University of Beira Interior
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Development of an Attitude Determination and Control System for ANTAEUS
No full textThe Astrophysical Nanosatellite for Technological Advancement and High-Energy
Universe Studies (ANTAEUS) is a CubeSat project developed by students of several
institutions, mainly the universities of Beira Interior (UBI), Porto (FEUP), and Coimbra
(UC), whose main mission objective is the measurement of gamma-ray bursts from
distant galaxies. To this effect, the satellite must perform a series of spectroscopy,
imaging and polarization techniques and relay the resulting data back to ground.
This dissertation details the design, development, modelling and validation of the
Attitude and Orbital Determination and Control System (AODCS) which will enable the
correct pointing conditions for the retrieval of relevant scientific data for the mission.
One of the underlying goals of the project is to use low-cost and low-power hardware,
namely the use of a magnetorquer board and a single reaction wheel, making the actuator
subsystem the main driver for the proposed control solution. The AODCS consists of an
Extended Kalman Filter for attitude estimation, guidance modes for nadir and inertial
pointing, and a control block consisting of a pointing mode which integrates a
proportional-derivative (PD) controller with a One-Step Greedy Actuator Management
Function for actuator torque allocation. This system is modelled using MATLAB
Simulink®.
The proposed subsystem was tested against a detailed model of the satellite environment,
including the Earth's magnetic field, solar radiation pressure, gravity gradient and the
atmospheric drag present in Low Earth Orbit. This model demonstrates successful
pointing and mission results using a novel controller which can be applied in complex
aerospace control systems with diverse applications.O Astrophysical Nanosatellite for Technological Advancement and High-Energy
Universe Studies (sigla inglesa: ANTAEUS) é um projeto desenvolvido por estudantes de
várias instituições, maioritariamente das universidades da Beira Interior (UBI), Porto
(FEUP) e Coimbra (UC), cujo principal objetivo é a criação de um CubeSat para medição
de erupções de raios gama oriundos de galáxias distantes. Para este propósito, o satélite
deve ser capaz de realizar uma série de técnicas de espetroscopia, imagiologia e
polarimetria, transmitindo os dados resultantes de volta para a Terra.
Esta dissertação detalha a conceção, desenvolvimento, modelação e validação do Sistema
de Determinação e Controlo de Atitude (sigla inglesa: AODCS) que permitirá condições
de orientação corretas para a recolha de dados científicos relevantes para a missão. Um
dos objetivos subjacentes do projeto é a utilização de hardware de baixo custo e energia,
nomeadamente a utilização de uma placa magnetorquer e uma única reaction wheel,
tornando a atuação o princípio orientador da solução de controlo proposta. O AODCS é
constituído por um Filtro de Kalman para estimação da atitude, modos de orientação
inercial e nadir, e um controlador Proporcional-Derivativo integrado com uma Função
de Gestão de Atuação para alocação de torque do sistema atuador. Este sistema foi
modelado utilizando o software MATLAB Simulink®.
O subsistema proposto foi testado com base num modelo detalhado do meio operacional
do satélite, incluindo o campo magnético da Terra, a pressão da radiação solar, o
gradiente de gravidade e a resistência atmosférica presente em Órbita Terrestre Baixa. O
modelo demonstrou resultados satisfatórios utilizando um controlador inovador que
pode ser implementado em sistemas aeroespaciais complexos com aplicações diversas
Otimização e implementação de um método de preparação de fibrilas de alfa-sinucleína para posterior desenvolvimento de um modelo animal da doença de Parkinson
No full textA Doença de Parkinson é a segunda doença neurodegenerativa mais comum no
mundo e é caracterizada pela perda seletiva dos neurónios dopaminérgicos na substantia
nigra. A sua principal característica patológica é a formação de inclusões neuronais como
os corpos de Lewy, constituídas por espécies proteicas misfolded agregadas. A alfasinucleína é uma proteína pequena envolvida no tráfico vesicular no cérebro, que
compreende o modelo de polimerização-conversão-nucleação durante o seu processo de
agregação. A agregação anormal promove a conversão de monómeros em fibrilas
preformadas, que se acumulam nos neurónios. Deste modo, foram criados modelos
animais que apresentam a forma patológica da alfa-sinucleína, cujo intuito é mimetizar
a patologia, para melhor a compreender, e desenvolver novos tratamentos. A produção
de fibrilas tem como objetivo a criação de fibrilas a partir de monómeros in vitro e após
vários testes de controlo de qualidade das fibrilas preformadas, poder usá-las em
modelos celulares ou modelos animais.
Neste trabalho foi proposta a otimização de um método de preparação e formação
das fibrilas preformadas com base em monómeros da alfa-sinucleína para posterior
desenvolvimento de um modelo celular e animal da doença. Para avaliar a qualidade das
fibrilas preformadas realizou-se o ensaio da Tioflavina T e estudou-se a estrutura
secundária da proteína com base na técnica de dicroísmo circular.
Os resultados deste estudo mostraram que para haver agregação proteica é
necessário que a proteína se encontre na conformação correta, desordenada, desde a sua
comercialização. Neste caso não foi possível obter fibrilas preformadas devido à
qualidade dos monómeros comercializados, uma vez que a conformação apresentada era
de a-hélice. De forma a garantir que o processo de fibrilização seja executado com
sucesso é necessário refazer todo o processo de formação e avaliação de novos
monómeros e fibrilas preformadas. Por outro lado, para otimizar e proporcionar a
indução patológica com recurso às fibrilas preformadas da alfa-sinucleína num modelo
animal é necessário fazer mais estudos que avaliem a sua caraterização e formação.Parkinson’s Disease is the second most common neurodegenerative disease in the
world and it is characterized by the selective loss of dopaminergic neurons in the
substantia nigra. Its main pathological feature is the formation of neuronal inclusions
such as Lewy bodies, which are constituted of misfolded protein aggregates. Alphasynuclein is a small protein involved in vesicular trafficking in the brain, which follows
the polymerization-conversion-nucleation model during its aggregation process. The
abnormal aggregation promotes the conversion of monomers into preformed fibrils, that
accumulate in the neurons. Therefore, the animal models that exhibit the pathological
form of alpha-synuclein were created, in order to mimic the pathology, for a better
understanding and to develop new treatments. The aim of the synthesis of preformed
fibrils is to create fibrils from monomers in vitro and after preforming control tests on
them, be able to use them on cellular and animal models.
In this dissertation it was proposed an optimization of a method of preparation and
synthesis of preformed fibrils from monomers to develop a posterior cell and animal
model of the disease. In an effort to validate its quality, it was conducted the Thioflavin
T assay and a protein secondary structure study through circular dichroism technique.
The results showed that for the propose of protein aggregation is necessary that the
protein has the correct conformation- random coil- since its commercialization. In this
case it was not possible to obtain preformed fibrils, due to the quality of the
commercialized monomers, that presented an a-helix conformation.
For the purpose of securing the success of the fibrillization process, it is necessary to
redo the all-synthesis process and the evaluation of new monomers and preformed
fibrils. Besides, as a means to optimize and provide pathologic induction with the use of
alpha-synuclein preformed fibrils in animal models, it is necessary to make more studies
regarding its characterization and synthesis.CENTRO-01-0247-FEDER-113213POCI-01-0145-FEDER-02212
Essays on the effect of globalisation on environmental performance and sustainable development
No full textMore than a threat to the future, climate change is a reality that needs to be dealt with today. The main focus of this thesis is the analysis of the influence of globalisation 0n the achievement of sustainable development goals. Countries around the world have become more connected than ever due to advancing technology and economic integration. However, globalisation gives rise to diverse ecological and economic challenges, leading to environmental damage and inducing substandard working conditions in emergent nations that produce goods for more developed ones. To address some of these challenges, in this thesis, six analyses organised into three main parts were performed. The first aims to empirically analyse the effect of each dimension and measure of globalisation on environmental performance, considering economies’ distinct contexts, such as level of income, degree of development, level of globalisation, regulatory structure, and economic, political, and social frameworks. Three essays were included in the first part of the thesis to address the objective stated above. Panel data estimators for an annual frequency were used, and the main findings suggest that each dimension and measure of globalisation behaves differently under distinct economies’ features. In light of this, environmental strategies should be delineated according to the specific features of the economies instead of implementing transversal directives for both a group of economies and globalisation as a whole. A debate is needed on strategies that discourage developed and high-income economies from economically benefiting from increasing environmental degradation in developing and low-income countries.
An all-embracing environmental performance assessment is crucial for policymakers to design and implement the most efficient policies and directives to achieve sustainable development and the net-zero carbon goal. Understanding the gaps that might need to be overcome, and the improvements that might need to be made in environmental performance assessment, motivated the second part of this thesis. Thus, the second part of this thesis aims to provide a survey of the literature and a critical analysis of one of the most popular methods used to assess environmental performance, the Environmental Kuznets Curve (EKC). This essay goes further by first presenting a detailed review of the literature that describes the time period and countries under analysis, the variables of the EKC relationship analysed, additional variables included, approaches performed, the relationship obtained, and if the turning point is calculated. Secondly, it identifies gaps and proposes improvements to the EKC hypothesis assessment. This essay highlights that policymakers should be concerned about the volatility of the EKC outcomes. The use of the EKC outcomes as guidance on policy design and implementation, but not as a decisive indicator, is recommended.
Energy efficiency and climate finance are crucial tools to achieve sustainable development and the net-zero carbon goal. This evidence motivated the third part of this thesis. The main objective of this third part is to analyse globalisation as a driver of energy efficiency, climate finance, and sustainable development. Two essays were written to achieve this objective. Diverse empirical methods were applied, such as the Autoregressive Distributed lag model, both Panel-Corrected Standard Errors and Feasible Generalized Least Squares, and the Driscoll-Kraay estimator. The robustness of the results has been confirmed by using different models’ specifications and by employing a Seemingly Unrelated Regression method. The main findings of the third part of this thesis highlight that economic benefit might have been prioritized over environmental quality in the higher energy consumers per capita countries. At the same time, climate finance is an environmental preservation mechanism for developing countries, but further than that, it induces improvements in the standard of living. In concordance with that, human development is suggested as a substantial determinant of climate finance flow. Strengthening regulation and implementing environmental protection directives are indispensable to accomplishing the established environmental goals, as well as founding specific goals and mainly accomplishing them. International agreements allow transparency and the commitment to a shared interest. Implementing penalties for the economies that do not comply with the agreed treaty might discourage these economies from making decisions that maximize their profit over environmental quality.Os efeitos das alterações climáticas são mais do que uma ameaça para o futuro, são uma realidade com a qual a sociedade já tem de lidar nos dias de hoje. A presente tese foca-se na análise da influência da globalização no cumprimento das metas ambientais e do desenvolvimento sustentável. Através do crescente desenvolvimento tecnológico e integração das economias, os países são hoje mais conectados do que alguma vez foram. Contudo, existem inúmeros desafios ambientais e económicos associados à globalização. Estes desafios aumentam a degradação ambiental e instigam condições de trabalho precárias em países com rendimentos mais baixos que produzem bens para países desenvolvidos. Com o propósito de analisar o efeito da globalização no meio ambiente e no desenvolvimento sustentável das economias, a presente tese realiza seis ensaios, organizados em três partes. A primeira parte tem como objetivo analisar empiricamente o comportamento da cada medida e dimensão da globalização no desempenho ambiental, considerando economias com características distintas, como o nível de rendimento, desenvolvimento e globalização, a conjuntura regulatória, económica, política e social. Esta primeira parte compreende três ensaios de forma a cumprir o objetivo descrito anteriormente. Através da utilização de estimadores de dados em painel com frequência anual, os principais resultados sugerem evidência empírica para o comportamento distinto de cada medida e dimensão da globalização sob características distintas das economias. Diante disto, as estratégias ambientais devem ser delineadas considerando as características especificas de cada economia, em vez de serem implementadas diretrizes transversais para um grupo de países ou para o fenómeno da globalização como um todo. Enquanto isso, é necessário debater estratégias que desencorajem o benefício económico que as economias desenvolvidas e de alto rendimento retiram da crescente degradação ambiental nos países em desenvolvimento e de rendimento mais baixo.
Promover o desenvolvimento sustentável e atingir a meta do carbono líquido-zero exige que os decisores políticos projetem e implementem políticas e diretivas eficientes. Para isto, é crucial fornecer uma análise detalhada e realista do desempenho ambiental. Desta forma, compreender as lacunas que poderão ser necessárias de colmatar e as melhorias que são necessárias introduzir na avaliação do desempenho ambiental motivou a segunda parte da presente tese. Assim, a segunda parte tem como objetivo fornecer um extenso e detalhado levantamento da literatura e uma análise crítica de um dos métodos mais utlizados para avaliar o desempenho ambiental, nomeadamente a Curva Ambiental de Kuznets (Environmental Kuznets Curve - EKC). Este ensaio fornece uma revisão detalhada da literatura existente, na qual é descrito o período e os países em análise, as variáveis analisadas na relação Curva Ambiental de Kuznets, as variáveis adicionais que são incluídas, as abordagens realizadas, a relação obtida, e o cálculo do ponto de viragem. Além disso, identifica lacunas e propõe melhorias na aplicação da Curva Ambiental de Kuznets. Este ensaio revela que os decisores políticos devem estar cientes da sensibilidade e volatilidade dos resultados da Curva Ambiental de Kuznets. Os resultados deste método devem ser usados apenas como orientação para a projeção e implementação de políticas, mas não como um indicador decisivo por si só.
A eficiência energética e as finanças climáticas são ferramentas cruciais para promover o desenvolvimento sustentável e cumprir as metas ambientais. Esta evidência definitivamente motivou a terceira parte desta tese. Assim, a terceira parte tem como objetivo principal analisar a papel da globalização como determinante da eficiência energética, financiamento climático e desenvolvimento sustentável. Dois ensaios foram desenvolvidos para cumprir o objetivo descrito. Vários estimadores de dados em painel foram aplicados, nomeadamente o Modelo Autorregressivo com Desfasamento Distribuído (Autoregressive Distributed Lag), a Regressão Linear com Erros Padrão Corrigidos para Painel (Panel Corrected Standard Errors) e a Regressão com Erros Padrão de Driscoll-Kraay (Regression with Driscoll-Kraay standard errors). A robustez dos resultados foi executada através da aplicação de especificações diferentes dos modelos e do uso do modelo de Regressão Aparentemente não Relacionada (Seemingly Unrelated Regression). Os principais resultados da terceira parte desta tese sugerem que os países com maior consumo de energia per capita podem estar a priorizar o benefício económico no lugar da qualidade ambiental. Importa também salientar que os resultados sugerem que o financiamento climático mais do que um mecanismo de preservação ambiental para os países desenvolvidos, promove melhorias no padrão de vida da sociedade nestes países. De acordo com isto, o desenvolvimento humano revela-se como um determinante do fluxo do financiamento climático. Acordos ambientais internacionais permitem maior transparência e compromisso, mas é crucial estabelecer metas ambientais específicas e garantir o seu cumprimento. A implementação de penalizações para as economias que não cumprem as metas estabelecidas pode desencorajá-las de tomar decisões priorizando a maximização do lucro em vez da qualidade ambiental
The Bridge Between Nanotechnology and Chronobiology: Circadian Control of Cancer Therapy by Gene Delivery Systems
No full textCancer is nowadays the second leading cause of death worldwide, making it a significant public health concern. Europe, following Asia, is, according to the Global Cancer Observatory (GLOBOCAN), the second continent where the incidence, mortality, and prevalence are highest. Statistics indicate that the number of cancer-related deaths in Europe is projected to increase 36.4% by 2050 compared to 2022. In particular, glioblastoma (GB), designated by the World Health Organization (WHO) as a grade 4 astrocytoma, represents the most prevalent (more than 50% of the total cases) and highly aggressive type of primary brain cancer in adults. This cancer is characterized by a high inter- and intratumourally genetic heterogeneity, aggressiveness, angiogenesis, invasiveness, resistance to current standard treatment protocols, poor patient prognosis (12-15 months), and low survival rate. Molecularly, several altered signalling pathways (p53 tumour suppressor pathway inclusive), gene mutations (tumour suppressor p53 gene (TP53), epidermal growth factor receptor (EGFR), isocitrate dehydrogenase (IDH)-1/2, etc.), and methylation of O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) promoter contribute to its hyperproliferation, growth, and chemotherapeutic resistance. For these reasons, actual care treatments, as the classical Stupp protocol, face several challenges. This protocol focuses on first removing the tumour by surgical resection, without compromising the normal neurological function, followed by radiotherapy and chemotherapy with Temozolomide (TMZ), whose effectiveness depends on the MGMT gene promotor methylation status. However, after being subjected to this, patients prognosis remains very poor, and 90% of them have a tumour recurrence within two years. Thus, the development of new and more effective therapeutic approaches is essential to fight this disease. Innovative therapeutic strategies as nanotechnology, gene therapy, and chronotherapy, have been developed and explored to improve the treatment efficacy of GB. Gene therapy consists of delivering exogenous nucleic acids to cells to activate, silence, modify, or edit certain genes and correct genetic defects that may contribute to disease progression. In this case, correcting abnormal gene expression, since several mutations have been associated with glioblastoma, seems a promising approach to treat it. However, delivering nucleic acids to cells is difficult unless delivery systems are used. Nanotechnology, with the use of non-viral vectors (cell-penetrating peptides (CPPs), liposomes, polymers, exosomes, dendrimers, etc.), leads to ground-breaking possibilities for a precise delivery of anticancer drugs and nucleic acids to specific sites, overcoming several physiological barriers, as the blood-brain barrier (BBB). Targeting tumour-specific receptors using ligands at the delivery systems surface can minimize side effects and improve therapeutic responses. Additionally, in the past few years, the study of cancer cells circadian rhythms, normally disrupted, has shown that the circadian clock as a significant role in cancer development and therapeutic efficacy. Circadian rhythm is defined as the approximately 24 h oscillation of physiological and metabolic processes, which are synchronized with the Earth's diurnal cycle. Several studies indicated that rhythms could modulate drug’s effectiveness and their side effects, and delivery systems cellular uptake and efficacy. Studies have shown that some chemotherapy drugs are better tolerated or more effective at certain times of the day. Accordingly, the main object of this doctoral thesis was to design and develop a delivery system, functionalized to target glioblastoma cells, and to evaluate the influence of circadian rhythms on the efficacy of targeting, internalization, cargo release, and, ultimately, therapeutic effect for a precise cancer therapy strategy.
This approach focused on the use of a non-viral CPP, namely the WRAP5 peptide, for the construction of a delivery system bearing a transferrin (Tf) receptor ligand sequence (TfR) to co-deliver the anticancer TMZ drug and a plasmid DNA (pDNA) coding for p53 to glioblastoma cells. This system was designed to present an improved brain cell targeting ability and cellular uptake and to penetrate the brain barriers easily. The first step consisted of acquiring its physicochemical properties (size, polydisperse index, surface charge, and complexation capacity), morphology, and biocompatibility. Results revealed these properties to be under the influence of the N/P ratio, which can be optimized to improve complexes desired characteristics. These formulations demonstrated appropriate physicochemical characteristics for in vitro applications, and confocal microscopy using U87 glioblastoma cells confirmed their ability to internalize into cells and deliver the pDNA into the nucleus. Following nuclear localization, successful transcription and translation of the TP53 were observed. The resulting complexes significantly reduced the viability of glioblastoma cells. In a three-dimensional (3D) 9-day U87 spheroid model, generated by two different protocols, complexes were shown to have some effect on the spheroids morphology and size after a single dose treatment. Moreover, complexes have been revealed to be biocompatible with several non-cancerous cells and with zebrafish Danio rerio embryos. Experiments with other two glioma cell lines (SNB19 and U373) also highlighted the complexes ability for internalization and p53 expression levels increase. In these cell lines, apoptosis activation by the intrinsic pathway was implicated. This thesis also aimed to elucidate the influence of circadian core clock components in the performance of developed peptide nanocomplexes, namely, TfR expression, complexes internalization, and p53 expression promotion. The obtained results demonstrated that, at specific time-points, the highest circadian activity of Period circadian regulator 2 (PER2) and TfR led to higher cellular uptake of complexes, TP53 expression induction, and consequently p53 expression.
In summary, our comprehensive dataset provides strong evidence supporting the high potential of TMZ/TP53 co-delivery WRAP5 complexes for targeted cellular transfection, p53 expression, and for effectively triggering apoptotic pathways, holding promising therapeutic value toward glioblastoma. Moreover, aligning the timing of complexes administration with the circadian rhythms of GB cells may significantly enhance cellular uptake and gene/protein expression. This chronobiologically optimized approach offers a promising possibility for developing more precise and impactful treatment strategies against glioblastoma. Future preclinical research should prioritize the study of delivery systems bioavailability, tumour targeting, and pharmacokinetics at specific times of day in patient-derived 3D models and in vivo xenograft models. Additionally, it will be relevant to study the temporal expression of glioblastoma biomarkers and the effects of their knockout on survival and therapeutic outcomes. Understanding how brain barrier dynamics, such as permeability, for example, oscillate with circadian changes and impact delivery systems uptake, will bring noticeable improvements to this strategy. Ultimately, this research should instigate complexes clinical translation toward more effective glioblastoma therapy.O cancro é atualmente a segunda principal causa de morte a nível mundial, constituindo uma preocupação significativa de saúde pública. A Europa, a seguir à Ásia, é, segundo o Observatório Mundial do Cancro (GLOBOCAN), o segundo continente com maior incidência, mortalidade e prevalência de casos. As estatísticas indicam que o número de mortes relacionadas com cancro na Europa deverá aumentar 36.4 % até 2050, em comparação a 2022. Em particular, o glioblastoma (GB), designado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como um astrocitoma de grau 4, representa o tipo mais prevalente (mais de 50 % dos casos) e agressivo de cancro cerebral primário em adultos. Este tipo de cancro caracteriza-se por uma elevada heterogeneidade, agressividade, angiogénese, invasividade, resistência às terapias atualmente implementadas e baixa taxa de sobrevivência (12-15 meses). A nível molecular, diversos mecanismos contribuem para a sua proliferação exacerbada, crescimento e resistência terapêutica, incluindo vias de sinalização alteradas (como a via supressora de tumor p53), mutações genéticas (nomeadamente no gene supressor de tumor TP53, recetor do fator de crescimento epidérmico (EGFR), isocitrato desidrogenase (IDH)1/2, entre outros), e metilação do promotor do gene da O6-metilguanina-DNA metiltransferase (MGMT). Por estas razões, os tratamentos atualmente disponíveis, como o protocolo clássico de Stupp, enfrentam várias limitações. Este protocolo baseia-se, numa primeira fase, na remoção cirúrgica do tumor, preservando a função neurológica normal, seguida de radioterapia e quimioterapia com Temozolomida (TMZ), cuja eficácia depende do estado de metilação do promotor do gene da MGMT. No entanto, mesmo após este tratamento, o prognóstico dos doentes permanece bastante reservado, com 90 % a apresentar recidiva tumoral num período de dois anos. Assim, o desenvolvimento de abordagens terapêuticas mais eficazes torna-se essencial no combate a esta doença. Estratégias terapêuticas inovadoras, como a nanotecnologia, a terapia génica e a cronoterapia, têm vindo a ser desenvolvidas e exploradas para melhorar a eficácia dos tratamentos do glioblastoma. A terapia génica consiste na entrega de ácidos nucleicos às células com o objetivo de ativar, silenciar, modificar ou editar determinados genes, corrigindo defeitos genéticos que possam contribuir para a progressão de uma determinada doença. Neste contexto, corrigir a expressão génica alterada, uma vez que várias mutações foram associadas ao glioblastoma, poderá ser uma abordagem promissora. No entanto, a entrega eficaz de ácidos nucleicos às células é desafiante sem o uso de sistemas de entrega. A nanotecnologia, através da utilização de vetores não virais (como péptidos penetradores de células, lipossomas, polímeros, exossomas, dendrímeros, entre outros), permite uma entrega precisa de fármacos anticancerígenos e ácidos nucleicos a locais específicos, superando várias barreiras fisiológicas, como a barreira hematoencefálica. A utilização de ligandos à superfície dos sistemas de entrega, capazes de reconhecer recetores tumorais específicos, pode minimizar os efeitos secundários e melhorar a resposta terapêutica. Recentemente, o estudo do ritmo circadiano das células cancerígenas, frequentemente desregulado, demonstrou que o relógio circadiano desempenha um papel relevante no desenvolvimento do cancro e na eficácia terapêutica. O ritmo circadiano define-se como uma oscilação aproximada de 24 horas dos processos fisiológicos e metabólicos, sincronizada com o ciclo diurno da Terra. Diversos estudos indicam que estes ritmos podem modular a eficácia e os efeitos secundários dos fármacos, bem como a internalização celular e eficácia dos sistemas de entrega. Foi demonstrado que alguns fármacos anticancerígenos são mais bem tolerados e mais eficazes a determinadas alturas do dia. Neste contexto, o principal objetivo desta tese de doutoramento foi desenhar e desenvolver um sistema de entrega funcionalizado, com direcionamento às células do glioblastoma, e avaliar a influência do ritmo circadiano na eficácia do direcionamento, internalização, libertação do fármaco e ADN plasmídico (pADN) e, em última análise, no efeito terapêutico, promovendo uma estratégia de tratamento oncológico precisa.
Esta abordagem centrou-se na utilização do péptido WRAP5, para construir um sistema de entrega contendo um ligando para o recetor de transferrina, com o objetivo de co- entregar o fármaco anticancerígeno TMZ e um plasmídeo de ADN codificante para o gene supressor de tumor p53 a células do glioblastoma. Este sistema foi projetado para apresentar uma capacidade melhorada de direcionamento e internalização em células cerebrais, bem como de penetração na barreira hematoencefálica. O primeiro passo consistiu na caracterização das suas propriedades físico-químicas (tamanho, índice de polidispersidade, carga superficial e capacidade de complexação), morfologia e biocompatibilidade. Os resultados revelaram que estas propriedades são dependentes do rácio entre os grupos amina do péptido e os grupos fosfato do ADN, N/P, que pode ser otimizado para melhorar as características desejadas para os complexos. As formulações demonstraram propriedades físico-químicas adequadas para aplicações in vitro, e a microscopia de fluorescência com células U87, confirmou a sua capacidade de internalização e de entrega do pADN ao núcleo das células. Após a colocalização no núcleo das células, observou-se a transcrição e tradução da p53. Os complexos reduziram ainda significativamente a viabilidade das células do glioblastoma. Num modelo tridimensional (3D) de esferóides U87 de 9 dias, gerado por dois protocolos diferentes, os complexos demonstraram ter efeito na morfologia e tamanho dos esferóides após uma única administração. Além disso, os complexos mostraram ser biocompatíveis com várias células não cancerígenas e com embriões de peixe-zebra (Danio rerio). Experiências com outras duas linhas celulares de glioblastoma (SNB19 e U373) também evidenciaram a capacidade dos complexos em serem internalizados e induzirem a expressão da p53. Nestas linhas celulares, a ativação da apoptose envolveu a via intrínseca.
Esta tese teve ainda como objetivo elucidar a influência dos componentes centrais do relógio circadiano na performance dos complexos peptídicos desenvolvidos, nomeadamente, na expressão do recetor de transferrina, na internalização dos complexos e na promoção da expressão da p53. Os resultados obtidos demonstraram que, em momentos específicos, a atividade circadiana mais elevada do regulador circadiano PER2 e do recetor de transferrina levaram a uma maior internalização celular dos complexos, indução da expressão do TP53 e consequentemente da expressão da p53.
Em suma, o conjunto abrangente de dados obtidos nesta tese fornece evidências sólidas sobre o elevado potencial terapêutico dos complexos TMZ/WRAP5/TP53 para uma transfeção celular direcionada, expressão da p53 e ativação de vias apoptóticas. Esta abordagem apresenta-se como promissora no tratamento do glioblastoma. Adicionalmente, conciliar o momento da administração dos complexos com o ritmo circadiano das células do glioblastoma pode potenciar significativamente a internalização celular e a expressão do gene e proteína. Esta estratégia cronobiologicamente otimizada constitui uma perspetiva inovadora para o desenvolvimento de tratamentos mais precisos e eficazes contra o glioblastoma. Futuras investigações pré-clínicas deverão dar prioridade ao estudo da biodisponibilidade dos sistemas de entrega, ao seu direcionamento tumoral e à farmacocinética em momentos específicos do dia, em modelos 3D de células tumorais primárias e modelos in vivo. Além disso, será relevante estudar a expressão temporal de biomarcadores do glioblastoma e os efeitos do seu silenciamento na sobrevivência e terapia. Compreender de que forma a dinâmica da barreira hematoencefálica, nomeadamente a sua permeabilidade, oscila com o ritmo circadiano e afeta a internalização dos sistemas de entrega, trará melhorias significativas a esta estratégia. Em última análise, esta investigação fomenta a translação clínica destes complexos para uma terapia mais efetiva do glioblastoma
Biointeraction studies of recombinant HPV16 oncoproteins to discover therapeutic inhibitors
No full textCervical cancer (CC) remains a significant global health burden, particularly in low- and middle-income countries, where it is a leading cause of cancer-related mortality among women. Annually, more than 600,000 new cervical cancer cases are diagnosed worldwide, with a 53% mortality rate. The development of CC is strongly associated with a persistent infection with high-risk human papillomavirus (HR-HPV), particularly HPV16 and HPV18, which are responsible for 70% of cases. This persistent HPV infection leads to uncontrolled proliferation of infected cells via downregulation of epithelial differentiation, disruption of epidermal development, and evasion of innate immune responses. The oncogenic potential of HR-HPV types is primarily attributed to the expression of E6 and E7 oncoproteins, which are integral to cancer phenotype maintenance in HPV-infected cells. Despite the implementation of preventive strategies, such as prophylactic vaccination and screening, which have contributed to a reduction in disease incidence, there remains an urgent need for targeted therapeutic interventions aimed at addressing persistent HPV infection and advanced cervical lesions.
The HR-HPV E6 protein is composed of 158 amino acids and 2 zinc-binding motifs, and its most important function is escaping cell death by the induction of p53 degradation. In fact, E6 interacts with the LxxLL motif of the E6-associated protein (E6AP), an E3 ubiquitin ligase, inducing p53 degradation through the proteasome pathway and, consequently, blocking p53-dependent apoptosis. The HR-HPV E7 protein has around 98 amino acids, with an N-terminal region intrinsically disordered, whereas the C-terminal features a well-structured zinc-binding site. One of the most important protein regulation mechanisms by the E7 protein is through the retinoblastoma (pRb)/E2F system. The E7 protein binds to the pRb through the motif LxCxE, displacing E2F complexes, allowing its release and, as a result, the transcription of S-phase genes. This ensures that the infected cells remain in an S-phase-competent state, leading to hyperproliferation. Considering their crucial role in driving cellular transformation and cancer maintenance, both proteins are primary targets for developing targeted HPV therapies. However, the rational design and optimization of therapeutic strategies may depend on the ability to obtain both proteins. Unfortunatelyss, isolating E6 and E7 proteins from human cells is not feasible, so recombinant technology is a great alternative. Nonetheless, challenges persist related to the low solubility and tendency of these proteins to aggregate. Overcoming these issues is essential for enabling structural studies, biophysical characterization, and high-throughput screening of potential inhibitors. Thus, this thesis proposes the implementation of a biotechnology platform, starting with the biosynthesis towards the purification of the HPV16 E6 and E7 proteins, to ultimately discover inhibitory drugs that will be able to block the oncogenic effects triggered by both targets through biophysical and in vitro approaches.
Firstly, we established a biotechnological platform for the recombinant expression and purification of HPV16 E6 in Escherichia coli BL21, employing a dual-tagged construct to enhance yield and address solubility issues. A two-step chromatographic process: affinity chromatography, followed by immobilized-metal affinity or size exclusion chromatography, obtained highly pure protein fractions (~98%). Circular dichroism confirmed that the secondary structure of His6-MBP-E6 protein is preserved in both purification strategies. Additionally, thermal shift assay (TSA) suggested potential additives for protein stabilization, such as maltose, glycerol, and detergents that can be incorporated in further characterization studies.
In parallel to obtain the E6 protein, we focused on identifying natural compounds that may disrupt the E6/E6AP interaction using virtual screening. Three candidates selected from in silico studies with favorable predicted binding affinities were evaluated in HPV-negative and HPV-positive cell lines. Taxifolin and lucidin protected p53 from E6-mediated degradation and reactivated its transcriptional activity, leading to apoptosis induction. Nevertheless, neither compound affected cell cycle progression; thus, we extended the search for E6 inhibitors targeting directly the p53 binding site by exploring four distinct families of small molecules (barbiturates, dihydropyrimidinones/thiones, acetanilides and steroid derivatives). The screening was achieved through a combination of computational strategies and biophysical assays using the recombinant E6 protein previously produced. Fluorescence-based studies suggested that 4 compounds displayed a moderate affinity for the E6 protein. These candidates (CMP44, CMP50, CMP10c and CMP11c) were further characterized in HPV-positive and HPV-negative cell lines. The results demonstrated that CMP50 and CMP11c effectively rescued p53 from E6 degradation, reducing the proliferation and migration of HPV-positive cancer cells. Additionally, both compounds reactivated p53-dependent transcriptional factors, activating an apoptotic pathway and inducing cell cycle arrest, which suggests their therapeutic potential against HPV.
Finally, considering the aim is also to study the E7 protein and potential inhibitors, we explored and characterized the dual-tagged recombinant HPV16 E7 protein. Following a similar workflow to what we had built for the E6 protein, we explored several chromatographic approaches, including affinity, anion-exchange, mixed-mode, and sizeexclusion chromatography, to obtain the His6-MBP-E7 protein. A thorough analysis of buffer compositions and additives indicated that a pH between 6.0 and 7.0, as well as sugars and detergents, maximized E7 solubility and minimized sample heterogeneity. In this process, we obtained the target protein with high yield, a purity of around 98% as confirmed by LC-MS/MS analysis. Additionally, the inclusion of detergents in the final formulations was studied, where the inclusion of DM (η-Decyl-β-D-Maltopyranoside) or η-Dodecyl-β-D-Maltopyranoside (DDM) led to a monodisperse sample. The optimized protocol is suitable for downstream structural and functional characterization, as well as for future inhibitor screening studies.
Collectively, the work presented in this thesis establishes a reproducible platform for the production and study of the HPV16 E6 and E7 oncoproteins, which can be used for expressing proteins from other HPV types. Additionally, by integrating computational, biophysical, and cellular approaches, this research identified specific anti-HPV drugs, which can be the starting point for structural studies aiming at obtaining structures of the protein-inhibitor complexes.O cancro do colo do útero (CC) é a quarta maior causa de morte em mulheres a nível mundial, sendo a primeira em países pouco desenvolvidos. A nível global, o CC é responsável por mais de 600 mil novos casos e cerca de 340 mil mortes por ano. Em Portugal, estima-se que surjam anualmente cerca de 950 casos, com uma mortalidade de aproximadamente 300 mulheres/ano. Esta patologia é maioritariamente atribuída a infeções persistentes pelo Vírus do Papiloma Humano (HPV), um vírus DNA de dupla cadeia, transmitido sexualmente, que afeta homens e mulheres em algum momento da vida. Existem mais de 200 genótipos deste vírus que podem ser divididos em baixo-risco e alto-risco, consoante o seu potencial oncogénico. Os HPVs de baixo risco causam lesões benignas, como verrugas genitais, enquanto os HPVs de alto risco, estão implicados no desenvolvimento e progressão de lesões pré-cancerosas para carcinoma invasivo. As lesões pré-cancerosas denominadas lesões pavimentosas intraepiteliais de baixo grau (LSIL), na maioria dos casos, desaparecem por ação do sistema imunitário, com o tempo. No entanto, por vezes podem evoluir para uma lesão de alto grau (HSIL) aumentando o risco de progredir para cancro do colo do útero.
A prevenção primária e secundária do cancro do colo do útero baseia-se na vacinação profilática contra os genótipos de alto risco e no rastreio citológico e ao nível molecular (DNA e RNA). O tratamento de lesões inclui técnicas ablativas ou excisionais, e os casos avançados requerem radioterapia e/ou quimioterapia. Apesar da implementação bem-sucedida de vacinas profiláticas e de programas de rastreio, a taxa de mortalidade feminina devido ao cancro do colo do útero ainda é elevada, particularmente nos países menos desenvolvidos onde os meios financeiros para estabelecer estes programas são escassos. Adicionalmente, as vacinas profiláticas não têm impacto em infeções já estabelecidas e não conseguem acompanhar a demanda global. Além disso, as terapias atualmente disponíveis para o tratamento do cancro do colo do útero são frequentemente agressivas e não específicas, associando-se a efeitos secundários significativos e risco de recorrência, reforçando a necessidade de desenvolver estratégias terapêuticas dirigidas e eficazes.
As oncoproteínas E6 e E7 dos HPVs de alto risco desempenham papéis centrais na transformação maligna das células. Estas proteínas levam à interrupção da função normal das proteínas supressoras de tumor presentes nas células hospedeiras, ativando o ciclo celular e inibindo a apoptose, o que resulta numa proliferação descontrolada das células infetadas. Além disso, estas oncoproteínas acionam vários mecanismos que acabam por promover a carcinogénese, desde o evitar a morte celular, desregulação do ciclo celular, instabilidade genómica até à modulação do sistema imunitário. Em particular, a proteína E6 dos HPVs de alto risco interage com a proteína associada a E6 (E6AP), uma ubiquitina ligase E3, sofrendo uma alteração conformacional que permite a ligação da proteína supressora de tumor p53. Estas biointerações resultam na degradação da p53, inibindo a apoptose e favorecendo a acumulação de mutações. Por outro lado, a proteína E7 interfere com a função de outro supressor de tumor, a proteína do retinoblastoma (pRb), através do motivo LxCxE, libertando os fatores de transcrição E2F e consequentemente, a transcrição dos genes da fase S. Isto leva a que células infetadas proliferem de forma descontrolada. A expressão contínua das oncoproteínas E6 e E7 dos HPVs de alto risco é essencial para a manutenção do fenótipo tumoral, o que torna estas proteínas alvos atrativos para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
Nos últimos anos, têm sido exploradas várias abordagens terapêuticas, desde vacinas terapêuticas, terapia génica e inibidores. No entanto, ainda não existe uma terapia específica aprovada para o cancro do colo do útero. Assim, a obtenção das proteínas E6 e E7 é um passo crítico para possibilitar a caracterização biofísica, estrutural e funcional, para o screening de inibidores da sua atividade oncogénica ou desenvolvimento de anticorpos. Infelizmente, a obtenção das proteínas E6 e E7 a partir de células humanas é inviável devido à baixa quantidade recuperada, tornando a tecnologia recombinante uma ótima alternativa. Desta forma, esta tese propõe a implementação de uma plataforma biotecnológica desde a produção até à purificação das proteínas E6 e E7, bem como a identificação de inibidores específicos através de estudos de biointeração para que, no futuro, seja possível a caracterização estrutural destes complexos.
Neste contexto, começamos por desenvolver um bioprocesso para a expressão e purificação da proteína E6 do HPV16. Dada a baixa solubilidade e tendência para agregação desta proteína, a mesma foi expressa como uma proteína de fusão com His₆-MBP em Escherichia coli BL21 (His₆-MBP-E6). De seguida, desenvolvemos uma estratégia de purificação baseada em 2 passos. A cromatografia de afinidade permitiu isolar a His₆-MBP-E6 das restantes proteínas heterólogas num único passo, na fase de captura, pela inclusão de maltose no tampão de eluição. Uma das estratégias mais eficazes de polimento para esta proteína com um grau de pureza de cerca de 98% foi a cromatografia de afinidade por metais imobilizados tirando partido do tag de histidinas. A fração correspondente à proteína de interesse demonstrou ser termicamente estável com uma temperatura de melting de 47-49 °C e a estrutura secundária foi confirmada por dicroísmo circular. Adicionalmente, identificamos aditivos como glicerol, açúcares e detergentes que aumentaram a estabilidade térmica da proteína His₆-MBP-E6. Estes aditivos poderão ser incluídos na formulação final de forma a prosseguir para estudos de biointeração e caracterização estrutural.
Em paralelo à obtenção recombinante da proteína E6, foi relevante proceder à identificação de compostos naturais com potencial de inibir a interação E6/E6AP. Assim, um screening através de docking molecular e simulações moleculares dinâmicas permitiu a seleção de 3 compostos com afinidades previstas semelhantes ao composto controlo. A taxifolina e a lucidina demonstraram um efeito específico para células que expressam a proteína E6 (HPV-positivas). Além disso, ambos os compostos demonstraram a capacidade de restaurar os níveis da proteína p53 e induzir morte celular programada pelo aumento da proteína BAX e ativação das caspases 3/7. Estes resultados demonstram a importância dos estudos computacionais na seleção de potenciais fármacos para o HPV. No entanto, nem a taxifolina, nem a lucidina mostraram afetar a ciclo celular das células infetadas por HPV de alto-risco, pelo que optamos por expandir o leque de pequenas moléculas em estudo e no seu potencial de inibir diretamente a interação E6/p53. Para isso, explorámos diferentes famílias de compostos semissintéticos e sintéticos (barbituratos, dihidropirimidinonas/tionas, acetanilidas e derivados de esteroides) numa abordagem inicial que combinou métodos in silico com ensaios biofísicos. Em particular, os compostos CMP44, CMP50 (acetanilidas) e CMP10c e CMP11c (derivados de esteroides) apresentaram uma afinidade moderada para a proteína E6, pelo que foram consequentemente aplicados em ensaios in vitro. Estas 4 pequenas moléculas reduziram de forma significativa a viabilidade celular de células HPV-positivas (HeLa e CaSki) e inibiram a sua proliferação celular. Curiosamente, apenas os compostos CMP50 e CMP11c foram capazes de proteger a p53 da degradação mediada pela proteína E6. Este efeito foi acompanhado por ativação da apoptose de acordo com o aumento de expressão da BAX, da atividade da caspase-3 e da fragmentação do DNA. Além disso, estes dois compostos induziram paragem do ciclo celular na fase G1, concordante com o aumento de expressão do gene p21, bem como redução da capacidade migratória das células HPV-positivas e desintegração nos modelos 3D, esferoides de células HeLa e CaSki.
Com o intuito de explorar também a proteína E7 como alvo terapêutico, e tendo em conta as dificuldades inerentes à sua purificação, baseámo-nos nas metodologias estabelecidas para a proteína E6 e otimizamos o processo biotecnológico para obter a proteína recombinante His₆-MBP-E7. Foram comparadas diferentes estratégias cromatográficas baseadas em passos de captura (MBPTrap e HisTrap FF) e de polimento (HisTrap HP e Superdex), tendo-se alcançado elevados rendimentos (~85%) e purezas próximas dos 98%. A análise das frações purificadas por Native-PAGE e espalhamento de luz dinâmico demonstraram a presença de formas monoméricas e oligoméricas da proteína de interesse. Assim, as resinas multimodais e aniónicas tolerantes ao sal foram exploradas numa tentativa de obter apenas a forma monomérica da proteína His₆-MBP-E7 ou como abordagens de polimento alternativas. A resina HyperCel Star AX revelou-se particularmente eficaz na recuperação da proteína His₆-MBP-E7 sob condições suaves e com elevada pureza (98-99%), conforme confirmado por LC-MS/MS. Através do estudo da composição de vários tampões e aditivos, foi identificado que pHs entre 6.0 e 7.0, bem como açúcares e detergentes contribuíram para a estabilidade térmica da proteína de interesse. De facto, o uso de detergentes como η-Decyl-β-D-Maltopyranoside (DM) e η-Dodecyl-β-D-Maltopyranoside (DDM) permitiu obter uma amostra de proteína monodispersa e estável.
Em suma, o trabalho experimental desenvolvido ao longo desta tese estabeleceu um bioprocesso reprodutível para a produção e purificação das oncoproteínas E6 e E7 do HPV16, que pode ser facilmente adaptado para a obtenção de proteínas de outros tipos de HPV com elevada pureza. Estes resultados mostram o potencial para a sua aplicação em estudos estruturais, funcionais e de biointeração com diferentes moléculas. A combinação de métodos de modelação computacional, acoplados a ensaios de biointeração e ao nível celular, permitiu identificar compostos naturais e sintéticos (de uma biblioteca in house) capazes de inibir especificamente a função oncogénica da proteína E6, induzindo respostas antitumorais em células HPV-positivas. Este trabalho culminou na submissão de pedidos de patente. Além disso, serve de base para o desenvolvimento de novos fármacos mais potentes e específicos, direcionados à infeção por HPV de alto risco e cancro do colo do útero. Paralelamente, abre perspetivas para a utilização destas proteínas recombinantes como ferramentas para a seleção de ligandos e estabilizadores que poderão ser explorados em estudos de cristalografia e cryo-EM, bem como em metodologias de diagnóstico focados na deteção de E6 e E7 como biomarcadores específicos para avaliar a progressão das lesões
Regulation of gene expression in Parkinson’s disease: microRNAs as potential therapeutic targets
No full textParkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disease associated with the
loss of dopaminergic neurons in the Substantia Nigra pars compacta (SNpc) and the
abnormal accumulation of a-synuclein (a-syn) aggregates in the form of Lewy bodies and
Lewy neurites. As there is no cure for this disease and existing treatments often have
secondary symptoms, the development of new strategies to fight this neurodegenerative
disease is urgent. Recent evidence suggests that microRNAs (miRNAs) may be a possible
therapeutic solution for this disease. Their main function is to act as silencers in posttranslation, pairing with complementary messenger RNA (mRNA) and regulating their
stability and translation. The main objective of this thesis was to investigate whether
microRNA-106a (miRNA-106a) acts as a novel therapeutic agent in PD by protecting
dopaminergic neurons and counteracting motor functional deficits. In this study, an
animal model was used in which PD was induced by the stereotaxic injection with
neurotoxin 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the striatum (ST), followed by the
injection with miRNA-106a into the substantia nigra (SN). Seven days after the surgeries,
behavioral tests were performed to assess motor coordination and
immunohistochemistry was performed for tyrosine hydroxylase (TH), a marker of
dopaminergic neurons, to assess neuroprotection. Results obtained from behavioral
tests on the rotarod and the apomorphine test showed that mice treated with 6-OHDA
and miRNA-106a had improved motor behavior compared to mice treated with 6-OHDA
only. This motor improvement was accompanied by increased survival of dopaminergic
neurons, evidenced by an increase in the number of TH-positive neurons in the SN, as
well as an increase in the intensity and area of the stained region for TH in the ST. In
summary, these results suggest that miRNA-106a may have a neuroprotective effect on
dopaminergic neurons and is able to improve motor behavior in an animal model of PD.A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela perda
progressiva de neurónios dopaminérgicos na Substantia Nigra pars compacta (SNpc) e a
acumulação anormal de agregados da proteína a-sinucleína (a-sin) sob a forma de
corpos de Lewy e neurites de Lewy. Como não existe cura para esta doença e os
tratamentos existentes apresentam sintomas secundários adversos, é importante
desenvolver novas estratégias para combater esta doença neurodegenerativa. Evidências
científicas recentes sugerem que os microRNAs (miRNAs) podem ser possíveis alvos
terapêuticos para esta doença. A sua principal função é atuar como silenciadores na póstradução, emparelhando-se com RNA mensageiros (mRNA) complementares e
regulando a sua estabilidade e tradução. O principal objetivo desta dissertação foi
investigar se o microRNA-106a (miRNA-106a) pode atuar como um novo agente
terapêutico na DP, protegendo os neurónios dopaminérgicos. Neste estudo, foi usado um
modelo animal em que foi induzida a DP através de injeção estereotáxica no corpo
estriado (ST) com a neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA), seguida da injeção na
Substância Nigra (SN) com o miRNA-106a. Sete dias após as cirurgias foram realizados
testes comportamentais para avaliar a coordenação motora e, posteriormente, foi
realizada imunohistoquímica para a tirosina hidroxilase (TH), um marcador dos
neurónios dopaminérgicos, para avaliar neuroprotecção. Os resultados obtidos com os
testes de comportamento no rotarod e no teste de apomorfina mostram que os
murganhos tratados com a 6-OHDA e o miRNA-106a apresentam uma melhoria no
comportamento motor comparativamente com os murganhos tratados apenas com a 6-
OHDA. Esta melhoria motora foi acompanhada pelo aumento da sobrevivência dos
neurónios dopaminérgicos, comprovada pelo aumento do número de neurónios
positivos para TH na SN, assim como um aumento da intensidade e da área da região
corada para TH no ST. Em suma, estes resultados sugerem que o miRNA-106a poderá
ter um efeito neuroprotetor nos neurónios dopaminérgicos e é capaz de induzir
melhorias motoras num modelo da DP
Experiência Profissionalizante na Vertente de Investigação e Farmácia Comunitária
No full textA presente dissertação encontra-se subdividida em dois capítulos, que retratam cada
um dos períodos de aprendizagem integrados na unidade curricular Estágio do
Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas.
O primeiro capítulo expõe o projeto de investigação desenvolvido na área da
neurociência e sob orientação da Professora Doutora Graça Baltazar. Trata-se de um
estudo de revisão bibliográfica na temática do recetor de estrogénio acoplado a proteína
G (GPER) e os seus mecanismos nas diferentes células da neuróglia.
Recentemente, o GPER emerge como um novo recetor de estrogénio, que ao contrário
dos recetores clássicos a e ß, se expressa na membrana celular e medeia os efeitos
rápidos não genómicos associados ao estradiol (E2). Apesar da distribuição geral no
organismo humano, o GPER é descrito como altamente expresso no sistema nervoso
central, acompanhando neurónios e elementos gliais como os astrócitos, microglia e
oligodendrócitos. Os mecanismos de sinalização ativados por este recetor nos tecidos
neurais nunca foram totalmente compreendidos e os dados existentes sempre se
focaram mais nos efeitos produzidos em neurónios, que propriamente em células gliais.
Contudo, começam a surgir mais estudos focados nas células gliais, tornando-se
importante rever a informação existente neste campo. Desta forma, propusemos a
análise e sintetização dos efeitos desencadeados pela ativação deste recetor a nível glial.
Foi realizada uma pesquisa na base de dados Pubmed, com termos, operadores
boleanos e intervalo temporal bem definidos. Após análise dos resultados da pesquisa
foram incluídos 34 artigos nesta revisão. Concluímos que a ativação do recetor é
responsável por uma grande variedade de efeitos ao nível das células gliais, que
incluem mecanismos inibitórios da excitotoxicidade glutamatérgica, anti-inflamatórios,
reguladores da autofagia, do metabolismo, da migração, proliferação celular,
fagocitose, neurogénese e da mielinização. Os dados existentes evidenciam o forte
potencial do GPER, bem como dos seus ligantes (agonistas/antagonistas), na gestão
das doenças do foro neurológico.
O segundo capítulo expõe o relatório da experiência profissionalizante vivida em
Farmácia Comunitária, o estágio realizado na Farmácia Mariadeira, durante o período
de 15 de fevereiro a 02 de junho de 2021, sob orientação da Dr.ª Andreia Morgado. São apresentadas todas as vicissitudes da prática farmacêutica, desde o funcionamento
geral da farmácia à legislação que regula o setor, bem como alguns exemplos da minha
intervenção.The present dissertation is subdivided into two chapters, which depict each of the
learning periods integrated within the course unit 'Internship' of the Integrated
Master's Degree in Pharmaceutical Sciences.
The first chapter presents the research project conducted in the field of neuroscience
and under the guidance of Professor Graça Baltazar, PhD. It is a literature review study
on the topic of the G-protein coupled estrogen receptor (GPER) and its mechanisms in
different glial cells.
Recently, GPER has emerged as a novel estrogen receptor that, unlike the classical a
and ß receptors, is expressed on the cell membrane and mediates the rapid nongenomic effects associated with estradiol (E2). Despite its widespread distribution in
the human body, GPER is described as highly expressed in the central nervous system,
accompanying neurons and glial elements such as astrocytes, microglia, and
oligodendrocytes. The signaling mechanisms activated by this receptor in neural tissues
have never been fully understood, and existing data have always focused more on the
effects produced in neurons rather than glial cells. However, there is an increasing
number of studies focusing on glial cells, making it important to review the existing
information in this field. Therefore, we proposed the analysis and synthesis of the
effects triggered by the activation of this receptor at the glial level. A search was
conducted in the Pubmed database, using well-defined terms, Boolean operators, and a
specific time range. After analyzing the research results, 34 articles were included in
this review. We concluded that the receptor activation is responsible for a wide range of
effects at the glial cell level, including inhibitory mechanisms of glutamatergic
excitotoxicity, anti-inflammatory actions, regulation of autophagy, metabolism,
migration, cell proliferation, phagocytosis, neurogenesis, and myelination. The existing
data highlight the strong potential of GPER, as well as its ligands
(agonists/antagonists), in the management of neurological disorders.
The second chapter presents the report of the professional experience lived in
Community Pharmacy, the internship carried out at Farmácia Mariadeira, throughout
the period from 15th February to 2nd June 2021, under the guidance of Mrs. Andreia
Morgado, PharmD. In this chapter we present all the details of pharmaceutical practice,
from the general functioning of the pharmacy to the legislation that regulates the
sector, as well as some examples of my intervention
Síndrome de Sheehan: relação com sintomatologia do foro psiquiátrico
No full textIntrodução: A Síndrome de Sheehan consiste na necrose do lobo anterior da glândula
hipofisária consequente a, habitualmente, hemorragias significativas pós-parto,
hipovolemia e choque, que gera pan-hipopituitarismo. Tendo em conta a complexidade
e a diversidade das manifestações clínicas da Síndrome de Sheehan, as manifestações
psiquiátricas em associação com esta patologia são pouco descritas na literatura, assim
como é pouco esclarecido este mecanismo de etiopatogenia.
Objetivos: Esta dissertação visa identificar o estado de conhecimento relativo à
relação da sintomatologia psiquiátrica com a Síndrome de Sheehan, quer seja esta uma
relação que se estabelece como comorbilidade, etiologia ou complicação do tratamento
da patologia endócrina.
Métodos: Para a elaboração desta dissertação, procedeu-se a uma pesquisa
bibliográfica de artigos científicos nas plataformas PubMed e Scopus. Utilizaram-se as
seguintes palavras-chaves: sheehan syndrome (title) AND psychosis (all fields) AND
mental disorder (all fields) AND psychiatric symptoms (all fields).
Resultados: Foram analisados 15 artigos que abordavam a relação entre Síndrome de
Sheehan e a sintomatologia psiquiátrica. Verificou-se que os sintomas psiquiátricos
podem ser forma de apresentação etiologicamente relacionada ou complicação da
Síndrome de Sheehan. Ademais, como complicação da terapêutica da patologia
endócrina, podem ocorrer manifestações psiquiátricas. Além disso, também foi
verificado um maior atraso diagnóstico e um maior nível de parâmetros inflamatórios
em pacientes com esta associação. Por fim, as associações encontradas foram entre
Síndrome de Sheehan e psicose, delírio e depressão major.
Conclusão: Os estudos analisados permitem observar uma relação positiva entre a
existência da Síndrome de Sheehan e a ocorrência de sintomatologia psiquiátrica,
verificando que esta relação pode ter carizes diferentes. No entanto, a etiopatogenia da
associação é ainda pouco compreendida. Por outro lado, deve ser realizada uma maior
investigação nesta temática, a fim de promover um maior conhecimento dos
mecanismos que levam à mesma, assim como estabelecer importantes guidelines para
a gestão de Síndrome de Sheehan e manifestações psiquiátricas.Introduction: Sheehan's Syndrome consists of necrosis of the anterior lobe of the
pituitary gland resulting, usually, from severe postpartum hemorrhages, hypovolemia
and shock, which generate panhypopituitarism. Taking into account the complexity and
diversity of the clinical manifestations of Sheehan's Syndrome, the psychiatric
manifestations associated with it are little described in the literature, just as the
etiopathological mechanism is little clarified.
Aims: This dissertation aims to identify the state of knowledge regarding the
relationship between psychiatric symptoms and Sheehan's Syndrome, whether this is a
relationship that is established as comorbidity, etiology or treatment complication of
the endocrine disease.
Methods: To prepare this dissertation, a bibliographical research of scientific articles
was carried out on the PubMed and Scopus platforms. The following keywords were
used: sheehan syndrome (title) AND psychosis (all fields) AND mental disorder (all
fields) AND psychiatric symptoms (all fields).
Results: This work analyzed 15 articles that addressed the relationship between
Sheehan Syndrome and psychiatric symptoms. It was found that psychiatric symptoms
may be an etiologically related presentation or complication of Sheehan Syndrome.
Furthermore, as a complication of endocrine pathology therapy, psychiatric
manifestations may occur. Furthermore, a greater diagnostic delay and a higher level of
inflammatory parameters were also observed in patients with this association. Finally,
the associations found were between Sheehan Syndrome, psychosis, delirium and
major depression.
Conclusion: The studies analyzed conclude positively about the existence of a
relationship between Sheehan's Syndrome and the occurrence of psychiatric symptoms,
verifying that this relationship can have different natures. However, the etiopathology
of the association is still poorly understood. On the other hand, greater research should
be carried out on this topic, in order to promote greater knowledge of the mechanisms
that lead to it, as well as to establish important guidelines for the management of
Sheehan Syndrome and psychiatric manifestations
Enhancing Mechanical Outcomes in Resistance Training: The Impact of Different Warm-Up and Re-Warm-Up Strategies
Get PDFWarm-up in resistance training is essential to improve performance of practitioners.
However, gaps remain in selecting the optimal warm-up protocol for resistance training.
Alongside warm-up, re-warm-up is also an underexplored topic in this context. The
present thesis seeks deepening understanding of how different warm-up and re-warmup
strategies influence mechanical performance during resistance training. To achieve
these objectives, five studies were conducted: i) a review about warm-up and re-warmup
during resistance training; ii) interpretation and discussion of usual practices among
strength coaches and practitioners in Portugal; iii) a comparison of two warm-up
strategies (specific warm-up vs. general plus specific warm-up); iv) the effect of re-warmup
on bench press and squat performance during resistance training; v) individual
variability on response to the re-warm-up. The results showed that i) no prior studies
have addressed re-warm-up’s effect on dynamic strength performance in resistancetrained
individuals; ii) adherence to general and specific warm-up protocols was high (>
93 %), yet intra-session re-warm-up was seldom used (< 20 %); iii) no mechanical or
psychophysiological differences emerged when combined general and specific warm-up
or even specific warm-up were used during resistance training; iv) re-warm-up
significantly enhanced mean propulsive velocity and power in the squat exercise, but not
in the bench press exercise,; v) stronger, taller, and heavier athletes were reported to be
more likely to respond positively to the re-warm-up protocol. Across these five developed
studies, it was suggested that both specific warm-up and combined general and specific
warm-up protocols can properly prepare athletes, once the selection of warm-up should
consider the available time to perform the resistance training and the individuals’
purposes. The re-warm-up during resistance training, although little used, shows
promise and appears to benefit stronger, taller, and with higher body mass individuals,
further reinforcing the importance of personalized protocols.O aquecimento no treino de força revela-se fundamental na melhoria do desempenho
dos seus praticantes. No entanto, ainda existem algumas lacunas a respeito da escolha
do aquecimento ideal para a prática do treino de força. A par do aquecimento, também
o reaquecimento é um tema pouco estudado neste tipo de treino. A presente tese visa
aprofundar o conhecimento sobre como diferentes estratégias de aquecimento e
reaquecimento influenciam o desempenho mecânico em exercícios de treino de força.
Para concretizar estes objetivos foram realizados cinco estudos: i) uma revisão sobre a
prática de aquecimento e reaquecimento durante o treino de força; ii) levantamento de
práticas de aquecimento e reaquecimento por parte de praticantes e treinadores de força
em Portugal; iii) comparação de duas estratégias de aquecimento (aquecimento
específico vs. aquecimento geral seguido de aquecimento específico); iv) efeito do
reaquecimento durante o treino de força realizado com os exercícios de supino e
agachamento; v) variabilidade individual na resposta ao reaquecimento. Os resultados
indicaram que i) não existem estudos que abordem o efeito do reaquecimento sobre o
desempenho de força dinâmica em indivíduos treinados; ii) as práticas usuais revelam
elevada adesão ao formato de aquecimento geral e específico (> 93 %), mas escassa
utilização de reaquecimento intra-sessão (< 20 %); iii) não se observaram diferenças em
variáveis mecânicas ou psicofisiológicas entre a realização de aquecimento geral e
específico combinado ou realização de aquecimento somente específico num treino de
força; iv) o reaquecimento melhora significativamente a velocidade média propulsiva e a
potência no agachamento, mas não no supino; v) praticantes mais fortes, altos e pesados
apresentam maior probabilidade de responder positivamente ao protocolo de
reaquecimento. Assim, os trabalhos desenvolvidos sugerem que estratégias de
aquecimento incluindo somente a componente específica ou adicionando uma
componente mais geral poderão preparar adequadamente os praticantes, sendo que a
escolha deve considerar o tempo disponível e os objetivos individuais. O reaquecimento
durante o treino de força, apesar de pouco usado, mostra-se promissor e parece
beneficiar indivíduos mais fortes, altos e com maior massa corporal, reforçando ainda a
importância de protocolos personalizados
Dynamic Stall Mitigation Using a Deflectable Leading Edge: The IK30 Mechanism
No full textOne major problem affecting rotor blade aerodynamics is dynamic stall, characterized by a series of events where transient vortex
shedding negatively affects drag and lift, leading to abrupt changes in the wing’s pitching moment. The present work focuses on the mitigation
of such effects by using a modified NACA0012 airfoil—the NACA0012-IK30 airfoil—previously used for thrust enhancement in
flapping propulsion. An experimental rig is designed to study the advantages of a deflectable leading edge on a plunging and pitching wing,
more specifically its influence on the aerodynamic coefficients over time. In the first stage, results indicate that the proposed IK30 mechanism
does mitigate the stall effects under static conditions, with stall visualization data corroborating it. Regarding time-varying conditions, the data
presents the adequacy of the proposed geometry under different plunging and pitching conditions, which, when correctly used, can mitigate or
even eradicate the adverse effects of dynamic stall experienced, leading to significant drag reductions and modest lift enhancements. In the
absence of a dynamic stall, the movable leading edge can also provide operational advantages, where it does not negatively affect drag or lift but
can reduce the pitching moment intensity by indirectly shifting the pressure center. This study contributes to the long-standing discussion on
how to mitigate the adverse effects of dynamic stall by providing an innovative yet simple solution.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e Brazilian National Council for Scientific and Technological Development (CNPq grants #306824/2019-1).info:eu-repo/semantics/publishedVersio