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Aves marinhas como bioindicadores da qualidade do ambiente no Nordeste Atlântico e Mediterrâneo
No full textTese de Doutoramento em Biociências apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaTrace element contamination in the marine environment is a growing concern due to increasing anthropogenic pressures such as industrial, urban and agricultural discharges to aquatic systems. Trace elements can bioaccumulate in the tissues of marine organisms, disrupting physiological functions and causing oxidative stress and damage. Marine predators like seabirds are particularly sensitive to these contaminants, as they accumulate high concentrations throughout the food web. Yet, the toxicity and bioavailability of these elements depend on environmental conditions. The Atlantic Ocean has strong currents and water exchange, facilitating contaminant depuration. On the other hand, the semi-enclosed Mediterranean Sea experiences strong urbanisation and industrialisation along its’ coastlines, and low water renovation rates, making marine organisms in this region more susceptible to accumulating levels of trace elements. This thesis provides a comprehensive ecological assessment of trace element contamination in seabirds breeding in the Northeast Atlantic Ocean and the western Mediterranean Sea. By analysing trace element concentrations (Al, As, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, Zn), stable isotopes (δ13C and δ15N), GPS tracking, fatty acid profiles, and oxidative damage biomarkers (DNA damage and lipid peroxidation), it evaluates contamination dynamics and effects across both marine regions. Specifically, the thesis aims to (1) compare trace element exposure in pelagic and coastal seabirds, (2) investigate diet quality and ecological drivers of Hg bioaccumulation, and (3) assess potential physiological impacts of trace elements, offering insights into the health status of the upper trophic chain. Chapter 2 highlights regional differences in long-term exposure to trace elements among seabirds from the Northeast Atlantic and the western Mediterranean. Mediterranean Scopoli’s shearwaters (Calonectris diomedea), Audouin’s gulls (Ichthyaetus audouinii), and yellow-legged gulls (Larus michahellis) exhibited higher feather concentrations of several elements, reflecting legacy accumulating trace elements in this basin. However, some unexpected patterns occurred, such as higher feather Pb and Ni concentrations in Atlantic Cory’s shearwaters (C. borealis) and elevated Hg and Cd in yellow-legged gulls from Ria Formosa, likely due to dietary differences. Chapter 3 explored the fatty acid profiles of shearwaters and found that those foraging in the Mediterranean had distinct signatures from those from the Atlantic, with increased levels of bacterial odd-chain fatty acids and others linked to urban and industrial waste like oleic, vaccenic and trans fatty acids. Surprisingly, they also exhibited higher levels of ω-3 fatty acids, possibly due to diverse prey selection, habitat differences, or a physiological response to environmental stress. Chapter 4 reveals a spatial gradient of Hg concentrations, according to environmental conditions. Blood Hg concentrations were lower in Cory’s shearwaters breeding in the Atlantic, and higher in Scopoli’s shearwaters inhabiting the Northwest Mediterranean. Scopoli’s shearwaters exploiting a transition area between the two marine regions displayed intermediary Hg concentrations. This chapter also highlighted the role of trophic level (δ15N) and foraging behaviour (time spent foraging in deep-sea areas) in Hg accumulation in an environment with greater variation in Hg concentrations. Shearwaters from the Northwest Mediterranean were classified as being at moderate risk for Hg toxicity, although Se:Hg molar ratios suggested active protection against toxicity. Unexpectedly, Chapter 5 indicated few short-term differences in blood trace element concentrations between Atlantic and Mediterranean shearwaters. Only Hg, As, and Ni concentrations increased toward the Mediterranean, while Co and Ti concentrations were higher in colonies further North. Notably, elements such as As, Cu, Co, Ti and Zn were linked to oxidative damage and reduced essential ω-3 fatty acid concentrations, implying trace element-induced physiological stress. Nevertheless, positive relations between the same elements and essential nervonic and oleic acids suggest an adaptation and protection against oxidative damage. This thesis highlights monitoring trace element contamination in marine species is crucial for assessing ecosystem health and understanding the long-term impacts of pollution on biodiversity, particularly seabirds.A contaminação química no ambiente marinho é um problema em constante discussão devido às crescentes pressões antropogénicas em zonas costeiras que resultam em descargas industriais, urbanas e agrícolas nos sistemas aquáticos. Os elementos traço são acumulados nos tecidos dos organismos, podendo perturbar importantes processos fisiológicos e causar stress oxidativo. Os predadores marinhos, como as aves marinhas, são particularmente sensíveis a estes contaminantes, uma vez que podem acumular elevadas concentrações ao longo da cadeia alimentar. No entanto, a toxicidade e a biodisponibilidade destes elementos dependem das condições ambientais onde a exposição ocorre. O Oceano Atlântico apresenta correntes fortes e uma renovação de água eficiente, o que facilita a circulação dos contaminantes. O Mar Mediterrâneo apresenta forte urbanização e industrialização ao longo da sua costa e taxas baixas de renovação de água, tornando os organismos marinhos desta região mais suscetíveis a acumular níveis mais elevados de contaminantes. Esta tese faz uma avaliação abrangente da contaminação por elementos traço em aves marinhas que nidificam no Nordeste do Oceano Atlântico e no Mar Mediterrâneo Ocidental. Através da análise das concentrações de elementos traço (Al, As, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, Sr, Ti, Zn), isótopos estáveis (δ13C e δ15N), dados de seguimento GPS, ácidos gordos e biomarcadores de danos oxidativos (danos de DNA e peroxidação lipídica), avalia os padrões de contaminação nas duas regiões marinhas. Especificamente, a tese visa (1) comparar a exposição a elementos traço em aves marinhas pelágicas e costeiras, (2) investigar a qualidade da dieta e os fatores ecológicos que influenciam a bioacumulação de mercúrio (Hg) nos dois ambientes, e (3) avaliar os potenciais impactos fisiológicos dos elementos traço, fornecendo informações sobre a resiliência dos níveis superiores da cadeia trófica. O Capítulo 2 destaca as diferenças regionais na exposição de longo prazo a elementos traço entre aves marinhas do Nordeste Atlântico e do Mediterrâneo Ocidental. As cagarras (Calonectris diomedea), gaivotas de Audouin (Ichthyaetus audouinii) e gaivotas de patas amarelas (Larus michahellis) do Mediterrâneo apresentaram concentrações mais elevadas de vários elementos nas penas, refletindo níveis de poluição historicamente mais elevados neste ambiente. No entanto, as cagarras do Atlântico (C. borealis) apresentaram concentrações mais elevadas de Pb e Ni e as gaivotas de patas amarelas da Ria Formosa apresentaram maiores concentrações de Hg e Cd, provavelmente relacionadas com diferenças na dieta. O Capítulo 3 mostra que as cagarras do Mediterrâneo apresentavam assinaturas distintas em relação às do Atlântico. Especificamente, as cagarras do Mediterrâneo apresentaram níveis mais elevados de ácidos gordos de cadeia ímpar, característicos de atividade bacteriana, e outros relacionados com resíduos urbanos e industriais, como o ácido oleico, vaccénico e ácidos gordos trans. Surpreendentemente, os mesmos indivíduos também exibiram níveis mais elevados de ácidos gordos ω-3, possivelmente devido diferenças na dieta ou habitat, ou uma resposta fisiológica basal mais ativa em relação a um stress ambiental geralmente acrescido. O Capítulo 4 revela um gradiente espacial nas concentrações de Hg. As concentrações de Hg foram mais baixas nas cagarras que nidificavam no Atlântico e mais altas nas cagarras da zona Noroeste do Mediterrâneo. As cagarras de uma colónia na área de transição entre as duas regiões (Mar de Alboran) apresentaram concentrações intermédias de Hg. Este capítulo também destacou o papel do nível trófico (δ15N) e da procura de alimento em zonas de mar profundo na acumulação de Hg no Mediterrâneo. Apesar das cagarras mostrarem algum risco de efeitos relacionados com a toxicidade do Hg, as razões molares Se:Hg sugerem uma proteção ativa do Se contra a toxicidade do Hg. O Capítulo 5 indicou poucas diferenças nas concentrações de elementos traço entre cagarras do Atlântico e do Mediterrâneo, durante a época de reprodução. Apenas as concentrações de Hg, As e Ni mostraram aumentar em direção ao Mediterrâneo, enquanto as concentrações de Co e o Ti foram mais elevadas em colónias mais a Norte. Curiosamente, alguns elementos, como o As, Cu, Co, Ti e o Zn, mostraram estar relacionados com maiores níveis de danos oxidativos e a uma redução nas concentrações de ácidos gordos essenciais ω-3, o que sugere um certo nível stress fisiológico induzido por estes elementos. No entanto, as relações positivas entre esses mesmos elementos e alguns ácidos gordos essenciais (ácido nervónico e ácido oleico) sugerem uma certa adaptação e proteção contra danos oxidativos. Concluindo, esta tese destaca a importância de monitorizar a contaminação por elementos traço em espécies marinhas para avaliar a qualidade dos ecossistemas e compreender os impactos a longo prazo da poluição na biodiversidade, em particular nas aves marinhas.FC
Vesículas Extracelulares Modificadas para Entrega Dirigida ao Cérebro
No full textTese de Doutoramento em Biologia Experimental e Biomedicina apresentada ao Instituto de Investigação InterdisciplinarAs vesículas extracelulares pequenas (sEVs) surgiram como candidatos promissores para administração direcionada de fármacos ao sistema nervoso central (SNC), com a capacidade de transportar moléculas bioativas que podem potencialmente modular a função das células cerebrais e tratar doenças neurológicas. Libertadas por praticamente todos os tipos celulares, as sEVs são nanopartículas que apresentam uma enorme diversidade de lípidos e proteínas na sua superfície. De acordo com alguns estudos, esta composição permite que as sEVs interajam com células endoteliais, posicionando-as como potenciais veículos biológicos para atravessar barreiras tais como a barreira hematoencefálica (BHE). No entanto, a permeabilidade restrita da BHE e a heterogeneidade intrínseca à composição das sEVs frequentemente resultam numa acumulação reduzida no cérebro. Através do desenvolvimento de uma formulação de sEVs modificadas com duplo-ligando que explora vias mediadas por recetor para melhorar a entrega direcionada ao cérebro, esta tese visa aprofundar o conhecimento sobre a seletividade e o transporte das sEVs através da BHE, contribuindo para designs mais eficientes. Para tal, foi desenvolvida uma estratégia inovadora de modificação da superfície das sEVs, incorporando ácido hialurónico (AH) e Transferrina (Tf) como ligandos destinados a interagir com os recetores CD44 e de Transferrina (TfR) nas células endoteliais cerebrais (CECs), ambos reconhecidos pelo seu envolvimento em processos de transcitose mediada por recetor (RMT). Partiu-se da hipótese de que esta estratégia de dupla-ligação poderia potenciar um efeito cooperativo, favorecendo o recrutamento das sEVs e a sua passagem transcelular através da BHE. Assim, as sEVs foram analisadas detalhadamente in vitro e in vivo utilizando métodos de imagem confocal e de super-resolução. Foram obtidas observações diretas detalhadas sobre os mecanismos que regulam o recrutamento e ancoragem de sEVs, o tráfego intracelular e a acumulação basolateral em CECs humanas in vitro. In vivo, avaliaram-se a biodistribuição das sEVs e a sua acumulação seletiva em CECs humanas. Os resultados demonstram interação e internalização significativamente superiores das sEVs modificadas nas CECs quando comparadas com as sEVs não modificadas, impulsionadas pela cooperação entre os recetores CD44 e TfR. Além disso, esta estratégia resultou numa acumulação mais eficiente ao nível da membrana basolateral, sugerindo que a formulação modificada foi transportada por uma via transcelular mais direta. As sEVs modificadas com AH e Tf apresentaram uma co-localização 2.6 vezes superior com Sintaxina-4 na membrana basolateral em comparação com as sEVs não modificadas, indicando assim uma maior interação com proteínas do complexo SNARE envolvidas nos mecanismos de exocitose. Adicionalmente, a formulação de sEVs modificadas demonstrou uma acumulação aumentada no tecido cerebral in vivo, especialmente na região do plexo corióideo, sugerindo que o transporte para o SNC tenha ocorrido através de vias favorecidas por RMT. Em conclusão, esta tese apresenta com uma resolução sem precedente, alguns dos mecanismos envolvidos no transporte de sEVs através da BHE, e demonstra que sEVs modificadas com duplo-ligando podem atingir o SNC ultrapassando barreiras seletivas. O design aqui desenvolvido constitui uma plataforma expansível e flexível para aplicações terapêuticas no SNC, combinando entrega direcionada e RMT, contribuindo assim para estabelecer a base para futuras aplicações terapêuticas baseadas em sEVs.Small extracellular vesicles (sEVs) have emerged as promising candidates for targeted drug delivery to the central nervous systems (CNS), capable of transporting bioactive molecules that may affect brain cell function and potentially treat neurological diseases. Secreted by virtually all cell types, sEVs are nanoscale particles displaying a diverse array of lipids and proteins on their surface. According to some studies, this composition allows sEVs to interact with endothelial cells and positions them as natural carriers for navigating barriers like the blood-brain barrier (BBB). However, the restrictive permeability of the BBB and the intrinsic heterogeneity in sEVs composition, often leads to low accumulation of sEVs in the brain. Through the development of a dual-ligand engineered EV formulation that utilizes receptor-mediated pathways for enhanced brain delivery, this thesis aims to advance our understanding of sEV targeting and transport across the BBB, and to inform more efficient designs. To achieve this, a novel surface engineering strategy was designed to incorporate hyaluronic acid (HA) and Transferrin (Tf) ligands to engage CD44 and Transferrin receptors (TfR) on brain endothelial cells (BECs), two receptors known to promote receptor-mediated transcytosis (RMT). It was hypothesized that this dual-ligand strategy would enhance cooperative binding effects, favoring sEVs uptake and transcellular passage through the BBB. Hence, sEVs were thoroughly examined both in vitro an in vivo using confocal and super-resolution imaging methods. We provided direct insights into the mechanisms governing sEVs docking and uptake, intracellular trafficking and basolateral accumulation in human BECs in vitro. In vivo, we evaluated sEVs biodistribution and targeted accumulation in human BECs. Our findings demonstrated a significantly improved binding and uptake of surface-engineered sEVs in BECs compared to unmodified sEVs, led by a cooperative interaction with CD44 and TfR. Moreover, this strategy produced an effective accumulation at the basolateral membrane, suggesting that the engineered formulation followed a more direct transcellular pathway. sEVs engineered with HA and Tf exhibited a 2.6-fold higher colocalization with Syntaxin-4 in the basolateral membrane compared to unmodified sEVs, indicating a higher interaction with SNARE proteins involved in exocytosis. Additionally, the engineered sEV formulation showed higher accumulation in the brain tissue in vivo, particularly in the region of the choroid plexus, targeting the CNS via RMT enhanced pathways. In conclusion, this thesis reveals some of the mechanisms involved in the transport of sEVs across the BBB with unprecedented resolution and demonstrates that dual ligand engineered sEVs can reach to the CNS by overcoming selective barriers. Our design provides a scalable and flexible platform for CNS therapeutics combining ligand specific targeting with RMT, contributing to establish the groundwork for future sEVs-based therapeutic applications.FCTFCTFCTH2020Outro - EIC project REGENERAR (ref.101129812)Outro - PRR project HfPT – Health from Portugal (ref. 02/C05-i01.01/2022.PC644937233-00000047
Quality of Life in patients with Heart Failure by the Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ) – Short Version
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaIntroduction: Heart Failure (HF) is a cardiovascular disease with increasing prevalence and high morbidity and mortality, significantly impacting quality of life (QoL). The Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ) is a specific tool for assessing QoL in HF. As the original version is extensive, a shorter version was developed with similar psychometric properties, which has not yet been validated in Portugal. Objectives: To perform the cultural adaptation and validation of the short version of the KCCQ for European Portuguese. Methods: Observational cross-sectional study in a convenience sample of patients with HF in 2024, recruited from Primary Health Units, during an in-person Primary Care consultation, applying the short version of the KCCQ along with sociodemographic and clinical context questions, after obtaining authorization from the original authors and using adapted phrases. A descriptive, inferential, and correlational statistical analysis was performed. Results: A sample of 87 patients, of which 45 (51.7%) were female, with the majority being aged 65 years or older (78.2%). Significant differences only in the distribution of Socioeconomic Deprivation Index (SEDI) and sex. 65 patients (74.7%) acknowledged having HF, 36 (55.4%) females, with multimorbidity and polypharmacy being higher in males. The KCCQ score was above the median in 45 patients (51.7%), with females reporting worse QoL. A very weak, non-significant negative correlation was found between the KCCQ Overall Summary Scale and SEDI (ρ=-0.003; p=0.985). A very weak, non-significant positive correlation between the KCCQ Overall Summary Scale and the number of medications (ρ=0.029; p=0.834), number of diseases (ρ=0.058; p=0.673), and age group (ρ=0.056; p=0.579). Discussion and Conclusion: The short version of the KCCQ, being easier to use in the assessment of HF-specific QoL, was successfully culturally adapted and validated for European Portuguese. The results showed that the KCCQ's QoL was independent of the variables studied, demonstrating its broad applicability.Introdução: A insuficiência cardíaca (IC) é uma doença cardiovascular com prevalência crescente e elevada morbimortalidade, comprometendo significativamente a qualidade de vida (QdV). O Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire (KCCQ) é um instrumento específico de avaliação da QdV na IC. Sendo a versão original extensa, foi desenvolvida uma versão curta, com propriedades psicométricas semelhantes, ainda não validada em Portugal. Objetivos: Realizar a adaptação cultural e validação para o português europeu da versão curta do KCCQ. Métodos: Estudo observacional transversal em amostra de conveniência de doentes com IC, em 2024, recrutados a partir de Unidades de Saúde Familiar (USF), no âmbito de consulta presencial de Medicina Geral e Familiar (MGF). Aplicou-se a versão curta do KCCQ e perguntas de contexto sociodemográfico e clínico, após autorização dos autores originais, utilizando frases adaptadas. Realizou-se uma análise estatística descritiva, inferencial e correlacional. Resultados: Amostra de 87 doentes, dos quais 45 (51,7%) do sexo feminino, a maioria apresentando idade superior ou igual a 65 anos (78,2%). Diferenças significativas apenas na distribuição do Socioeconomic Deprivation Index (SEDI) e do sexo. Reconheceram saber sofrer de IC 65 doentes (74,7%), 36 (55,4%) do sexo feminino, sendo a multimorbilidade e polifarmacoterapia superiores no sexo masculino. O valor de KCCQ encontrava-se acima da mediana em 45 doentes (51,7%), o sexo feminino com pior QdV. Correlação negativa, muito fraca e não significativa entre KCCQ Overall Summary Scale e SEDI (ρ=-0,003; p=0,985). Correlação positiva, muito fraca e não significativa entre KCCQ Overall Summary Scale e número de medicamentos (ρ=0,029; p=0,834), número de doenças (ρ=0,058; p=0,673) e grupo etário (ρ=0,056; p=0,579). Discussão e Conclusão: Sendo a versão curta do KCCQ de mais fácil aplicação na avaliação da QdV específica da IC, a sua adaptação cultural e validação para o português europeu foi possível. Os resultados mostraram independência da QdV, pelo KCCQ, em função das variáveis estudadas, refletindo a sua transversalidade
Validação externa de um modelo de inteligência artificial para deteção de enfarte do miocárdio por oclusão coronária
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaBackground: Up to one third of patients presenting without significant ST-segment elevation have an acutely occluded coronary artery. These patients have a worse prognosis, likely related to delayed revascularization. We aimed to test a novel artificial intelligence (AI) model designed to enhance the detection of these cases based on admission 12-lead electrocardiograms (ECGs).Methods: A total of 658 ECGs from 398 patients admitted to the emergency department with suspected acute coronary syndrome (ACS) were retrospectively analyzed via the OMI AI ECG Model (Powerful Medical, Slovakia). The primary endpoint was the detection of occlusion myocardial infarction (OMI), defined as angiographic evidence of an acute culprit lesion with either 0-2 TIMI flow and positive troponin or TIMI 3 flow and significant troponin elevation (i.e. high-sensitivity troponin I ≥ 5000 ng/L). The model’s performance was compared with the current gold standard.Results: In this initial test set, we identified 147 (36.9%) OMI cases. The OMI AI ECG Model achieved 72% accuracy (95% confidence interval (CI): 67.4–76.5), 44.2% sensitivity (95% CI: 37.2–51.6), 91.9% specificity (95% CI: 88.7-94.8), 79.6% PPV (95% CI: 71.9-86.6), NPV 69.8% (95% CI: 63.9-75.4), and a 0.422 Mathew’s correlation coefficient (MCC; 95% CI: 0.341-0.503), whereas the ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI) criteria had 66.3% accuracy (95% CI: 61.0-71.3), 28.5% sensitivity (95% CI: 22.3-35.3), 93.2% specificity (95% CI: 90.1-96.1), 75.0% PPV (95% CI: 64.8-84.5), 64.6% NPV (95% CI: 58.6-70.4), and a 0.293 MCC (95% CI: 0.206-0.38)]. Notably, within the patient group who underwent coronary angiography within 2 hours of admission, the model’s sensitivity increased to 81.2% (CI: 73.1-88.5), reflecting good model performance in acute/active case detection.Conclusion: In this challenging all-comer suspect ACS cohort, the OMI AI ECG Model outperformed the STEMI criteria in active OMI detection, with about 1.5 times higher sensitivity, without compromising specificity. This tool may contribute to better patient triage and timely revascularization.Contexto: Até um terço dos doentes que se apresenta com enfarte sem elevação significativa do segmento ST tem uma artéria coronária ocluída de forma aguda. Estes doentes têm pior prognóstico, provavelmente relacionado com o atraso na revascularização. O nosso objetivo foi testar um novo modelo de inteligência artificial (IA) concebido para melhorar a deteção destes casos com base nos eletrocardiogramas (ECGs) de 12 derivações realizados à admissão.Métodos: Um total de 658 ECGs de 398 doentes admitidos no serviço de urgência com suspeita de síndrome coronária aguda (SCA) foram analisados retrospetivamente através do modelo de IA: OMI AI ECG (Powerful Medical, Eslováquia). O endpoint primário foi a deteção de enfarte do miocárdio por oclusão coronária (OMI), definido como evidência angiográfica de uma lesão culprit com fluxo TIMI 0-2 e troponina positiva ou fluxo TIMI 3 e elevação significativa da troponina (i.e., troponina I de alta sensibilidade ≥ 5000 ng/L). O desempenho do modelo foi comparado com o gold standard.Resultados: Nesta amostra identificámos 147 (36,9%) casos de OMI. O modelo de IA alcançou 72% de exatidão (intervalo de confiança (IC) de 95%: 67,4–76,5), 44,2% de sensibilidade (IC 95%: 37,2–51,6), 91,9% de especificidade (IC 95%: 88,7-94,8), 79,6% de Valor Preditivo Positivo (VPP; IC 95%: 71,9-86,6), 69,8% de Valor Preditivo Negativo (VPN; IC 95%: 63,9-75,4), e um coeficiente de correlação de Matthews (MCC) de 0,422 (IC 95%: 0,341-0,503), enquanto os critérios de enfarte do miocárdio com supradesnivelamento do segmento ST (STEMI) apresentaram 66,3% de exatidão (IC 95%: 61,0-71,3), 28,5% de sensibilidade (IC 95%: 22,3-35,3), 93,2% de especificidade (IC 95%: 90,1-96,1), 75,0% de VPP (IC 95%: 64,8-84,5), 64,6% de VPN (IC 95%: 58,6-70,4), e um MCC de 0,293 (IC 95%: 0,206-0,38). De notar que, no grupo de doentes submetidos a coronariografia até 2h após a admissão, a sensibilidade do modelo aumentou para 81,2% (IC 95%: 73,1-88,5), refletindo um bom desempenho do modelo na deteção de casos agudos/ativos.Conclusão: Nesta coorte desafiante, o modelo de IA superou os critérios de STEMI na deteção de OMI ativo, com uma sensibilidade cerca de 1,5 vezes superior, sem comprometer a especificidade. Esta ferramenta pode contribuir para uma melhor triagem dos casos e para uma revascularização atempada
Retrospective comparison of transurethral resection of bladder tumors (TURBT) performed in inpatient versus outpatient settings.
No full textTrabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina apresentado à Faculdade de MedicinaIntroduction: Bladder cancer is one of the most frequently diagnosed among men, ranking sixth in incidence. Transurethral resection of bladder tumour (TURBT) serves as both diagnostic and therapeutic procedure. TURBT is associated whit low rate of postoperative complications. The aim of this study is to compare TURBT performed in an inpatient setting (IS) versus an ambulatory care unit (ACU), assessing whether the procedure in the ACU offers the same safety profile as the conventional inpatient approach. Additionally, the ideal patient profile for ACU surgery was characterized.Materials and Methods: An observational, longitudinal and retrospective study was conducted at the Urology and Renal Transplantation department in ULS Coimbra. The sample comprised 289 patients, selected from a total of 382, after applying predefined exclusion criteria. Data were collected from the Sclínico® platform, anonymized to ensure confidentiality, and organized in a digital database. Analysed variables included demographic data, clinical history. Tumour characteristics, surgical procedure detail, and postoperative complications.Results: Statistical analysis compared the IS and ACU groups regarding various demographic, oncological, and surgical variables. Patients in the ACU group were younger, had lower use of anticoagulants (AC), lower anesthetic risk, and their tumours were smaller and with lower stage. Advanced age was found to be associated with the occurrence of haematuria; therapy with AC, large tumour size, and piecemeal resection were associated with higher complication rates. Within the IS group, factors such as higher anesthetic risk, use of antiplatelet agents (AG), absence of prior TURBT, the presence of multiple lesions or large tumours were associated with longer hospital stays.Discussion and Conclusion: This study contributes to optimizing the selection of candidates for TURBT in the ACU, enhancing its safety and efficiency. Furthermore, it suggests that this approach may help reduce hospital costs and operating room occupancy without compromising patient safety.Introdução: A neoplasia vesical é um tumor relativamente frequente ocupando o sexto lugar em incidência na população masculina. A resseção transuretral de tumor vesical (RTU-TV) é simultaneamente um procedimento diagnóstico e terapêutico e que se associa a uma baixa taxa de complicações pós-operatórias. O objetivo deste estudo é comparar a realização da RTU-TV em regime de internamento (RI) versus em unidade de cirurgia de ambulatório (UCA) de forma a avaliar se a cirurgia ambulatória pode configurar uma alternativa segura neste tipo de cirurgia. Paralelamente foi traçado o perfil do doente ideal para ser operado na UCA.Materiais e Métodos: Foi conduzido um estudo observacional, longitudinal e retrospetivo, no serviço de Urologia e Transplantação Renal da ULS Coimbra. A amostra foi composta por 289 doentes, selecionados a partir de um total de 382, após a aplicação dos critérios de exclusão predefinidos. Os dados foram recolhidos da plataforma Sclínico®, anonimizados para garantir a confidencialidade, e organizados numa base de dados digital. As variáveis analisadas incluíram dados demográficos, antecedentes clínicos, características do tumor, detalhes do procedimento cirúrgico e complicações pós-operatóriasResultados: A análise estatística comparou os grupos RI e UCA em relação a diversas variáveis demográficas, oncológicas e abordagens cirúrgicas. A população da UCA apresenta doentes mais jovens, ausência de toma de AC, menor risco anestésico e os tumores têm menores dimensões e apresentam estadiamento menos avançados. Verificou-se que o aumento da idade está relacionado com a ocorrência de hematúria e que fatores como a terapêutica com AC e lesões de grandes dimensões condicionam maiores taxas de complicações. Nos subgrupos do RI, observou-se que fatores como maior risco anestésico, toma de AG, ausência de tumor prévio e a existência de múltiplas lesões ou tumores de grandes dimensões condicionam internamentos mais prolongados.Discussão e Conclusão: Este estudo verificou que a realização de RTU-TV em regime ambulatório é uma alternativa exequível e segura em doentes seleccionados. A selecção deste doentes deve ter em conta critérios bem estabelecidos, como características do doente e características do tumor, de forma a minimizar as complicações. A realização desta cirurgia em ambulatório contribui para a otimização da seleção dos candidatos para a RTU-TV em UCA, bem como a segurança e eficiência da mesma. Paralelamente, permite reduzir os custos hospitalares e a ocupação de salas do BOC, sem comprometer a segurança do doente
Modelos animais baseados em vectores lentivirais: uma ferramenta para o estudo da Ataxia espinocerebelosa tipo 3 e o desenvolvimento de terapias
No full textTese de Doutoramento em Ciências Farmacêuticas apresentada à Faculdade de FarmáciaSpinocerebellar ataxia type 3, also known as Machado-Joseph disease, is a devastating autosomal dominant neurodegenerative disorder. It belongs to the family of polyglutamine disorders, a complex group of disorders caused by an abnormal expansion in the trinucleotide cytosine-adenine-guanine tract of the affected gene. The abnormal expansion of CAG repeats underlying Spinocerebellar ataxia type 3, in the ATXN3 gene, results in the production of an Ataxin-3 protein with an extended polyglutamine sequence, which tends to aggregate and promote neuronal loss in different brain regions. Despite this mutation having been discovered 30 years ago, no treatment is available that can slow or halt the progression of Spinocerebellar ataxia type 3. A key factor contributing to this challenge is the lack of models that fully recapitulate the disease, coupled with an incomplete understanding of the roles played by different brain regions in Spinocerebellar ataxia type 3 pathology. In this work, to address this gap, we decided to: (1) delve into the specific contributions of each hindbrain region in Spinocerebellar ataxia type 3 pathology, by developing new lentiviral-based mouse models; (2) establish and characterise a Spinocerebellar ataxia type 3 non-human primate model using lentiviral vectors; (3) assess the biodistribution and target engagement of a mutant ATXN3 silencing strategy in a non-human primate model of Spinocerebellar ataxia type 3. Firstly, we aimed to evaluate how the different hindbrain regions consistently reported to be the most degenerated in Spinocerebellar ataxia type 3 patients contribute to disease progression and motor phenotype. For this purpose, we used lentiviral vectors to deliver the Spinocerebellar ataxia type 3-causing gene cDNA, human mutant ATXN3, to the cerebellar cortex, namely lobule IV-V, VIII and IX, deep cerebellar nuclei and the pons in wild-type mice. We found that the overexpression of mutant ATXN3 in different hindbrain regions resulted in distinct profiles in the development of Ataxin-3 aggregates and changes in motor behaviour. Neurons in the pons showed a greater susceptibility to mutant ATXN3 overexpression compared to those in the cerebellum. This overexpression was accompanied by an increase in astrocyte and microglia recruitment, which may contribute to myelin damage and subsequent white matter loss in the cerebellum. Notably, white matter loss was the most widespread pathological feature observed following mutant ATXN3 overexpression across different hindbrain areas. Secondly, in an exploratory study, we attempted to evaluate the feasibility of using lentiviral vectors for the delivery of human mutant ATXN3 to non-human primate brains, to establish a Spinocerebellar ataxia type 3 model. It was possible to detect mutant ATXN3 mRNA and Ataxin-3 aggregates in non-human primates’ cerebellum, associated with the recruitment of inflammatory cells to the Ataxin-3 aggregation region. Moreover, the overexpression of mutant ATXN3 induced the reduction of monkeys’ cerebellar volume. Lastly, we conducted a pilot study to assess the biodistribution and target engagement of an allele-specific RNA interference strategy, targeting an intragenic single-nucleotide polymorphism in linkage disequilibrium with the mutant ATXN3 allele in the previously developed non-human primate model of Spinocerebellar ataxia type 3. For that, adeno-associated viral vectors serotype 9 encoding the artificial microRNA specific for mutant ATXN3 were administered into the cisterna magna. Transduction was observed in the brain regions most affected in Spinocerebellar ataxia type 3 patients, along with a specific, dose-dependent silencing of the mutant ATNX3, while preserving the endogenous protein. Furthermore, the therapeutic dose was able to prevent the cerebellar morphological and biochemical alterations induced by the overexpression of mutant ATXN3 and promoted oligodendrogliosis in the cerebellum. In conclusion, in this work we: (1) provide novel evidence that white matter changes are one of the hallmarks of Spinocerebellar ataxia type 3 neuropathology and should be regarded as a biomarker for evaluating disease progression and novel therapies; (2) demonstrate that our allele-specific RNA interference strategy, when administered into the cisterna magna of non-human primates, reaches the brain regions most affected in Spinocerebellar Ataxia Type 3 patients and selectively silences mutant ATXN3 in a dose-dependent manner. These findings are crucial not only to promote the clinical translation of our gene therapy approach but also to reinforce the value of lentiviral vectors in disease modelling across species, thereby providing the scientific community with a valuable platform for validating future therapeutic interventions.A Ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3), também conhecida como doença de Machado-Joseph, é uma doença neurodegenerativa autossómica dominante devastadora. Pertence à família das doenças de poliglutaminas, um grupo complexo de doenças causadas por uma repetição excessiva do codão trinucleotídico citosina-adenina-guanina no gene afetado. Na SCA3, a expansão anormal de repetições de CAG, subjacente à doença, ocorre no gene ATXN3, e resulta na produção da proteína Ataxina-3 com uma sequência expandida de poliglutaminas. Essa expansão favorece a agregação da proteína e a perda neuronal em diferentes regiões do cérebro. Apesar da mutação ter sido descoberta há 30 anos, ainda não há tratamento disponível capaz de retardar ou interromper a progressão da doença. Um fator-chave que contribui para este desafio é a falta de modelos de SCA3 que reproduzam a doença na totalidade, juntamente com a limitada compreensão da contribuição das diferentes regiões do cérebro na patologia. Neste trabalho, para colmatar essa lacuna, decidimos: (1) investigar as contribuições específicas de cada região do rombencéfalo na patologia da SCA3, desenvolvendo novos modelos murinos baseados em vetores lentivirais; (2) estabelecer e caracterizar um modelo de SCA3 em primatas não humanos utilizando vetores lentivirais; (3) avaliar a biodistribuição e o impacto terapêutico de uma estratégia de silenciamento do gene ATXN3 mutante num modelo de primata não humano de SCA3. Em primeiro lugar, procurámos avaliar como diferentes regiões do rombencéfalo, frequentemente relatadas como as mais degeneradas em doentes com SCA3, contribuem para a progressão da doença e para o fenótipo motor. Para esse propósito, utilizámos vetores lentivirais para entregar o cDNA do gene humano ATXN3 mutante, causador da SCA3, ao córtex cerebelar, especificamente nos lóbulos IV-V, VIII e IX, núcleos profundos do cerebelo e ponte em murganhos. Observámos que a sobrexpressão da ATXN3 mutante nas diferentes regiões do rombencéfalo resultou em diferentes perfis de agregação da Ataxina-3, bem como em alterações no comportamento motor distintas. Os neurónios da ponte mostraram maior suscetibilidade à sobrexpressão da ATXN3 mutante em comparação com os neurónios no cerebelo. A sobrexpressão foi acompanhada por um aumento no recrutamento de astrócitos e microglia, o que pode contribuir para danos na mielina e subsequente perda de substância branca no cerebelo. Surpreendentemente, a perda de substância branca foi a característica patológica mais robusta observada após a sobrexpressão da ATXN3 mutante nas diferentes áreas do rombencéfalo. Seguidamente, num estudo exploratório, procuramos avaliar a viabilidade de utilizar vetores lentivirais para a entrega da ATXN3 mutante humana em cérebros de primatas não humanos, com o objetivo de estabelecer um modelo de SCA3. Foi possível detetar mRNA da ATXN3 mutante, bem como agregados de Ataxina-3 no cerebelo de primatas não humanos, associados ao recrutamento de células inflamatórias para a região de agregação. Além disso, a sobrexpressão da ATXN3 mutante levou à redução do volume cerebelar nos primatas. Por fim, realizámos um estudo piloto para avaliar a biodistribuição e o impacto terapêutico de uma estratégia de interferência por RNA específica para o alelo mutante, direcionada a um polimorfismo de nucleotídeo único intragénico em desequilíbrio de ligação com o alelo mutante da ATXN3, no modelo de primata não humano de SCA3 previamente desenvolvido. Para tal, vetores virais adeno-associados do serótipo 9 codificando o microRNA artificial específico para a ATXN3 mutante foram administrados na cisterna magna. A transdução foi observada nas regiões cerebrais mais degeneradas em doentes com SCA3, bem como um silenciamento específico e dependente de dose da ATXN3 mutante, preservando a proteína Ataxina-3 endógena. Além disso, a dose terapêutica foi capaz de prevenir alterações morfológicas e bioquímicas no cerebelo induzidas pela sobrexpressão do ATXN3 mutante, bem como promover a oligodendrogliose no cerebelo. Concluindo, neste trabalho: (1) apresentamos novas evidências de que alterações na substância branca no cerebelo são uma das características marcantes da neuropatologia da SCA3 e devem ser consideradas um biomarcador para avaliação da progressão da doença e novas terapias; (2) demonstramos que a nossa estratégia de interferência por RNA específica para o alelo mutante pode, quando administrada na cisterna magna em primatas não humanos, alcançar as regiões cerebrais mais degeneradas em doentes com SCA3 e silenciar especificamente a ATXN3 mutante de forma dependente de dose. Estes resultados são cruciais, não apenas para o avanço da nossa terapia em direção ao uso clínico, mas também para reforçar o valor dos vetores lentivirais na modelação de doenças em diferentes espécies, proporcionando à comunidade científica uma plataforma para a validação de futuras intervenções terapêuticas.FC
Estimativas de Biomassa de Cefalópodes no Oceano Austral através de Técnicas de Modelação de Redes Tróficas
No full textDissertação de Mestrado em Ecologia apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaCephalopods play an important ecological role in the Southern Ocean, functioning as both predators and prey in relatively complex food webs. Understanding their biomass is fundamental to critically assess their trophic role and support studies that model future ecosystem scenarios. My thesis represents the first known attempt to estimate cephalopod biomass in the Southern Ocean using food web modelling techniques, applied across the nine MPA (Marine Protected Area) Planning Domains established by Commission for the Conservation of Antarctic Living Resources (CCAMLR). The techniques involved included standardization of currency units, adjustments of biomass, and a manual balancing approach. Two different approaches utilized to calculate circumpolar biomass gave estimates of 13.3 (range of 9.0 to 41.7) and 23.44 ± 11 million tonnes (Mt). Using only the area of the modelled domains, which account for 61% of the area encompassed by the MPA Planning Domains, cephalopods contributed a total of 15.4 Mt to predator consumption, primarily by fish (58%), while consuming 233.6 Mt of prey, predominantly zooplankton (72%). Mixed Trophic Impact (MTI) analysis revealed the significant mutual influence between cephalopods and fish, showing negative impacts on one group if the biomass of the other increases. This dynamic was particularly evident in the Antarctic Peninsula region, where cephalopods' role as both prey and predators underscores their ecological importance and intermediary trophic role. This study provides valuable baseline information about cephalopod biomass necessary to evaluate future scenarios in the Southern Ocean. As cephalopods might demonstrate resilience to environmental changes, their potential exploitation through commercial fishing in the future poses a concern for food web stability in the Southern Ocean. This study contributes to a deeper understanding of Southern Ocean ecosystems and supports future efforts to evaluate the impacts of human activities and environmental change on trophic dynamics.Os cefalópodes desempenham um papel ecológico importante no Oceano Austral, atuando como predadores e presas em redes tróficas relativamente complexas. Compreender a sua biomassa é, portanto, fundamental para avaliar criticamente o seu papel trófico e suportar estudos de modelação de cenários futuros dos ecossistemas. A minha dissertação representa a primeira tentativa conhecida de estimar a biomassa de cefalópodes no Oceano Austral utilizando técnicas de modelação de redes tróficas aplicadas aos Domínios de Planeamento de Áreas Marinhas Protegidas (AMPs), estabelecidos pela Comissão para a Conservação dos Recursos Vivos da Antártida (CCAMLR). As técnicas aplicadas incluíram a padronização de parâmetros, ajustes de biomassa e o procedimento manual de balanço de massa. Duas abordagens diferentes utilizadas para calcular a biomassa circumpolar de cefalópodes originaram estimativas de 13,3 (intervalo de 9,0 a 41,7) e 23,44 ± 11 (média ± SD) milhões de toneladas (Mt). Usando só a área dos domínios modelados, que representam 61% da área abrangida pelos Domínios de Planeamento das AMPs, os cefalópodes contribuíram um total de 15,4 Mt para a dieta de predadores, principalmente peixes (58%), e consumiram 233,6 Mt de presas, predominadas por zooplâncton (72%). A análise de Impacto Trófico Misto revelou a influência mútua significativa entre cefalópodes e peixes, mostrando impactos negativos num grupo se a biomassa do outro aumentar. Esta dinâmica foi particularmente evidente na região da Península Antárctica, onde o papel dos cefalópodes como presas e predadores sublinha a sua importância ecológica e o seu papel trófico intermédio. Este estudo fornece informações básicas sobre a biomassa de cefalópodes necessárias à avaliação de cenários futuros no Oceano Austral. Uma vez que os cefalópodes poderão demonstrar resiliência às alterações ambientais, a sua potencial exploração através da pesca comercial no futuro poderá representar uma preocupação para a estabilidade das redes tróficas no Oceano Austral. Este estudo contribui para os avanços na compreensão dos ecossistemas do Oceano Austral e apoia os esforços futuros que visem avaliar os impactos das atividades humanas e das alterações climáticas nas dinâmicas tróficas
GDPR, AI ACT AND THE LABOR RELATIONSHIP - THE INFLUENCE OF ALGORITHMS ON THE SELECTION OF JOB CANDIDATES, PERFORMANCE EVALUATION AND DISMISSAL OF EMPLOYEES
No full textDissertação de Mestrado em Direito apresentada à Faculdade de DireitoThis dissertation focuses on the study of the current (national and international) labor law framework, taking into account the strong technological development experienced since the COVID-19 pandemic period. On the one hand, it is true that labor law is a field advanced from traditional forms of work – mainly physical –, on the other hand, it is also true that this branch of law, like any other branch, needs to adapt to the new realities that arise with evolution – and, specifically, technological development.In this study we will analyze the current labor legislation and correlate it with technological developments, in particular with the use of algorithms in the workplace. Namely, the new methodologies used for selecting job candidates, evaluating employees’ performance and determining which employee should be made redundant are the main topics being explored, which carry significant implications for fairness, transparency, and accountability. Lastly, we will explore how new technologies, by facilitating access to personal data, impact business management practices and compliance with data protection provisions. In particular, we will analyze the impacts of the use of artificial intelligence systems in the labor field, specifically in the stages of hiring, performance evaluation, and dismissal of employees. Furthermore, we will also discuss what adaptations must be made (at national and international level) in order to create a legal framework that is appropriate to the (new) challenges those technological developments bring to modern workplaces.A presente dissertação foca-se no estudo do atual quadro legal (nacional e internacional) laboral tendo em consideração o forte desenvolvimento tecnológico vivenciado desde a pandemia COVID-19.Se é verdade que o Direito Laboral é uma área desenvolvida a partir das tradicionais formas de trabalho – sobretudo físico –, também o é que este ramo do direito, como qualquer outro ramo, necessita de se adaptar às novas realidades que vão surgindo com o desenvolvimento – e, em concreto, o desenvolvimento tecnológico.Neste estudo iremos analisar a legislação laboral vigente e correlacioná-la com a evolução tecnológica, em particular com a utilização de algoritmos no âmbito das relações de trabalho. As novas metodologias utilizadas para processos de seleção de candidatos a emprego, avaliação de desempenho de trabalhadores e determinação de trabalhadores a despedir são os principais temas em análise.Iremos explorar como é que as novas tecnologias, ao facilitarem o acesso a dados pessoais, impactam as práticas de gestão empresariais e a conformidade com as disposições em matéria de proteção de dados. Em particular, iremos analisar quais os impactos da utilização de sistemas de inteligência artificial no âmbito laboral, concretamente nas fases de contratação, avaliação de desempenho e despedimento de trabalhadores, e quais as adaptações que devem ser feitas (a nível nacional e internacional) no sentido de se criar um quadro legal adequado aos (novos) desafios que a evolução tecnológica aporta
Disfunção vascular na diabetes tipo 2: visando o inimigo silencioso
No full textDissertação de Mestrado em Química Medicinal apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaType 2 diabetes is a chronic metabolic disease that affects millions of people worldwide and is expected to become increasingly prevalent in the coming years. It is characterized by hyperglycemia, insulin resistance, and dyslipidemia. These conditions contribute to endothelial and perivascular adipose tissue (PVAT) dysfunction, ultimately leading to the development of cardiovascular diseases. In recent years, GLP-1 receptor agonists have been widely recognized as powerful drugs for glycemic control in diabetes while also exhibiting beneficial cardiovascular effects. In this context, this study aims to investigate the effect of semaglutide treatment on endothelial dysfunction associated with type 2 diabetes using a diabetic Goto-Kakizaki animal model and a healthy Wistar model. Throughout the study, the drug's effects on body weight, adiposity index, glycemic and lipid profile, as well as markers of liver and kidney function, were evaluated. Additionally, a functional characterization of the aortic artery was performed, along with an assessment of inflammatory and oxidative stress markers. Our results indicate that semaglutide treatment effectively reduced body weight and adiposity index in diabetic animals. The glycemic and lipid profiles also showed substantial improvements. Furthermore, semaglutide treatment effectively improved endothelial dysfunction by promoting greater relaxation of the aortic artery, particularly in the presence of PVAT. The inflammatory and oxidative stress markers CD36, CCL2, and nitrotyrosine were significantly lower in rats treated with this drug compared to diabetic control rats. Thus, we demonstrated that semaglutide is effective not only in glycemic control but also in improving endothelial dysfunction and inflammation associated with type 2 diabetes.A diabetes tipo 2 é uma doença metabólica crónica que afeta milhões de pessoas em todo o mundo, com uma prevalência crescente nos próximos anos. É caracterizada por hiperglicemia, resistência à insulina e dislipidemia. Estas condições são o ponto de partida para a disfunção endotelial e do tecido adiposo perivascular (PVAT), culminando no aparecimento de doenças cardiovasculares. Nos últimos anos, os agonistas do recetor GLP-1 têm sido amplamente reconhecidos como poderosos fármacos para o controlo glicémico na diabetes, possuindo também efeitos benéficos do ponto de vista cardiovascular. Neste sentido, este trabalho tem o propósito de estudar o efeito do tratamento com semaglutido na disfunção endotelial associada à diabetes tipo 2, através da utilização de um modelo animal diabético Goto-Kakizaki, e de um modelo animal saudável Wistar. No decorrer do estudo, foi avaliado o efeito do fármaco no peso corporal, índice de adiposidade, perfil glicémico e lipídico, bem como em marcadores de função hepática e renal. Adicionalmente, procedeu-se à caracterização funcional da artéria aorta e à avaliação da presença de marcadores inflamatórios e de stress oxidativo. Os resultados obtidos permitem-nos concluir que o tratamento com semaglutido foi eficaz na redução do peso corporal de animais diabéticos, bem como do índice de adiposidade. O perfil glicémico e lipídico também apresentou melhorias substanciais. O tratamento com semaglutido melhorou a disfunção endotelial, promovendo um maior relaxamento da artéria aorta, especialmente na presença de PVAT. Os níveis dos marcadores inflamatórios e de stress oxidativo CD36, CCL2 e nitrotirosina estavam significativamente mais baixos nos ratos tratados com este fármaco do que em ratos diabéticos controlo. Desta forma, demonstrámos que o semaglutido não é apenas eficaz no controlo glicémico, mas também na melhoria da disfunção endotelial e da inflamação associada à diabetes tipo 2.FC
CardioCLOCK: Descoberta de Mecanismos de Interações entre Programação durante o Desenvolvimento e Envelhecimento do Coração
No full textTese de Doutoramento em Biologia Experimental e Biomedicina apresentada ao Instituto de Investigação InterdisciplinarThe aging population is increasing globally, with individuals over 60 expected to represent one-third of developed countries by 2050. Aging is a multifaceted process with biological and social dynamics, presenting a major risk factor for cardiovascular diseases (CVDs). Aging contributes to pathological cardiac adaptations such as hypertrophy and stiffness, which significantly reduce both healthspan and lifespan. Simultaneously, maternal nutrition during pregnancy critically influences long-term offspring health. Both maternal obesity (MO) and maternal nutrient reduction (MNR) during gestation can disrupt fetal cardiac development, programming for cardiometabolic dysfunction and potentially accelerating aging-related CVD. Despite recognizing these risks, the molecular mechanisms underlying cardiac physiologic aging and the influence of maternal malnutrition on offspring cardiac aging molecular trajectories remain insufficiently explored. Bridging this gap is essential for distinguishing normal cardiac aging processes from pathological conditions, allowing early interventions to extend healthspan and prevent CVD.This thesis hypothesizes that maternal malnutrition, including MO and MNR, disrupts cardiac development and alters offspring aging trajectories, increasing susceptibility to CVD. The main objective is to investigate the developmental programming-aging interactions in the heart. Specifically, it aims to: (i) uncover molecular and cellular mechanisms of physiologic cardiac aging, (ii) characterize the effects of maternal malnutrition on fetal cardiac development and identify both shared and distinct mechanisms associated with MO and MNR, and (iii) examine how MO influences developmental programming and early aging in offspring’ heart.To address these aims, various animal models and innovative methodologies were employed. Cardiac aging was analyzed in non-human primates (NHPs) using transcriptomics of cardiac left ventricle samples from individuals spanning the aging range. Maternal nutrition’s effects were assessed in late-gestation fetal hearts from two NHP cohorts exposed to either MO or MNR through microarray assays and pathway enrichment analyses. A Sprague-Dawley rat model of MO was utilized to investigate early aging trajectories in offspring, with blood and cardiac tissue collected at 6, 16, and 32 weeks of age. Key methodologies included protein biochemistry for molecular marker analysis and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for untargeted plasma screening.In NHPs, cardiac aging was marked by a metabolic transcriptional shift, with downregulation of oxidative phosphorylation, glycolysis, and fatty-acid β-oxidation, accompanied by upregulation of glucose-dependent anabolic pathways such as the hexosamine biosynthetic pathway (HBP). HBP stimulation promoted glycosaminoglycan (GAG) synthesis and extracellular matrix accumulation, resulting in increased cardiac stiffness and hypertrophy, identifying HBP-induced GAG accumulation as an early driver of cardiac aging.Fetal hearts exposed to maternal malnutrition exhibited impaired cardiomyocyte maturation. MO reduced the expression of genes regulating proliferation and maturation, while MNR activated growth-related pathways, producing enlarged but less specialized cardiomyocytes. These disruptions included alterations in metabolism and GAG synthesis-related gene expression, players of aging phenotypes suggesting increased offspring predisposition to premature CVD.In the MO rat model, cardiac aging trajectories were altered in a sex-dependent manner. Males showed increased HBP flux by protein O-GlcNAcylation and stiffness, whereas females exhibited reduced O-GlcNAcylation and attenuated aging markers, including decreased autophagy. MO altered offspring’s aging trajectories of metabolic, mitochondrial, and redox processes compared to age-matched controls. FTIR spectroscopy identified spectral intervals able to discriminate MO offspring plasma composition, revealing time-, sex-, and diet-specific metabolic variations.This thesis identified for the first time the HBP-O-GlcNAcylation-GAG axis as a central mechanism in cardiac aging and its role in developmental programming-aging interactions in the heart. It highlights maternal malnutrition as a critical determinant of offspring cardiometabolic health, with MO accelerating aging markers in males but attenuating them in females, revealing sex-specific trajectories. Additionally, FTIR analysis emerges as a promising tool for the early detection of metabolic alterations. These findings underscore the importance of distinguishing normal cardiac aging from pathological processes to develop targeted therapies that enhance healthspan. Early-life interventions addressing maternal nutrition may mitigate aging-related risks, fostering healthier aging trajectories and reducing the societal burden of chronic diseases.A população envelhecida está a aumentar globalmente, sendo esperado que um terço da população nos países desenvolvidos até 2050 tenha mais de 60 anos. O envelhecimento é um processo multifacetado, que integra dinâmicas biológicas e sociais, constituindo um dos principais fatores de risco para doenças cardiovasculares (DCV). Este processo está associado a adaptações cardíacas patológicas, como hipertrofia e aumento de rigidez, que reduzem significativamente a saúde e a longevidade. Paralelamente, a nutrição materna durante a gestação tem um papel crucial na saúde da descendência. Tanto a obesidade materna (OM) como a restrição nutricional materna (RNM) podem comprometer o desenvolvimento cardíaco fetal, conduzindo a disfunções cardiometabólicas e DCV associadas ao envelhecimento. Os mecanismos moleculares subjacentes ao envelhecimento cardíaco e à influência da má nutrição materna nas trajetórias do envelhecimento cardíaco permanecem insuficientemente explorados. Compreender melhor estes processos é essencial para distinguir o envelhecimento cardíaco fisiológico de condições patológicas, possibilitando diagnóstico e intervenção precoce prevenindo DCV.Esta tese avalia a hipótese de que a má nutrição materna, OM e RNM, prejudica o desenvolvimento cardíaco fetal e altera as trajetórias de envelhecimento da descendência, predispondo para DCV. O objetivo principal consiste em investigar as interações entre a programação do desenvolvimento e o envelhecimento no coração. Especificamente, propõe-se: (i) desvendar os mecanismos moleculares e celulares do envelhecimento cardíaco fisiológico, (ii) caracterizar os efeitos da má nutrição materna no desenvolvimento cardíaco fetal e (iii) examinar como a OM influencia a programação no desenvolvimento e o envelhecimento precoce no coração da descendência.O envelhecimento cardíaco foi analisado em primatas não humanos (PNH) através de estudos transcriptómicos em amostras do ventrículo esquerdo cardíaco abrangendo várias fases do envelhecimento. Os efeitos da má nutrição materna foram avaliados em corações fetais no final da gestação em dois estudos em PNH: OM e RNM, recorrendo a ensaios de transcriptómica. Para estudar trajetórias de envelhecimento precoce, foi utilizado um modelo de ratos expostos a OM, com recolha de sangue e tecido cardíaco às 6, 16 e 32 semanas de idade. As principais metodologias incluíram análise bioquímica de proteínas e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para rastreio plasmático.Nos PNH, o envelhecimento cardíaco foi caracterizado por alterações na expressão de genes metabólicos, com redução da fosforilação oxidativa, glicólise e β-oxidação de ácidos gordos, acompanhada por ativação de vias anabólicas dependentes de glicose, como a via das hexosaminas (HBP), promovendo a síntese de glicosaminoglicanos (GAG) e a sua acumulação na matriz extracelular, resultando em maior rigidez e hipertrofia cardíaca, identificando um mecanismo primordial no envelhecimento cardíaco.Os corações fetais expostos à má nutrição materna apresentaram alterações na maturação dos cardiomiócitos. A OM reduziu a expressão de genes reguladores da proliferação e maturação, enquanto a RNM ativou vias relacionadas com o crescimento celular, resultando em cardiomiócitos aumentados, mas menos especializados. A expressão de genes associados ao metabolismo e à síntese de GAG foi alterada em OM, contribuindo para fenótipos envelhecidos e maior predisposição para DCV prematura.No modelo de ratos com OM, as trajetórias de envelhecimento cardíaco apresentaram dimorfismo sexual. Os machos exibiram um aumento no fluxo da HBP, evidenciado pela O-GlcNAcilação proteica e maior rigidez cardíaca, enquanto as fêmeas apresentaram redução na O-GlcNAcilação e atenuação de marcadores de envelhecimento, incluindo menor autofagia. A OM alterou as trajetórias metabólicas, mitocondriais e redox da descendência. A análise por FTIR identificou intervalos espectrais capazes de discriminar a composição plasmática da descendência com OM, revelando variações metabólicas específicas com o tempo, sexo e dieta.Esta tese identifica o eixo HBP-O-GlcNAcilação-GAG como um mecanismo central no envelhecimento cardíaco e no seu papel nas interações com a programação do desenvolvimento. Destaca ainda a má nutrição materna como um determinante da saúde cardiometabólica na descendência, com a OM a acelerar marcadores de envelhecimento nos machos, mas a atenuá-los nas fêmeas. A análise por FTIR surge como uma ferramenta promissora para a deteção precoce de alterações metabólicas. Estes resultados reforçam a importância de distinguir o envelhecimento cardíaco fisiológico dos processos patológicos, promovendo alvos para um diagnóstico e terapias precoce que aumentem a saúde ao longo da vida. Intervenções precoces que abordem a nutrição materna poderão mitigar os riscos associados ao envelhecimento, promovendo trajetórias mais saudáveis e reduzindo o impacto social das doenças crónicas.FCTFCTFCTFCTFCTFCTFCTH2020Outro - Centro 2020 - CENTRO-01-0246-FEDER- 000010 (Multidisciplinary Institute of Ageing in Coimbra)Outro - Fulbright Scholarship for ResearchOutro - Luso-American Development Foundation through a R&D at USA GrantOutro - National Institutes of Health grant P01 HD021350Outro - National Institutes of Health grant P51 OD011133Outro - National Institutes of Health grant U19 AG057758Outro - Part of the investigation was conducted in facilities constructed with support from the National Institutes of Health (C06 RR14578, C06 RR15456, C06 RR013556, and C06 RR017515)Outro - PAS GRAS: Funded by the European Commission, Grant agreement ID: 101080329 (PAS GRAS