was immobilized in liposomes, producing an analytical standard for studies with FR α-based biosensors. Our findings open research possibility in drug development, like anti-folates, besides the development of new biosensors.

A desregulação endócrina induzida por contaminação ambiental está entre os principais problemas criados pela sociedade moderna de consumo, responsável pela inserção no ambiente de uma série de substâncias interferentes nos sistemas hormonais dos mais diversos organismos, incluindo o próprio homem. A ação destes compostos acarreta, entre outros efeitos, disfunções reprodutivas e estudos apontam que também podem ser indutores de cânceres. A legislação brasileira através do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) determina os padrões de qualidade das águas, porém muitas substâncias com potencial de desregulação endócrina não tem suas concentrações e emissões especificadas. O objetivo deste trabalho foi executar um levantamento da presença e possíveis conseqüências dos hormônios estrogênicos, uma das classes mais potentes de desreguladores endócrinos (ED), nos compartimentos água e sedimento do rio do Monjolinho. Este rio cruza parte da malha urbana da cidade de São Carlos - SP e recebe lançamentos localizados e difusos de esgotos domésticos e industriais. Portanto, amostras de água e sedimentos foram analisadas através de cromatografia líquida, e exemplares de peixes capturados no rio investigados quanto à presença da proteína vitelogenina (VTG) um biomarcador de exposição. Também ensaios ecotoxicológicos foram desenvolvidos em laboratório com diferentes abordagens para verificação de efeitos diversos. Em uma tentativa de abordar os dados gerados através de uma perspectiva ampla, foi delineada uma avaliação de risco ambiental discutindo as possíveis ameaças a biota e a população humana, já que concentrações de hormônios, principalmente o sintético etinilestradiol (concentração máxima de 30,1 ± 3,41 ng/L), a indução da VTG e efeitos em ensaios ecotoxicológicos foram confirmados. / The environmental endocrine disruption is among the main problems arrived with the modern society way of life. The hormonal systems of several organisms are injured by a number of chemicals disposal on hydric bodies in erroneous way. These compounds causes reproductive disturbs, and studies pointed it be cancer inductors. The Brazilian National Environmental Council (CONAMA) do not regulated standards for discharges and concentrations of these substances. This work aims to investigate the probable presence and effects of sexual estrogens hormones, one of the most powerful groups of endocrine disruptors (EDCs), at the Monjolinho river. This small urban river is placed in São Carlos; a town located in the São Paulo state, southwest Brazil, and receives concentrated and diffuse sewage effluents as industrials as domestics. Samples of water and sediments were analyzed by liquid chromatography, and male fishes captured were investigated to survey the vitellogenin protein (Vtg), a biomarker of exposition. To complement the study, ecotoxicological tests with different approaches were considered. Moreover an environmental risk analyze delineation was made because hormones concentrations, mainly the synthetic ethynilestradiol (EE2), VTG induction, and positive effects in ecotoxicity tests were found.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um biossensor contendo transdução condutométrica sem contato (C4D, capacitively coupled contactless conductivity detection) e ácido fólico (FA) como biorreceptor em microchip, uma nova alternativa que poderá ser utilizada na determinação do biomarcador tumoral FR-α. Essa espécie exibe interações com FA altamente específicas, com constantes de formação da ordem de 109-1010. Os dispositivos microfluídicos, os quais consistiram de uma lâmina de vidro (integrando os eletrodos), dielétrico (contendo a fase biossensora) e substrato de poli(dimetilsiloxano) (PDMS, incorporando os microcanais), foram fabricados utilizando-se processos de fotolitografia e deposição de filmes finos em fase vapor. Objetivando melhorias nos níveis de detecção da C4D, estudos de sensibilidade com base em parâmetros da curva analítica foram conduzidos alterando-se a natureza do dielétrico e a configuração dos eletrodos. Posteriormente, estudos de caracterização foram realizados para as superfícies modificadas com os intermediários de imobilização; condições reacionais distintas (reagente, concentração, solvente e tempo) foram consideradas. As técnicas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X foram usadas, respectivamente, a fim de se verificar a possível formação de aglomerados e permitir determinações qualitativas e quantitativas sobre as composições químicas das superfícies. Como resultado dos experimentos de sensibilidade e caracterização de superfície, adotamos os parâmetros seguintes para os ensaios de interações biomoleculares posteriores: filme de SiO2 como dielétrico, eletrodos seletivos à C4D com formato retangular e orientação antiparalela e monocamadas automontadas do reagente 3-aminopropil(trietoxisilano) como intermediário de imobilização de FA. As duas etapas finais do trabalho foram: otimização do tempo de funcionalização com FA (3, 5 e 7 h) e caracterização da fase biossensora, realizada a partir de medidas de C4D e microscopia de força atômica (AFM). Para o primeiro caso, os microchips foram aplicados a um padrão de anticorpo monoclonal específico a FA (α-FA). Os ensaios biomoleculares indicaram uma adsorção efetiva de FA junto à superfície de SiO2 silanizada, sem a ocorrência (ao menos em níveis significativos) de impedimentos estéricos de sua espécie bioativa. Dentre os tempos de funcionalização investigados, 3 h foi aquele que resultou em uma maior sensibilidade do método. Em termos da etapa de caracterização eletroquímica da fase biossensora, seus resultados mostraram haver correlação entre a resposta analítica e as interações FA/α-FA. Em adição, conforme indicaram as medidas de AFM, não houve alterações drásticas na morfologia do substrato (SiO2) em função dos processos de modificação química de superfície. Por fim, o uso da C4D como uma técnica de transdução em biossensores mostrou-se uma alternativa promissora para a análise do biomarcador tumoral FR-α. Dentre outros aspectos, essa plataforma analítica requer uma instrumentação simples, barata e portátil, não apresenta inconvenientes relacionados ao contato eletrodo/solução, dispensa o uso de mediadores redox e permite a determinação simultânea de multianalitos. Neste ínterim, alterações no transdutor devem ser implementadas visando um aumento na sensibilidade do método, o qual representa seu fator limitante principal. / This work describes the development of a biosensor containing capacitively coupled contactless conductivity transduction (C4D) and folic acid (FA) as bioreceptor in microchip, a new alternative that can be used in FR-α tumor biomarker analysis. FR-α exhibits highly specific interactions with FA, showing formation constants of the order of 109-1010. The microfluidic devices consisted of a glass layer (integrating the electrodes), dielectric (containing the biosensor phase), and poly(dimetilsiloxane) substrate (PDMS, incorporating microchannel). The microfabrication stage evolved photolithography processes, metal adsorption via sputtering, and plasma-enhanced vapor film deposition. In order to improve detection levels of C4D, sensitivity studies were conducted by changing the dielectric nature and electrode configuration. Through flow analysis with given electrolyte standards, the limits of detection and quantification were calculated based on analytical curve parameters. Subsequently, researches were performed to characterize the modified surfaces with immobilization intermediate considering reaction conditions distinct (reagent, concentration, solvent, and time). The techniques of scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were employed, respectively, aiming to verify the clusters formation and allow qualitative and quantitative determinations about the surfaces chemical composition. From the results of sensitivity experiments and surface characterization, we adopt the following parameters for the biomolecular interactions assays: SiO2 film as dielectric, C4D selective electrodes with rectangular shape and antiparallel orientation, and self-assembled monolayers of 3-aminopropyl(triethoxysilane) as intermediary for immobilization of FA. The two final steps of the work were: optimizing the FA functionalization time (3, 5, and 7 h) and phase biosensor characterization, made from measures of C4D and atomic force microscopy (AFM). For the first case, due to the absence of FR-α standard for purchase, the microchips were applied to FA specific monoclonal antibody (α-FA). The biomolecular assay indicated effective adsorption of FA, without occurrence (at least in significant levels) of steric hindrance of its bioactive specie. Among the investigated times of functionalization, 3 h resulted in a higher sensitivity of the method. In terms of biosensor phase electrochemical characterization stage, their results evidenced correlation between analytical response and FA/α-FA interactions. Additionally, as the AFM measurements showed, drastic changes in the morphology of the substrate (SiO2) with the surface modification processes did not occur. Finally, the use of the C4D as transduction technical in biosensors proved to be a promissory alternative for FR-α tumor biomarker analysis. Among other features, this platform has not drawbacks related to the electrode/solution contact, dispenses the use of redox mediators, allows the simultaneous determination of multianalytes, and employs an instrumentation that is simple, cheap, and portable. Nevertheless, changes in the transducer should be implemented to increase the method sensitivity, which represents its main limiting factor.

A fração solúvel de ST2 (sST2) é a isoforma circulante do ST2, um receptor membro da família das interleucinas-1. O sST2 é considerado um biomarcador cardíaco, pois é induzido mecanicamente pelo estiramento de cardiomiócitos e fibroblastos em situações de estresse miocárdico secundário à sobrecargas de volume ou de pressão, podendo ser detectado no soro. Este biomarcador tem demonstrado valor prognóstico em humanos, sendo considerado um importante preditor de mortalidade independente. Embora possua capacidade limitada como teste diagnóstico quando utilizado isoladamente, as concentrações séricas de sST2 apresentam-se aumentadas em pacientes humanos com ICC aguda, motivo pelo qual sua utilidade tem sido estudada em associação a outros biomarcadores como o NT-proBNP e a troponina I (cTnI). Entretanto, ainda não há estudos clínicos avaliando o sST2 em cães com degeneração valvar crônica de mitral (DVCM). Portanto, a proposta deste estudo foi determinar a utilidade do sST2, comparado ao NT-proBNP e a cTnI, para a avaliação de cães predispostos ou em diferentes estágios da DVCM. Para tanto, foram selecionados 151 cães em diferentes estágios de DVCM. Os animais foram submetidos à exame clínico, testes laboratoriais, radiografias torácicas, eletrocardiografia, ecodopplercardiografia, mensuração de pressão arterial sistólica e dosagens dos biomarcadores sST2, NT-proBNP e cTnI. Os resultados deste estudo demonstraram que as concentrações de sST2 foram maiores nos cães com ICC secundária a DVCM, em relação aos cães sem ICC. Entretanto, quando os cães foram agrupados de acordo com os estágios da DVCM, não houve diferença nas mensurações de sST2 entre os grupos. As mensurações de NT-proBNP e a cTnI foram maiores tanto nos cães com ICC, em relação aos cães sem ICC, quanto nos estágios mais avançados da DVCM. Observou-se correlação entre o sST2 e os biomarcadores NT-proBNP e cTnI, assim como entre sST2 e variáveis ecodopplercardiográficas de avaliação da função diastólica. Na análise de curva ROC para o diagnóstico de ICC, as áreas sob a curva (AUC) foram de 0,66 para o sST2, 0,86 para NT-proBNP e 0,76 para cTnI. Na avaliação de prognóstico, observou-se que o grupo de cães com mensurações de sST2 maiores que 40 pg/mL apresentou maior ocorrência de óbito, comparado ao grupo com menores valores de sST2. Concluiu-se que o desempenho do sST2, como teste diagnóstico para ICC, isoladamente, foi limitado e inferior aos outros biomarcadores estudados. Entretanto, a correlação observada entre sST2, NT-proBNP, cTnI e variáveis ecodopplercardiográficas, sugere que o sST2 pode acrescentar valor diagnóstico em uma análise de regressão multivariada. O sST2 parece possuir utilidade como marcador prognóstico independente, sendo preditor de mortalidade em cães com DVCM. / The soluble fraction of ST2 (sST2) is the circulating isoform of ST2, a member of the interleukin-1 (IL-1) receptor family. Soluble ST2 is considered a cardiac biomarker, which is induced mechanically by the stretch of cardiomyocytes and fiblobasts in situations of myocardial stress, due to volume or pressure overload, and may be measured in serum. This biomarker has shown prognostic value in human cardiology, and is considered an important independent mortality predictor. Although it holds limited diagnostic capacity by itself, serum concentration of sST2 is increased in acute heart failure human patients, reason why its utility has been studied in association to other biomarkers as NT-proBNP and cardiac troponin I (cTnI). However, studies assessing sST2 in dogs with chronic mitral valve disease (CMVD) are still lacking. Therefore, this study aimed to determine the utility of sST2, compared to NT-proBNP and cTnI, for assessment of dogs predisposed to or in different stages of CMVD. With this purpose, 151 dogs in different stages of CMVD were recruited and submitted to clinical exam, laboratory tests, thoracic radiography, electrocardiography, echocardiography, systolic arterial blood pressure assessment and measurement of the biomarkers sST2, NT-proBNP and cTnI. The results demonstrate that sST2 concentration was higher in dogs in congestive heart failure (CHF) secondary to CMVD compared to dogs without CHF. However, when dogs were stratified according to CMVD stages, it was not possible to differentiate the groups based on sST2 concentrations. NT-proBNP and cTnI concentrations were higher in CHF dogs compared to non-CHF dogs, as well as in more advanced stages of CMVD. There was correlation between sST2 and NT-proBNP and cTnI, and also between sST2 and diastolic function echocardiographic variables. Analysis of ROC curve for HF diagnosis showed areas under the curve (AUC) of 0,66 for sST2; 0,86 for NT-proBNP and 0,76 for cTnI. As for prognosis assessment, sST2 concentrations higher than 40 pg/mL indicated higher mortality compared to groups with lower sST2 values. We conclude that sST2 performance as a stand alone diagnostic test is limited and inferior to the other studied biomarkers. However, the correlation observed between sST2, NT-proBNP, cTnI and echocardiographic variables, suggests that sST2 may add diagnostic value in a multivariate regression analysis. sST2 seems to be a useful independent prognostic marker, and mortality predictor in dogs with CMVD.

É grande a preocupação na identificação de compostos envolvidos no desenvolvimento de processos deletérios, como o câncer. O tetraidrofurano (THF) é um solvente amplamente utilizado em indústria e pesquisa e estudos recentes indicaram uma atividade carcinogênica em animais experimentais, incentivando a investigação da sua possível interação com biomoléculas. Adutos de DNA servem como marcadores para a identificação da atividade genotóxica de substâncias e para o monitoramento da exposição humana aos agentes genotóxicos. Estudos realizados in vitro, em células em cultura, bem como em animais experimentais, permitem que mecanismos sejam desvendados e metodologias sejam desenvolvidas para uma posterior avaliação da exposição humana. O contínuo desenvolvimento de técnicas de análise de adutos em DNA para monitoramento biológico constitui importante preocupação para pesquisadores envolvidos com a saúde ocupacional e a medicina preventiva. No presente trabalho foi investigada a reação de produtos de oxidação do THF com os nucleosídeos 2\'-desoxiadenosina (dAdo) e 2\'-desoxicitidina (dCyd). As estruturas dos adutos formados foram elucidadas por análises de espectros de massas (ESI/MS-MS) e ressonância magnética nuclear (RMN) após purificação de quantidade suficiente dos produtos por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Com isso, foi aberta a possibilidade de validação de novos marcadores de exposição a THF. Tais lesões foram detectadas em DNA incubado com THF oxidado in vitro, após o desenvolvimento de uma metodologia sensível e seletiva baseada em HPLC/ESI/MS-MS. Além disso, camundongos foram expostos a vapor de THF e foi feita análise de dano oxidativo (8-oxo-2-desoxiguanosina) no DNA de fígado e rim. Um aumento de aproximadamente oito vezes no nível de 8-oxo-2-desoxiguanosina foi observado no DNA dos órgãos dos camundongos expostos ao THF. Nossos estudos in vitro apontam para a possibilidade de ação genotóxica do THF oxidado (formação de adutos com o DNA). A ocorrência dessa via in vivo será investigada em estudos posteriores. Adicionalmente, há aumento de dano oxidativo em órgãos alvos de carcinogênese induzida por esse solvente. / There is a huge concern to identify compounds involved in the development of harmful processes, like cancer. Tetrahydrofuran (THF) is a solvent widely used in industries and recent researches and studies indicated a carcinogenic activity in experimental animals, instigating the investigation of its possible interaction with biomolecules. DNA adducts are used as markers for the identification of genotoxic activity of substances and monitoring the human exposition to genotoxic agents. Studies carried out in vitro, in culture cells and in experimental animals allow to disclose mechanisms and develop methodologies for a posterior evaluation of the human exposition. The continuous development of techniques for the analysis of DNA adducts for biological monitoring constitutes a remarkable concern for the researchers involved with occupational health and preventive medicine. In the present paper, the reaction of THF oxidation products with the nucleosides 2\'-deoxyadenosine (dAdo) and 2\'-deoxycitidine (dCyd) were investigated. The structures of the formed adducts were elucidated by mass spectra analysis (ESI/MS-MS) and nuclear magnetic resonance (RMN) after purification of sufficient quantities of the products by high-performance liquid chromatography (HPLC). Thus, the validation of new markers of exposition to THF was made possible. Such damages were detected in DNA incubated with oxidized THF in vitro, after the development of a sensible and selective methodology based on HPLC/ESI/MS-MS. Moreover, mice were exposed to THF vapors and an oxidative damage analysis (8-oxo-2\'-deoxyguanosine) was carried out on DNA from liver and kidney. An approximate 8-fold increase in the level of 8-oxo-2\'-deoxyguanosine was observed on DNA from the mices organs exposed to THF. Our in vitro studies indicate the possibility of oxidized THF genotoxic action (formation of adducts with DNA). The occurrence of this path in vivo will be investigated in future studies. In addition, the oxidative damage in target organs of carcinogenesis induced by this solvent was increased.

A prevalência de LRA no pós-operatório (PO) de cirurgia cardíaca varia em torno de 5% a 31%, dependendo da população estudada e do critério adotado para sua definição. Os objetivos deste estudo foram classificar a função renal de pacientes em pós-operatório de cirurgia cardíaca, utilizando o sistema classificador RIFLE (R="risk", I="injury", F="failure", L= ‘loss" e E="end-stage") e avaliar o desempenho discriminatório de um marcador de taxa de filtração glomerular, a Cistatina C (CC). A amostra compôs-se de 121 pacientes, sem história de lesão renal prévia, acompanhados nas 24 , 48 e 72 horas. Os desfechos considerados foram alta ou óbito no PO. O RIFLE foi utilizado para comparação com demais variáveis, bem como dois de seus componentes, a creatinina plasmática e o clearance de creatinina. As categorias “R", “I" e “F" do RIFLE foram consideradas como LRA. A idade média dos pacientes foi de 50 anos, com 61,2% de sexo masculino, 38,8% de sexo feminino e predomínio da raça branca (92%). A cirurgia valvar foi a mais realizada (48,8%), seguida de 43,8% de revascularização do miocárdio e 7,4% de cirurgias combinadas, sendo que em 78% dos pacientes foi adotada a circulação extracorpórea com duração máxima de 120 minutos. A grande maioria (97,5%) dos pacientes obteve alta hospitalar. A LRA ocorreu em 78,5% pelo critério RIFLE. Quanto à CC, constatou-se relação de seus níveis com a piora da função renal vista pelo RIFLE nos períodos estudados. A CC apresentou maior sensibilidade e especificidade do que a Creatinina (Cr) para sinalização de piora da função renal com área sob a curva (0,67 vs 0,62). O estudo confirmou melhor desempenho da CC para detecção de LRA do que a Cr em PO da cirurgia cardíaca / The prevalence of acute kidney injury (AKI) in the postoperative period of cardiac surgery ranges from 5 to 31%, depending on the population studied and the criteria used for its definition. The objectives of this study were to classify the renal function of the patients in the postoperative period of cardiac surgery according to the RIFLE classification (Risk, injury, Failure, Loss and End-stage) and to assess the discriminating power of a glomerular filtration rate marker, the Cystatin C (CC). The sample was composed by 121 patients, with no kidney failure history, who were followed up 24, 48 and 72 hours after surgery. The outcome considered were hospital discharge or death. RIFLE was used as basis to compare the other variables, as well as two of its components: the Serum Creatinine (Cr) and the Creatinine Clearance. Patients classified as “R", “I" and “F" were considered with AKI. The mean age of the patients was 50 years, with 61.2% of males, 38.8% of females and a preponderance of Caucasians (92%). The valve surgery was the most performed surgery (48.8%), followed by 43.8% of myocardial revascularization and 7.4% of combined surgery. In 78% of the cases, a coronary artery bypass grafting was adopted and lasted 120 minutes time or less. The great majority (97.5%) of the patients were discharged from hospital. The AKI occurred in 78.5% of the sample using the RIFLE criteria. Regarding the CC, it was noticed a relationship between its levels and the worsening of the renal function, according to RIFLE, in the studied period. The CC presented a higher sensibility and specificity than Cr to signal the worsening of the renal function (area under the curve 0.67 vs. 0,62). The study confirmed a better performance of the CC than the Cr marker to detect AKI in the postoperative period of cardiac surgery