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Effects of obesity in multiple sclerosis pathogenesis: oligodendrocyte development, myelination and glia reactivity
No full textTese de mestrado, Bioquímica e Biomedicina , 2025, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasMultiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune neurodegenerative disease characterized by the
dissemination of focal inflammatory and demyelinating lesions throughout the central nervous system.
Emerging evidence has reported a positive relationship between obesity at early stages of life with
increased risk of MS development, while studies in animal models demonstrated worsened disease
progression and severity in non-obese mice fed with high-fat diet (HFD). Although several therapeutic
strategies have been approved for MS treatment, no current available therapy can promote
remyelination, despite the several clinical trials developed over the years. Therefore, the aim of this
work is to investigate the impact of obesity in MS pathogenesis, focusing on demyelination and
oligodendrocyte differentiation, which might contribute to the identification of new targets that could
be used for the development of novel therapies to promote remyelination in MS patients. Hence, we
induced the MS animal model, the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), in female
C57BL/6 mice previously fed either with a standard or HFD. Our results demonstrated that obesity
favours EAE disease progression and severity. Accordingly, obese EAE-induced mice displayed
enhanced peripheral inflammation, contributing, at least in part, to increased demyelination at the
chronic phase. Furthermore, it was possible to observe, in obese EAE-mice, elevated glial density,
specifically microglia at both stages of disease, as well as increased microglia activation, while its
phagocytic capacity decreased with disease progression. Obese EAE-induced mice also showed an
increased inflammatory milieu within the spinal cord at the peak of disease. Moreover, our results
showed that obesity might impair oligodendrocyte precursor cells (OPCs) differentiation into mature
oligodendrocytes, while simultaneously induce OPCs apoptosis at the peak of disease. Overall, these
results provide valuable insights into how obesity-related mechanisms might impact MS disease,
although future research will be needed to further translate these findings into the development of new
therapeutic approaches
Antimicrobial resistance phylodynamics and source attribution under a One Health framework
No full textAntimicrobial resistance (AMR) is a significant public health threat and has recently been recognized as a One Health issue, reflecting the interconnected nature of human, animal, and environmental health. This thesis aimed to increase knowledge on the burden, drivers and transmission dynamics of AMR at the human-animal-environment interfaces, for which Staphylococcus aureus, wild ungulates and genomics were central.
Wastewater-based surveillance (WBS) of urban and hospital sewersheds by shotgun metagenomics depicted microbiota signatures of public health importance, while showing that the urban resistome is not restricted to clinically relevant pathogens, being strongly related with the most consumed antimicrobials in Europe.
Through molecular, phenotypic and ecological modelling analyses, we show that AMR in commensal Staphylococcus aureus strains from wild ungulates in Portugal is driven by agricultural land cover and livestock farming. We then generate and explore a large dataset of S. aureus draft genomes from wild ungulates to address with high resolution the hypotheses that wildlife colonization and AMR occurrence are related with human activities and that host adaptation is accompanied by genome diversification with phenotypic impacts. For source attribution purposes, we dissect host-informative mobile genetic elements (MGE) and, in parallel, perform ancestral host state reconstruction via phylodynamics. Based on cgMLST, we demonstrate high genomic similarity of S. aureus at the animal-human interface, with MGE biomarkers for host adaptation further supporting epidemiological connections. Phylodynamic inferences on relevant molecular types across Iberia indicate that several clonal lineages were widespread among humans before jumping to new hosts, highlighting recent spillover events from livestock to wildlife. Pangenome analyses retrieved S. aureus antimicrobial and heavy metals resistance determinants in the accessory genome.
This thesis provides new insights on AMR transmission across interfaces, encouraging environmental and animal surveillance to help curb AMR, and confirms that genomic data-driven approaches are powerful to track AMR trends and drivers.POCI-01-0145-FEDER-030310POCI-01-0145-FEDER-02820
Epidemiology of Staphylococcus aureus at the Livestock-Wildlife Interface : phylogenetic, resistome, and virulome insights for one health applications
No full textTese de Mestrado, Microbiologia Aplicada, 2025, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasA (re)emergência e disseminação de agentes infeciosos, incluindo agentes zoonóticos, são influenciadas
pelo crescimento demográfico, globalização, alterações climáticas, mudanças no uso do solo, práticas
agrícolas, destruição de habitats, entre outros fatores. As zoonoses estão associadas a uma maior
interação entre humanos e animais, com ênfase nas espécies associadas à produção de alimentos, têxteis
e calçado, animais de companhia e espécies exóticas comercializadas globalmente. Essas interações
acarretam o potencial de disseminação de vírus e bactérias nas interfaces de contacto entre o Homem e
os animais, com riscos para a saúde pública. Por outro lado, o aumento da resistência a antimicrobianos
(RAM) tornou-se um problema de saúde pública global, sendo a resistência bacteriana a antimicrobianos
responsável, anualmente, só na Europa, por centenas de milhares de infeções e pela morte de dezenas
de milhares de pessoas, resultando em custos anuais estimados em mais de mil milhões de euros.
A utilização intensiva e, frequentemente indiscriminada, de antimicrobianos em setores como a
medicina humana, produção animal, agricultura e medicina veterinária é a principal causa da
disseminação de RAM. O aumento da circulação de bactérias resistentes a antimicrobianos deve-se
também aos crescentes contactos entre humanos e animais, impulsionados pela intensificação da
produção animal para satisfazer a demanda proteica de uma população humana em expansão. Animais
de produção, tais como bovinos, suínos e aves, são reservatórios de bactérias comensais com potencial
zoonótico e de disseminação entre populações animais. Por outro lado, os animais selvagens estão
expostos a contaminantes com origem antropogénica, nomeadamente resíduos de antimicrobianos e
bactérias resistentes, contribuindo para a perpetuação de RAM nos ecossistemas.
A interação entre animais de produção e animais selvagens é facilitada pela invasão crescente de áreas
naturais e escassez de recursos, levando os animais selvagens a procurar alimento nas áreas de
exploração agrícola e produção animal, potenciando ciclos de disseminação de agentes patogénicos e
microrganismos resistentes. A transmissão inter-específica de determinantes de RAM entre diferentes
populações animais também compromete a eficácia dos antimicrobianos usados em saúde humana e
saúde animal.
Neste contexto, o estudo desenvolvido nesta dissertação visou investigar a disseminação de
Staphylococcus aureus, uma bactéria comensal oportunista com impacto em saúde pública e saúde
animal, na interface entre animais de produção e animais selvagens. O objetivo foi compreender a
epidemiologia das bactérias que colonizam a nasofaringe destes animais e estabelecer relações com as
linhagens que circulam em diferentes espécies, incluindo as de relevância clínica no Homem. Pretendeuse também gerar informação fenotípica e genotípica que permita melhor conhecer os determinantes de
resistência e virulência albergados pelas estirpes de S. aureus que colonizam estas populações e o seu
potencial de disseminação através de elementos genéticos móveis. No âmbito dos vários objetivos
estabelecidos, realizou-se a monitorização ativa de comunidades multi-hospedeiro em vários municípios
de Portugal continental, com amostragem extensa de bovinos, javalis, e veados.
A amostragem incluiu 348 amostras, entre bovinos de diferentes raças (Barrosã, Minhota, Mertolenga,
Limousine, cruzados de Limousine, Frísia, cruzados de Aberdeen-Angus, cruzados de Wagyu)
(n = 256), javalis (n = 57), veados (n = 23), gamo (n = 1), raposa (n = 1) e amostras ambientais (n = 10).
As amostras de bovinos foram recolhidas de 11 explorações no Norte, Centro e Sul de Portugal,
enquanto as de animais selvagens representaram oito zonas de caça das mesmas regiões. Após o
processamento e isolamento em meio seletivo, os isolados presuntivos de S. aureus foram submetidos a
testes de identificação molecular baseados na amplificação de genes específicos, incluindo o gene spa e
genes que conferem resistência e virulência. Os testes de suscetibilidade a antimicrobianos seguiram um
painel recomendado internacionalmente para estirpes de S. aureus. A tipificação da região spa foi realizada através da amplificação da região spa dos isolados, seguida de sequenciação por Sanger e
análise bioinformática. Realizou-se a sequenciação completa dos genomas de 70 isolados, selecionados
com base na diversidade intra-hospedeiro, fenótipos de resistência e perfil spa. A análise dos genomas
focou-se na caracterização do resistoma, viruloma, plasmidoma, assim como na genotipagem e definição
das relações filogenéticas entre os isolados gerados neste estudo, isolados caracterizados anteriormente
pelo nosso grupo de investigação, e isolados cujos genomas se encontravam depositados nas bases de
dados públicas.
Detetou-se a colonização por S. aureus em bovinos (19,1 %), javalis (10,5 %) e veados (21,7 %), não
ocorrendo isolamento em amostras ambientais, raposa ou gamo. Não se detetou resistência à meticilina
e apenas três isolados exibiram resistência fenotípica a antimicrobianos, de acordo com os critérios do
EUCAST: dois isolados resistentes à benzilpenicilina (obtidos de bovino e veado) e um resistente à
tetraciclina (obtido de javali).
A tipificação da região hipervariável spa específica de S. aureus foi realizada em 121 isolados,
selecionados pela diversidade do tamanho do amplicão spa dentro da mesma amostra. A diversidade de
perfis spa foi associada à diversidade de hospedeiros, evidenciando a disseminação inter-específica de
alguns perfis (t267, t3750, e t11502). Alguns perfis spa foram mais comuns em regiões específicas,
indicando padrões de disseminação local, nomeadamente na região do Alentejo, em bovinos (t098, t521,
t359 e t267).
A análise bioinformática dos 70 genomas gerados de novo neste trabalho incluiu a genotipagem in silico
por Multilocus Sequence Typing (MLST) e a confirmação in silico do perfil spa. A caracterização dos
perfis alélicos (ST) revelou diversidade molecular associada a diferentes hospedeiros, com a
concordância entre o perfil spa e o perfil alélico. A deteção de isolados em animais de produção com
perfis alélicos reportados em humanos (ST1, ST6832, ST6 e ST72) é particularmente relevante,
sugerindo origem humana. Os perfis ST1, ST6832 e ST352 (este último associado à colonização em
bovinos) foram predominantes nos bovinos caracterizados. Em isolados de animais selvagens, foi
também possível identificar perfis alélicos associados à colonização em humanos, tais como ST1 e ST5.
Nas populações domésticas e selvagens, detetou-se ST425, ST133 e ST2328, os quais têm sido
reportados em múltiplas espécies. O perfil alélico ST2678, anteriormente reportado em Portugal em
animais selvagens, foi também detetado neste trabalho em animais selvagens e, pela primeira vez, num
bovino. Em animais selvagens, o perfil mais prevalente foi o ST2678 (33,4 %, n = 4), representado pelos
perfis spa t11502 e t11232, seguido do ST425 (16,7 %, n = 2), representado pelo perfil spa t11228. Os
perfis alélicos ST1 (t127), ST2328 (t3750), ST133 (t3583), ST5 (t002), ST352 (t267) e ST3223 (t14312)
foram detetados em 8,62 % dos isolados dos animais selvagens. Em bovinos, o perfil predominante foi
ST352 (t521, t224, t18414, t359 e t267), incluindo 36,1 % dos isolados (n = 21), seguido por ST6832
(t098) com 32,7 % (n = 19), e ST425 (t11225), ST1 (t2207 e t098) e ST6 (t701), todos com 8,62 %
(n = 5), e os perfis ST2328 (t3750), ST72 (t13998) e ST2678 (t11502), que representam 1,72 % (n = 1)
cada.
A análise filogenética baseada na acumulação de polimorfismos de nucleótido único à escala do genoma
e cgMLST (core genome MLST) revelou a proximidade genética entre os isolados deste estudo, bem
como com isolados de outros estudos, reforçando as hipóteses de adaptação de S. aureus a vários
hospedeiros e a disseminação de alguns clones entre animais selvagens e animais de produção, e entre
regiões. A proximidade filogenética identificada entre isolados de animais pertencentes à mesma
exploração de bovinos sugere disseminação local dentro da mesma exploração, mesmo entre animais
produzidos em regime extensivo. A identificação, pela primeira vez, de perfis genotípicos associados a
animais selvagens em bovinos sugere a disseminação na interface bovinos-animais selvagens e em
diferentes escalas espaciais. A análise do resistoma permitiu identificar genes de RAM, tanto em isolados fenotipicamente
resistentes, como em isolados suscetíveis, nomeadamente determinantes de bombas de efluxo de
antimicrobianos (mepA, lmrS, tet.38), penicilinases (operão bla) e transferases (fosB), assim como
mutações pontuais em genes que codificam transportadores e alvos da fosfomicina (GlpT e MurA,
respetivamente). A identificação de genes de RAM em isolados fenotipicamente suscetíveis sugere a
regulação transcricional e pós-transcricional destes genes em condições específicas. A análise do
viruloma detetou genes de virulência de diferentes classes, nomeadamente aureolisinas (identificados
em todos os isolados), proteases serínicas, leucotoxinas, genes que codificam proteínas associadas à
produção de biofilmes, adesinas específicas para colagénio e toxinas estafilocócicas. Também foi
possível identificar elementos genéticos móveis, pela análise do plasmidoma. Os replicões identificados
neste trabalho têm sido associados à colonização em humanos (rep7c), enquanto outros estão associados
a RAM (repUS5 and rep21). A análise permitiu ainda detetar o operão bla no repUS5 identificado no
isolado resistente à benzilpenicilina proveniente de um veado. A diversidade de padrões do resistoma e
do viruloma foi limitada entre isolados pertencentes ao mesmo perfil alélico, indicando assim a
conservação de determinantes dentro do mesmo perfil genotípico.
Este estudo demonstrou que, embora a prevalência de colonização de bovinos e ungulados selvagens
em Portugal por S. aureus possa ser considerada baixa a moderada, os isolados têm potencial para
expressar e disseminar determinantes de resistência e virulência, o que reforça a importância da
monitorização regular de RAM nos animais selvagens, animais de produção, humanos e o ambiente, na
perspetiva de Uma Só Saúde, tendo em vista a prevenção e a mitigação efetivas da transmissão de RAM
e para garantir a eficácia de antimicrobianos clinicamente relevantes.Staphylococcus aureus is a pathobiont of humans and animals, representing a significant global health
burden. Recent studies evidence strain exchange between humans and livestock, but knowledge of
colonization and transmission dynamics at the livestock-wildlife interface lag behind.
This dissertation aimed to investigate molecular diversity and antimicrobial resistance (AMR) of
S. aureus at the wildlife-livestock interface in Portugal. S. aureus was isolated from the nasopharynx of
cattle (n = 49), wild boar (n = 6), and red deer (n = 5) among 338 sampled animals (17.8 %).
Multilocus Sequence Typing (MLST) and spa-typing of selected isolates indicated predominance of
ST352 (multiple spa types) in cattle, followed by ST6832 (spa type t098), typically found in humans
along with ST1, ST6, and ST72 strains, suggesting a human origin. The ST1 and ST5 alellic profiles
associated with human epidemics were also retrieved from wildlife, although ST2678 and ST425
prevailed.
Genome-scale typing of SNPs and cgMLST showed phylogenetic relatedness of isolates within and
between herds, suggesting host adaptation and dissemination of specific clones. Transmission of
S. aureus between wildlife and livestock was likely, possibly driven by interactions at shared interfaces.
The integration of S. aureus genomes from wildlife sampled four years ago revealed potential
dissemination of certain clones (ST72, ST2678) across Portugal.
While antimicrobial susceptibility testing against a panel of 13 antimicrobials evidenced phenotypic
resistance was rare, resistome analysis of selected S. aureus genomes revealed genotypic resistance in
both resistant and susceptible isolates, including determinants of multidrug efflux pumps, enzymatic
resistance (e.g. penicillinases), and point mutations conferring fosfomycin resistance. Analysis of the
virulome retrieved aureolysins, adhesins, serine proteases, leukotoxins, adhesion-related proteins and
staphylococcal toxins. Plasmidome analysis revealed plasmids associated with AMR and human
colonization.
Altogether, our findings suggest that the eco-evo-epidemiology of S. aureus should be investigated
under the One Health paradigm to inform multiscale interventions
an integrative multidisciplinary approach
No full textThe global Ocean is absorbing excessive atmospheric heat energy and carbon dioxide, and the resulting physicochemical changes are significantly impacting marine life at different levels of biological organization worldwide. Among marine species, cephalopods are renowned for their high phenotypic flexibility and consequent environmental plasticity. These characteristics have led the scientific community to consider them as potential “winners” of the race to adapt to the novel conditions. However, a growing body of research has gradually revealed the potentially deleterious impacts of the deadly trio – i.e., ocean warming (OW), acidification (OA), and deoxygenation – in this invertebrate group. In this context, this dissertation presents an overview of the current status of cephalopod research regarding climate change. The first chapter includes an introduction on the drivers of marine climate change, with an overview of research regarding the deadly trio in marine ecology. The second chapter presents the first quantitative meta-analysis on the effects of OW and OA on cephalopods -across lineages, life stages, climates, and biological responses – highlighting existing knowledge gaps for this group. In chapter three, a novel framework of species-level risk assessment developed for elasmobranchs is applied to coastal octopuses, producing the first risk assessment of a group of cephalopods at a global scale. In chapter four, species distribution models are applied to the six (currently accepted) species of the Octopus vulgaris species complex, highlighting the differential biogeographical impacts of marine climate change. Finally, chapter five integrates results and conclusions of the previous chapters with the currently accepted extinction risk level and knowledge of major threats for the cephalopod group by the International Union for the Conservation of Nature (IUCN), while at the same time conducting an in-depth analysis of the existing knowledge gaps and future directions for cephalopod research in general, and specifically for octopuses.O Oceano global está a absorver o excesso de energia calorífica e dióxido de carbono atmosféricos, levando a alterações físico-químicas que estão a impactar significativamente a vida marinha à escala global em diversos níveis de organização biológica. De entre as espécies marinhas, os cefalópodes são conhecidos pela sua elevada flexibilidade fenotípica e consequente grande plasticidade ambiental. Estas características levaram a que a comunidade científica os nomeasse como potenciais “vencedores” na corrida para adaptação às novas condições ambientais. No entanto, um crescente corpo de investigação tem gradualmente revelado os potenciais efeitos nefastos do “deadly trio ” – aquecimento (AQ), acidificação (AC), e desoxigenação – neste grupo de invertebrados. Neste contexto, esta dissertação apresenta uma visão geral do estado da investigação em cefalópodes e alterações climáticas. O primeiro capítulo consiste numa breve introdução aos fatores impulsionadores das alterações climáticas, avaliando a investigação acerca do “deadly trio ” em Ecologia Marinha. O segundo capítulo apresenta a primeira meta-análise quantitativa dos efeitos do AQ e da AC em cefalópodes – através de linhagens, estágios de vida, climas, e diferentes respostas biológicas – revelando as lacunas no conhecimento existentes para este grupo. No capítulo três, uma nova metodologia de análise de risco ao nível da espécie, desenvolvido para elasmobrânquios, é aplicada a polvos costeiros, produzindo a primeira análise de risco num grupo de cefalópodes, à escala global. No capítulo quatro, modelos de distribuição de espécies foram aplicados às seis (atualmente aceites) espécies do complexo específico do Octopus vulgaris ,
revelando diferentes respostas biogeográficas às alterações climáticas. Finalmente, o último capítulo integra os resultados e conclusões dos capítulos anteriores com o risco de extinção atual e conhecimento das maiores ameaças para o grupo dos cefalópodes, da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN), analisando as atuais lacunas de conhecimento para este grupo, e para polvos em específico
Enhancing digital evolution through blockchain: a multidisciplinary approach
No full textDoutoramento em GestãoThis dissertation explores blockchain technology, addressing its current state, adoption challenges, and potential applications across different sectors. By bridging theoretical research with practical implementation, the study identifies trends in blockchain, factors influencing its adoption, and its potential to enhance security and trust. The research adopts a positivist philosophy and uses a mixed-methods approach, including bibliometric analysis, quantitative surveys, and conceptual modeling to develop and validate two theoretical models. The first study, “Digital Evolution: Bibliometric Analysis of Blockchain Research,” analyzes 23,383 articles to map blockchain applications, highlighting governance, industry, decision-making, and energy as key areas. The second study, “Cryptocurrency Adoption Influence on Blockchain Acceptance,” uses Structural Equation Modeling (SEM-PLS) to explore how cryptocurrency adoption impacts blockchain acceptance. Findings indicate that perceived usefulness and ease of use promote adoption, while perceived risk and transaction costs hinder it. The third study, “Blockchain Adoption Factors,” examines adoption within Portuguese SMEs, revealing that performance expectancy, social influence, and trust positively affect adoption, while environmental concerns create barriers. The fourth study, “Revolutionizing Military Communications with Blockchain,” investigates a blockchain-based SMS system for the Portuguese Air Force, demonstrating improvements in security and operational efficiency. This dissertation contributes to blockchain research by offering a comprehensive theoretical framework, empirically validating key adoption factors, and showcasing practical applications in sectors such as military communications. While focusing on specific regions and industries, the research provides insights for researchers, policymakers, and organizations, guiding future blockchain adoption strategies. It emphasizes blockchain’s transformative potential and the challenges that must be addressed for successful integration, contributing to both academic and practical advancements in the field.Esta investigação tem como principal objetivo compreender o estado atual da tecnologia blockchain, os desafios à sua adoção e as suas potenciais aplicações. Através da combinação entre estudo teórico e implementação prática, são analisadas as tendências emergentes, os fatores de adoção e o potencial da blockchain para melhorar a segurança e confiança em diferentes contextos. A pesquisa segue uma abordagem positivista, adotando uma metodologia mista com análise bibliométrica, inquéritos quantitativos e modelação conceptual. O primeiro estudo, "Digital Evolution: Blockchain Field Research", utiliza uma análise bibliométrica de 23.383 artigos para identificar as tendências da investigação sobre blockchain, com destaque para as áreas de governação, indústria, tomada de decisões e o setor energético. China e EUA surgem como os maiores contribuidores para a pesquisa. O segundo estudo, "Cryptocurrency as a Gateway to Blockchain Adoption", investiga a relação entre a adoção de criptomoedas e a aceitação da blockchain, recorrendo a SEM-PLS. Os resultados mostram que a utilidade percebida e a facilidade de uso incentivam a adoção, enquanto o risco e os custos de transação atuam como barreiras. O terceiro estudo, "Blockchain Adoption Factorsl", foca-se nas PME portuguesas e revela que a confiança e a influência social são fatores determinantes para a adoção da blockchain, com as preocupações ambientais a surgirem como barreiras. O quarto estudo, "Revolutionizing Military Communications with a Conceptual Blockchain Model for Enhanced Security and Trust ", investiga a integração da blockchain nas comunicações militares. O estudo demonstra que a tecnologia melhora a segurança, integridade dos dados e conformidade com o RGPD. Esta dissertação contribui significativamente para a investigação da blockchain, fornecendo modelos teóricos e empíricos validados que auxiliam a adoção em diversos setores, como a comunicação militar. Embora focada em regiões e setores específicos, oferece importantes orientações para estudos futuros, ampliando o conhecimento sobre a blockchain e os seus desafios de implementaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio
As crianças da minha terra: de que modo o livro objeto pode ser uma ferramenta no empoderamento da terceira idade
No full textIn Portugal, the percentage of elderly people over 65 living in 2022 was 2.5 million, according to data from the National Statistics Institute (INE). For every 100 people of working age, there are an average of 38 elderly people. Who are these people? What is the state of the elderly in Portugal? In an attempt to combat isolation, we are beginning to see the introduction of Senior Universities. This type of institution has enabled a better introduction to the digital world and to education, giving our senior citizens the opportunity to remain more active and stimulated. With the idea of energising and getting to know the students who attend this type of institution better, a workshop was created to develop fanzines with the students of the Rainha D. Leonor Senior University in Caldas da Rainha and the Santa Casa da Misericórdia in Leiria. The idea of developing fanzines stems from the very history of this form of editorial exploration, which offers students the opportunity to be creative to the point of producing a personal and intimate edition based on their memories, or to create something of a more imaginative nature. This activity is suitable for learning and getting to know these individuals better, to the point where we can give them a voice. With this collection of information, we moved on to the second phase of our project: the creation of a book based on experiences from fanzines. This book aims, through an appealing story and authentic characters, to help spread this ‘voice’ and bring generations together and empower this age group in our society. In this way, we can confirm that this project and dissertation fulfils the aims set out and is a good response to the objectives of this work: ‘How the object book can be a tool for empowering the elderly
Building bacterial multispecies biofilms as surface probiotics
No full textTese de Mestrado, Microbiologia Aplicada, 2025, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO problema crescente da bioincrustação, que se define como a acumulação indesejada de
microrganismos, algas e invertebrados em superfícies submersas, continua a desafiar diversas indústrias
marítimas, impactando infraestruturas de navegação e plataformas marítimas. As soluções de antibioincrustação tradicionais são, geralmente, à base de produtos químicos e de limpeza mecânica
frequente, apresentando eficácia limitada a longo prazo e levantando preocupações ambientais, devido
aos efeitos tóxicos nos ecossistemas marinhos. Consequentemente, existe um crescente interesse em
explorar soluções biotecnológicas que possam aproveitar mecanismos naturais para evitar a
bioincrustação de forma sustentável. Esta dissertação investiga uma potencial abordagem inovadora
para a prevenção da bioincrustação ao pesquisar a composição de um biofilme multiespécies, estável e
resistente à invasão biológica por Pseudoalteromonas tunicata que possa ser utilizado como
revestimento probiótico para superfícies expostas à atividade marinha.
A bioincrustação ocorre como um processo complexo e multifásico, envolvendo a colonização
de superfícies submersas por uma ampla gama de microrganismos. Inicialmente, proteínas,
glicoproteínas e outras moléculas orgânicas formam uma camada de condicionamento nessas
superfícies, criando um substrato adequado para a fixação bacteriana e a subsequente formação de
biofilmes. Os biofilmes, geralmente compostos por células microbianas incorporadas numa matriz de
substâncias poliméricas extracelulares (EPS), sustentam a adesão de organismos adicionais, como
diatomáceas e algas marinhas, que fornecem nutrientes para organismos maiores, como cracas e outros
macro-incrustantes. Essa sucessão biológica indica que o biofilme se encontra como a base que dá início
à bioincrustação, que contribui para a corrosão acelerada, aumento de arrasto em embarcações e custos
operacionais adicionais, tais como o consumo elevado de combustível.
Embora os biofilmes sejam geralmente considerados indesejáveis, alguns demonstram
qualidades protetoras que se refletem em ambientes marinhos. Certas estirpes bacterianas possuem
propriedades anti-bioincrustação, provavelmente devido à sua capacidade de competir ou inibir o
crescimento de espécies invasoras através de competição por recursos, secreção de compostos
inibitórios ou ocupação espacial. Esta descoberta levou à hipótese de que um biofilme bacteriano
multiespécies sintético poderia funcionar como um probiótico de superfície, estabelecendo um biofilme
benéfico que impede a colonização indesejada por meio da formação de uma comunidade microbiana
estável, biologicamente ativa e dinâmica.
O objetivo específico desta dissertação consistiu, assim, em investigar o potencial uso de um
biofilme multiespécies derivado de estirpes bacterianas marinhas para futuramente servir como um
revestimento anti-bioincrustação de materiais como o alumínio revestido com PSX700 e o policloreto
de vinil (PVC). Foram inicialmente selecionadas estirpes-chave pela sua capacidade de aderir
fortemente a superfícies sintéticas (mencionadas acima), tendo-se, de seguida, analisado a sua
resiliência contra a invasão da bactéria marinha P. tunicata, conhecida por produzir compostos
antimicrobianos. O estudo adota uma abordagem “bottom-up”, começando com o rastreio de 21 estirpes
marinhas individuais e seleção dos candidatos com a mais forte fixação às superfícies sintéticas. Seguiuse a montagem de estirpes candidatas em comunidades mistas com alta capacidade de adesão e
resistência à invasão.
As estirpes que apresentaram o melhor potencial de fixação foram testadas em cocultura para
analisar possíveis interações entre estirpes, para que, caso houvesse uma interação negativa, a estirpe
responsável fosse retirada do conjunto de estirpes. Em seguida, compôs-se uma comunidade bacteriana com três das estirpes escolhidas, especificamente H2, H3 e H5, para avaliação contra a invasão por P.
tunicata. Para visualizar e quantificar os eventos de invasão, P. tunicata foi geneticamente marcada
com uma proteína verde fluorescente (GFP) usando o sistema de transposões mini-Tn7. Este método
de marcação cromossómica permitiu a monitorização da invasão usando citometria de fluxo, uma
técnica que facilitou a quantificação das populações bacterianas individuais após a invasão. O pigmento
característico de cor preta produzida por P. tunicata facilitou a quantificação e diferenciação de colónias
bacterianas por determinação do título de unidades formadoras de colónias (CFU/mL).
O rastreio inicial de adesão identificou seis estirpes (H2, H3, H5, H11, H12 e H13) que exibiram
forte formação de biofilmes em superfícies de alumínio revestidas com PSX700, em contraste com o
controlo positivo (Vibrio anguillarum PF4). Essas estirpes aderiram consistentemente à superfície,
verificando-se baixa contagem de células planctónicas, o que indicou um alto nível de adesão. A robusta
formação de biofilmes por essas estirpes apoiou a sua seleção como candidatas para os ensaios de
invasão subsequentes e montagem de comunidades. Avaliou-se a abundância relativa de cada estirpe
após a invasão e as, diferenças na composição da comunidade entre amostras invadidas e não invadidas.
Foram realizadas comparações entre monoculturas, coculturas e comunidades multiespécies.
Quando testadas individualmente para resistência à invasão, as seis estirpes selecionadas
mostraram variabilidade na sua capacidade de resistir à invasão por P. tunicata. A estirpe H2 foi
completamente susceptível à invasão, enquanto H5 e H12 demonstraram resistência completa em todos
os testes. As estirpes H3, H11 e H13 exibiram resistência moderada e inconsistente, o que evidenciou
os desafios subjacentes à previsão do comportamento comunitário com base apenas em dados de
monocultura.
Após os ensaios de invasão das estirpes em monoculturas, um biofilme multiespécies foi
montado usando as estirpes H2, H3 e H5, escolhidas devido aos seus distintos perfis de resistência e
distinta taxonomia. Esta comunidade foi capaz de demonstrar resistência completa à invasão por P.
tunicata, que superou notavelmente a capacidade das estirpes individuais em monocultura de resistir à
invasão, e todas as combinações em cocultura. Notavelmente, a alta resistência de H5 em monocultura
foi bem traduzida no ambiente comunitário, proporcionando um efeito que contribuiu para a resiliência
geral da comunidade.
A comunidade montada com H2, H3 e H5 exibiu propriedades emergentes que não eram
aparentes em monocultura. A estirpe H2, que era altamente susceptível à invasão em monocultura,
continuou macroscopicamente indetectável no biofilme multiespécies, no entanto a sua presença na
comunidade impactou a proporção relativa dos membros da comunidade. Curiosamente, H3, que
mostrou resistência variável em monocultura, tornou-se mais resistente dentro da comunidade sob
condições de invasão. Enquanto H5 resistiu consistentemente à invasão, a abundância de H3 aumentou
em resposta à pressão de invasão na presença de H2, revelando uma resposta adaptativa dentro da
comunidade. Este resultado sugere que as interações entre espécies dentro da comunidade podem
conferir resiliência aumentada contra P. tunicata ao otimizar a partilha de recursos ou potenciar a
ocupação espacial e/ou outros comportamentos cooperativos.
As estirpes H2 e H3 em monocultura e cocultura foram expostas à invasão por P. tunicata
geneticamente marcada com GFP durante 1 h, 4 h e 20 h e analisadas por citometria de fluxo. O efeito
observado evidenciou que, quanto maior o tempo decorrido sobre a invasão, maior o impacto na redução
da população total, tanto em monocultura, como em cocultura, quando se compara com o grupo de
controlo (crescido nas mesmas condições, mas sem o ensaio de invasão). A redução marcada registada
após 20 h foi provavelmente devida à acumulação do agente antimicrobiano produzido por P. tunicata. Apesar de se ter registado uma maior diminuição da população total após 20 h, é possível verificar um
impacto notável logo após uma hora de invasão. Ou seja, um período de uma hora foi suficiente para se
analisar a capacidade da comunidade estudada resistir contra a invasão.
Enquanto a comunidade formada por H2, H3 e H5 apresentou resistência consistente contra a
invasão por P. tunicata, este estudo representa apenas um passo inicial no desenvolvimento de um
biofilme multiespécies robusto, com resistência sustentada contra diversos invasores. Como estudos
anteriores sugeriram, o aumento da diversidade da comunidade pode otimizar a utilização de nutrientes,
reduzir a disponibilidade de recursos para possíveis invasores e, assim, aumentar a resistência. Para se
alcançar um biofilme biologicamente ativo contra a bioincrustração é essencial o rastreio adicional de
bactérias marinhas com fortes capacidades de adesão e formação de biofilmes em superfícies revestidas
com PSX700 e em PVC. Estudos futuros poderão ampliar o conjunto de estirpes adequadas para uma
montagem de comunidades amplas, diversas e funcionalmente eficazes. O aumento progressivo da
diversidade de estirpes dentro da comunidade multiespécies, com um foco na sua estabilidade, adesão
e resistência à invasão, será crucial para formar um biofilme com resiliência e aplicabilidade de amplo
espectro.
Além disso, é imperativo avaliar a resistência destes biofilmes a vários estressores ambientais,
incluindo disponibilidade variável de nutrientes, flutuações de temperatura, mudanças de pH e
exposição prolongada à invasão em condições de fluxo, para simular os desafios dinâmicos do ambiente
marinho adverso. A otimização contínua de protocolos e o refinamento de ensaios baseados em
citometria de fluxo serão essenciais para quantificar e analisar com precisão a invasão e a dinâmica da
comunidade. Globalmente, este projeto serviu como um passo fundamental rumo a uma solução
sustentável e ecologicamente balanceada para o controlo da bioincrustação, aproveitando biofilmes
multiespécies como um potencial probiótico para revestimento de superfícies sintéticas. A abordagem
delineada neste trabalho pode ter aplicações significativas em indústrias onde a bioincrustação continua
a ser um desafio, abrindo novos caminhos de investigação para o desenvolvimento de revestimentos
com aplicações marinhas e industriais.Biofouling is the accumulation of unwanted growth of microorganisms and invertebrates on
marine surfaces, leading to increased corrosion, drag, fuel consumption in vessels, and shortened
lifespan of submerged structures. Conventional methods like antibiotics, toxic chemicals, and physical
scraping offer only temporary solutions and come with environmental and economic drawbacks. These
issues underscore the need for environmentally safe and cost-effective biofouling control methods.
Given that marine biofilms play a foundational role in biofouling formation, an engineered, stable,
invasion-resistant multispecies biofilm derived from marine strains could serve as a probiotic coating
for submerged surfaces that prevent biofouling. The aim was to screen suitable marine strains to form
a multispecies biofilm capable of resisting invasion by Pseudoalteromonas tunicata.
In this study, a bottom-up approach was used to assemble a multispecies biofilm, beginning
with screening 21 marine strains for their adhesion to synthetic surfaces such as PPG PSX® 700 and
PVC coupons. The strains with the best adhesion were then tested against invasion by P. tunicata. Six
strains showed strong adhesion, though varied in invasion resistance, leading to the assembly of a
multispecies community with strains differing in sensitivity to invasion. The assembled community was
composed of isolates/strains H2, H3, and H5 and demonstrated high invasion resistance, surpassing that
of individual strains in monoculture. The H3 and H5 played key roles in the community’s invasion
resistance success. A biofilm invasion assay revealed that a 1 h period of invasion was enough to show
reduction of total cells and longer invasion times were not needed to prove the community 's capability
of resisting invasion.
These findings are promising, indicating that even a three-strain multispecies biofilm
community can resist invasion effectively. This study marks an initial step toward harnessing stable,
invasion-resistant biofilms as a sustainable biofouling control method, with potential applications for
diverse material surfaces and environments
Estranhos: uma erótica da destruição
No full textThis project consists of a short film entitled Estranhos, a surrealist exploration of violence, adressing adjacent themes such as justice, revenge, guilt and identity. This short film is acompanied by a theoretical exploration, which constitutes the written document. Through a philosophical exploration, encompassing both the more explicit and the more abstract conceptions of ‘violence’, the project aims to examine the relationship between the medium of film and this phenomenon, highlighting a paradox in cinema’s double function of thinking about and showing violence. This paradox can be understood as part of an ‘erotic’ dynamic, where the abjection caused by violence functions precisely as the origin of desire
The calcium-binding protein S100B as a novel chaperone preventing Tau aggregation in Alzheimer’s disease
No full textAlzheimer's disease (AD), the foremost cause of dementia, is characterized by persistent neuroinflammation and amyloid- and tau protein aggregation. Notably, S100 proteins are upregulated in neurodegenerative conditions, including AD, where they localize in proximity to amyloid plaques and neurons with tau-containing neurofibrillary tangles (NFTs). This dissertation examines the role of S100B in modulating tau aggregation during the early stages of AD. Our findings reveal that S100B colocalizes with microtubule-bound tau and interacts dynamically with tau in a calcium-dependent manner, specifically targeting aggregation-prone segments within the repeat region. As a holdase-type chaperone, S100B inhibits tau aggregation at substoichiometric concentrations by suppressing secondary nucleation pathways, as confirmed through seeding assays and direct observation of S100B's interaction with tau oligomers and fibrils. Furthermore, S100B, consistent with its extracellular chaperone function, effectively inhibits proteopathic tau seeding. In exploring tau liquid-liquid phase separation (LLPS), identified as an early event in tau aggregation, we demonstrate that S100B inhibits tau condensation in a calcium-dependent manner, shifting the phase boundary to higher PEG concentrations. S100B integrates into tau droplets, stabilizing tau and reducing the formation of toxic aggregates, preserving the liquid-like properties of tau droplets. Additionally, S100B’s capacity to buffer Zn²⁺, mitigates Zn²⁺-induced tau LLPS. In subsequent investigations, we assessed the inhibitory effects of various S100 proteins on K18 aggregation. S100B and S100A1 were identified as the most potent inhibitors, while other S100 proteins demonstrated varying inhibition levels. Kinetic analyses revealed distinct preferences: S100B and S100A1 predominantly inhibited secondary aggregation pathways, while S100A9 targeted primary pathways. NMR studies mapped tau-binding regions for S100A1 across tau’s repeat domain, whereas S100A9 interacted with the PHF6 segment and the C-terminal region. S100A1 reduced the seeding activity of pre-formed K18 fibrils in tau-RD biosensor cells, whereas S100A9 was ineffective. These findings underscore the neuroprotective role of S100 proteins, particularly S100B, in tauopathies.PT/FB/BL-2014-343PPBI-POCI-01-0145-FEDER-02212
Serviço de subscrição para aluguer de facas do fabricante ICEL
No full textThe curricular internship done at ICEL - Indústria de Cutelarias da Estremadura, S.A. lasted four months and had the main goal of realizing a study about the conditions for the implementation of a subscription service for the rental of school cases with the company's second choice knives. A work plan was executed with the following phases: a gathering of all the information about the current operation of the company; an analysis of the service's target audience, define the problem; define the characteristics and requisites for the operational start of the service to discuss ideas, measure and order results with the company's elements. It was preliminarily concluded that the service may be viable, and in order to confirm it's economic, social and environmental viability, it becomes necessary to validate a pilot projec