Molecular biomarkers correspond to all endogenous or exogenous biomolecules, whose presence or alteration in metabolic pathways indicate the response of a biological system to a disturbance caused by internal or external factors. The search for biomarkers has allowed deepening the knowledge of complex pathophysiological mechanisms of diseases, interactions with potential drugs, and the improvement of diagnostic and therapeutic tests, establishing itself as a central point in personalized medicine. In addition, the development of the omics sciences has fostered an increasing exploration in this field of research. This review presents essential and relevant concepts in biomarker research, explores the various definitions and classifications of biomarkers according to their purpose, the critical aspects to be considered in experimental design, the primary employed study models (in vivo, in vitro, and in silico) and the factors that have hindered their ultimate implementation. Finally, important, and current clinical and pharmacological research areas in which biomarker research play a central role are presented.

RESUMO: Cardiomiopatia dilatada (CMD) é uma condição que afeta o miocárdio, raramente relatada em porcos. A DCM é caracterizada por dilatação ventricular, que resulta em disfunção sistólica e disfunção diastólica secundária e pode levar a arritmias e insuficiência cardíaca congestiva fatal. Este estudo descreve os achados clínicos, patológicos, químicos e toxicológicos da CMD em suínos de creche através de estudos naturais e experimentais. Investigaram-se três granjas com surtos de mortalidade por CMD através de exames de necropsia (catorze suínos), microscópicos, virológicos, químicos e toxicológicos para a detecção da etiologia. O estudo experimental foi conduzido com nove leitões de 40 dias de idade, divididos em três grupos de três leitões cada. O grupo 1 foi alimentado com a dieta suspeita dos casos naturais; o 2 com metade da dieta suspeita e metade de dieta controle; e o 3 recebeu apenas a dieta controle. Sinais clínicos foram registrados. Todos os suínos foram submetidos a eutanásia, necropsia para a coleta de amostras para exames laboratoriais após 15 dias do início do experimento. Na necropsia, todos os leitões dos casos naturais apresentavam dilatação cardíaca bilateral associada a padrão lobular hepático aumentado (fígado de noz-moscada) e edema pulmonar. Microscopicamente, o coração revelou hipertrofia severa e vacuolização de cardiomiócitos, bem como desordem de miofibras. A análise da ração demonstrou que o farelo de soja apresentava baixa solubilidade o que indica baixa qualidade. Após a substituição da ração suspeita, os porcos clinicamente doentes recuperaram e a mortalidade cessou. No estudo experimental, dois leitões do grupo 1 apresentaram tosse, dispneia e diarreia. Na necropsia, esses animais apresentavam lesões macroscópicas e macroscópicas similar aos casos naturais. A CMD nutricional em suínos pode estar associado à dieta com farelo de soja de baixa qualidade, como foi confirmado através de um estudo experimental.

ABSTRACT: Dilated cardiomyopathy (DCM) is a condition that affects the myocardium, seldom reported in pigs. The DCM is characterized by ventricular dilation, which results in systolic and secondary diastolic dysfunction and can lead to arrhythmia and fatal congestive heart failure. This study described the clinical, pathological, chemical and toxicological findings of nutritional dilated cardiomyopathy (DCM) in nursery pigs through natural and experimental studies. Naturally occurring cases of DCM in three swine farms were investigated through necropsy (fourteen pigs), microscopic, virological, chemical and toxicological exams for the detection of the etiology. The experimental study was conducted with nine 40 days-old piglets, which were divided into three groups of three piglets each. Group 1 was fed with the suspected diet of the naturally occurring cases, Group 2 with half of the suspected diet and half of a control diet, and Group 3 received only the control diet. Clinical signs were recorded. All pigs were submitted of euthanized, necropsie and collection sample for laboratories exams, after 15 days of experiment onset. At the necropsy, all naturally occurring cases had bilateral cardiac dilatation associated to hepatic enhanced lobular pattern (nutmeg liver) and lungs edema. Microscopically, the heart revealed severe hypertrophy and vacuolization of cardiomyocytes, as well as myofiber disarray. Feed analysis revealed low-quality standard soybean meal. After the suspected feed was replaced, clinically ill pigs recovered, and mortality ceased. At the experimental study, two piglets from Group 1 had cough, dyspnea and diarrhea. At the necropsy, these animals had similar gross and microscopic lesions to the natural cases. The nutritional DCM in pigs may be associated to the diet with low-quality soybean meal, as it was further confirmed through an experimental study.

RESUMO: Sida carpinifolia é uma planta responsável por intoxicar várias espécies animais. Este artigo descreve hipomielinogênese em fetos e neonatos de bovinos que consumiram S. carpinifolia. Os neonatos manifestaram ataxia e tremores musculares. Dois neonatos e quatro fetos bovinos foram necropsiados e não havia alterações macroscópicas significativas. Os achados histopatológicos incluíram vacuolização de células acinares do pâncreas, células foliculares da tireoide, hepatócitos, células renais tubulares e neurônios nos fetos. Nos neonatos havia vacuolização na substância branca do lobo frontal telencefálico, além de esferoides axonais no encéfalo dos fetos e dos recém-nascidos. A avaliação lectino-histoquímica demonstrou marcação para as lectinas Con-A, WGA e s-WGA. A coloração de Luxol Fast Blue revelou diminuição acentuada da mielina no telencéfalo de todos os fetos e diminuição moderada nos neonatos. Os achados histológicos e lectina-histoquímicos indicam que o consumo de S. carpinifolia por fêmeas bovinas gestantes pode causar hipomielinogênese em fetos e neonatos.

ABSTRACT: Sida carpinifolia is a plant responsible for poisoning several species of animals. This paper describes Hypomyelinogenesis in fetuses and neonates of cattle that consumed S. carpinifolia. Neonates manifested ataxia and muscle tremors. Two bovine newborns and four fetuses were necropsied and showed no significant gross changes. Histopathologic findings included vacuolation of pancreatic acinar cells, thyroid follicular cells, hepatocytes, cells of renal tubules and neurons of the fetus and the white matter of the telencephalic frontal lobe of the neonates and also revealed axonal spheroids in the brain of the fetuses and neonates. The lectin-histochemical evaluation shoved staining for the lectins Con-A, WGA and s-WGA. The Luxol Fast Blue staining revealed a marked decrease of myelin in the brain of all the fetuses and a moderate decrease in the neonates. Histologic and lectin-histochemic findings indicate that the consumption of S. carpinifolia by pregnant bovine females can cause hypomyelinogenesis in fetuses and neonates.

RESUMO: A intoxicação por Sida carpinifolia é uma desordem neurodegenerativa crônica associada ao acúmulo lisossomal pelo alcaloide indolizidínico, denominado swainsonina. Descrevem-se os achados epidemiológicos, clínicos, patológicos e de lectina-histoquímica de um surto de intoxicação natural por S. carpinifolia em equinos no Rio Grande do Sul, Brasil. De um total de 15 equinos, cinco equinos mantidos em campo nativo com grande quantidade de S. carpinifolia apresentaram sinais clínicos de emagrecimento progressivo, incoordenação, andar rígido e deambulação, além de dificuldade de locomoção com reações exacerbadas após estímulos ao movimento em um período de 90 dias de evolução clínica. Quatro equinos vieram a óbito e um foi submetido ao exame de necropsia. À necropsia, não foram observadas lesões macroscópicas. Os achados histológicos observados no sistema nervoso central caracterizaram-se por aumento de tamanho dos neurônios, com citoplasma contendo microvacúolos; tais alterações foram observadas com maior intensidade em tálamo, hipocampo, cerebelo e ponte. Na lectina-histoquímica, fragmentos de ponte e hipocampo marcaram positivamente para as lectinas comerciais Con-A, sWGA e WGA. Este trabalho visa alertar a ocorrência da intoxicação por S. carpinifolia em equinos, a qual deve ser incluída como diagnóstico diferencial dentre as doenças neurológicas de equinos.

ABSTRACT: Sida carpinifolia poisoning causes a chronic neurodegenerative disorder associated with lysosomal storage by indolizidine alkaloids (swainsonine). The epidemiological, clinical, pathological and lectin histochemistry findings of an outbreak of natural poisoning by S. carpinifolia in horses in Rio Grande do Sul state, Brazil, are described. Five horses from a total of 15 that were kept on native pasture with large amounts of S. carpinifolia presented during 90 days clinical signs of progressive weight loss, incoordination, stiff gait and ramble, in addition to exacerbated reactions and locomotion difficulty after induced movement. Four horses died, and one of them was submitted for necropsy. At necropsy, no significant gross lesions were observed. Histological findings observed in the central nervous system were characterized by swollen neurons with cytoplasm containing multiple microvacuoles; these abnormalities were more severe in the thalamus, hippocampus, cerebellum and pons. Using lectin histochemistry, the pons and hippocampus sections stained positive for commercial lectin Con-A, sWGA and WGA. This study aimed to detail S. carpinifolia poisoning in horses to be included in the differential diagnoses of neurological diseases of horses.

RESUMO: Metano-arseniato ácido monossódico (MSMA) é uma forma orgânica de arsênio, presente nas formulações de alguns herbicidas. A ingestão acidental de pasto contaminado por arsênio pode levar a toxicose em bovinos. Aproximadamente 200 bovinos que estavam em uma pastagem pulverizada com MSMA manifestaram intensa diarreia e desidratação após o pastejo. Subsequentemente, 16 animais morreram. Níveis tóxicos de arsênio (>1.5μg/g) foram detectados no rim, fígado, urina e músculo esquelético de 6 animais. A inspeção macroscópica revelou úlceras multifocais a coalescentes na mucosa de pré-estômagos, adjacentes a focos de hemorragia e intenso edema de parede. A avaliação microscópica revelou, predominantemente, necrose fibrinoide de vasos com trombose multifocal associada a infarto, caracterizado por grandes áreas de necrose transmural em pré-estômagos. As alterações clínicas e patológicas, interessantemente, demonstraram que esta forma de arsênio, apesar de ser considerada menos tóxica, causou severa injúria vascular em pré-estômagos de bovinos.

ABSTRACT: Monosodium methanearsonate (MSMA) is an organic form of arsenic present in the formulations of some herbicides. Accidental ingestion of pasture contaminated with arsenic may lead to toxicosis in cattle. Almost 200 head of cattle maintained in an area sprayed with MSMA presented with intense diarrhea and dehydration after grazing. Subsequently, 16 of these animals died. Toxic levels of arsenic (>1.5μg/g) were detected in the kidney, liver, urine, and skeletal muscle of 6 animals. At gross inspection were observed multifocal to coalescent ulcers in the mucosa from on the forestomachs associated with hemorrhagic areas and marked wall edema. Microscopic examination mainly showed fibrinoid necrosis of vessels with multifocal thrombosis associated with ischemic infarction that were characterized by large transmural necrotic areas in the forestomachs. The clinical and pathological changes interestingly showed that this form of arsenic although considered less toxic, has caused severe vascular injury in forestomachs of cattle.

RESUMO: Realizou-se um estudo retrospectivo com o objetivo de determinar os tipos de neoplasmas em bovinos e a sua frequência. Foram analisados os casos de necropsias e biopsias de bovinos com diagnóstico de neoplasia, submetidos ao Setor de Patologia Veterinária da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (SPV-UFRGS), entre janeiro de 2005 e dezembro de 2014. De um total de 4.188 exames realizados em bovinos, 154 foram diagnosticados como neoplasmas. Destes, 100 casos foram a causa da morte, 41 foram achados de frigorífico e 13 casos eram biopsias de cirurgias realizadas por veterinários de campo. Os neoplasmas ocorreram com maior frequência em bovinos adultos (96/154), fêmeas (125/154) e a raça mais acometida foi a Holandesa (79/154). Os neoplasmas mais frequentes foram linfoma (73/154), carcinoma de células escamosas (28/154), papiloma (9/154), melanoma (6/154) e feocromocitoma (6/154). Os sistemas mais acometidos foram o hemopoiético (75/154) e tegumentar (25/154). Conclui-se que o linfoma e o carcinoma de células escamosas são os neoplasmas mais frequentes em bovinos diagnosticados no SPV-UFRGS, Brasil.

ABSTRACT: A retrospective study has been conducted with the objective of determining the types of bovine neoplasms and their frequency. Necropsy and biopsy cases with diagnosis of neoplasm in cattle submitted to the Setor de Patologia Veterinária of Universidade Federal do Rio Grande do Sul (SPV-UFRGS) from January 2005 to December 2014 were analyzed. A total of 4,188 exams were performed in cattle, and 154 were diagnosed as neoplasm. From these 154 occurrences, 100 cases of neoplasm were the cause of death, 41 were collected from cattle in slaughter house and 13 were biopsies sent by field veterinarians. Neoplasms occurred more frequently in adult cattle (96/154), females (125/154) and the most affected breed was Holstein-Friesian (79/154). The most common neoplasms were lymphoma (73/154), squamous cell carcinoma (28/154), papilloma (9/154), melanoma (6/154) and pheochromocytoma (6/154). The most affected systems were hemopoietic (75/154) and integumentary (25/154). We concluded that lymphoma and squamous cell carcinoma are the most common neoplasms in cattle diagnosed in SPV-UFRGS, Brazil.

Resumo: Neste trabalho objetivou-se avaliar a técnica de biópsia hepática como um teste de valor diagnóstico para intoxicações por plantas que contém swainsonina. Para isso, reproduziu-se experimentalmente a doença com as folhas secas de Ipomoea marcellia contendo 0,02% de swainsonina em caprinos. O Grupo I foi constituído por 6 caprinos que receberam a planta misturada a ração na dose de 4g/kg (0,8mg de swainsonina/kg) até a observação dos primeiros sinais clínicos neurológicos. Outros dois caprinos que não receberam a planta na dieta constituíram o grupo controle (Grupo II). Foram realizadas biópsias hepáticas pela técnica percutânea cega com agulha de Menghini, no dia zero e com intervalos semanais nos caprinos do experimento. As biópsias hepáticas foram fixadas em formol tamponado 10%, processadas rotineiramente, coradas pela hematoxilina-eosina e histoquímica de lectinas. Vacuolização hepatocelular similar àquelas descritas em caso de doença de depósito lisossomal foram identificadas em todos os caprinos do Grupo I no 7º dia de experimento nas amostras coradas pela hematoxilina-eosina. Em relação à histoquímica de lectinas, marcações consistentes foram obtidas com as lectinas Concanavalia ensiformis (Con-A) e Triticum vulgaris (WGA). Concluiu-se que a avaliação histológica rotineira de biópsias hepáticas pode ser usada no diagnóstico de intoxicações por plantas que contem swainsonina, mesmo em caprinos que não apresentam sinais clínicos, e que a histoquímica de lectinas pode ser usada como método diagnóstico complementar.

Abstract: With the aim to investigate the use of hepatic biopsies for the diagnosis of poisoning by swainsonine-containing plants, dry leaves of Ipomoea marcellia containing 0.02% of swainsonine were administered to goats. Group I, with six goats, ingested 4g/kg of dry plant (0.8mg of swainsonina/kg) daily until the observation of the first neurologic signs. Two goats that did not receive the plant were used as control (Group II). Hepatic biopsies with the Menghini needle were performed by the percutaneous technique at day zero and at weekly intervals after the start of the administration of I. marcellia. Biopsy samples were fixed in 10% formaline, processed routinely, and stained by hematoxilin-eosin and by lectins histochemistry. Hepatocellular vacuolization similar to those described in cases of lysosomal storage disease were identified in all goats of Group I from the seven day of plant consumption in the samples satained with hematoxylin-eosin. Using lectin histochemistry, consistent labellings were observed with Concanavalia ensiformis (Con-A) e Triticum vulgaris (WGA). It is concluded that routinely histological evaluation of liver biopsies can be used in the diagnosis of poisoning by swainsonine containing plants, even in goats without clinical signs, and lectin histochemistry which can be used as supplementary diagnostic method.

Neoplasias oculares causam desconforto, problemas de visão e podem refletir doenças sistêmicas. Um estudo retrospectivo foi realizado para identificar e analisar neoplasmas oculares e de anexos obtidos por biópsias enviadas ao Setor de Patologia Veterinária (SPV) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Durante o período de janeiro de 2009 a dezembro de 2014 realizou-se 265 diagnósticos de neoplasmas oculares e de anexos, destes 87,5% na espécie canina e em 12,5% na espécie felina. As neoplasias ocorreram mais em animais com idade superior a 12 meses e idosos, e os cães (52/232) e gatos (21/33) sem raça definida foram os mais acometidos. A pálpebra foi o local mais acometido na espécie canina (164/232) e felina (20/33), seguida pela terceira pálpebra em cães (20/232) e órbita nos felinos (5/33). O tumor mais diagnosticado nos cães foi o adenoma meibomiano (82/232) e nos gatos o carcinoma de células escamosas (10/33), ambos em pálpebras. Foram identificados nos cães 24 tipos tumorais e nos gatos 16. Em caninos as neoplasias benignas representaram o maior número de diagnósticos (56%) sendo que em felinos o maior número de casos foi de neoplasias malignas (75,8%).

Ocular neoplasms cause discomfort, loss of vision or may also reflect systemic diseases. A retrospective study has been performed to identify and analyze ocular and annexes neoplasms obtained by biopsies sent to the Sector of Veterinary Pathology at the Federal University of Rio Grande do Sul (SPV/ UFRGS). 265 diagnoses of ocular and annexes neoplasms, 87.5% in canine species and 12.5% in feline species, were made from January 2009 to December 2014. Neoplasms occurred more in animals over the age of 12 months and animals of old age, dogs (52/232) and cats (21/33) mixed breed were the most affected. The eyelid was most commonly affected in dogs (164/232) and feline (20/33), followed by the third eyelid in dogs (20/232) and eye orbit in cats (5/33). The most common tumor diagnosed was meibomian adenoma in dogs (82/232) and squamous cell carcinoma in cats (10/33) both in the eyelids. Twenty four tumor types have been identified in dogs and 16 in cats. Benign neoplasms in dogs represented the largest number of diagnosis (56%) whereas in cats, there were more cases of malignant neoplasms (75.8%).

A displasia renal resulta de um distúrbio na nefrogênese, com diferenciação anormal dos rins, podendo ser unilateral ou bilateral, e causa insuficiência renal em cães jovens. Qualquer agente agressor, incluindo vírus, pode causar a lesão até três meses após o nascimento, quando encerra o desenvolvimento embrionário do néfron. Foram diagnosticados 11 casos de displasia renal dentre 186 casos de cães com insuficiência renal de um total de 5.846 cães submetidos à necropsia no Setor de Patologia Veterinária da Universidade Federal do Rio Grande do Sul no período 2002-2013. Amostras teciduais coletadas na necropsia foram fixadas em 10% de formol e coradas com hematoxilina e eosina (HE) e tricrômico de Masson. Na necropsia, os rins estavam pálidos, diminuídos de tamanho, irregulares e firmes, com diâmetro da cortical diminuído. Alguns ainda eram císticos e apresentavam estriações brancacentas paralelas dispostas radialmente na medular. Ao exame histológico os rins exibiam lesões primárias e secundárias. As lesões primárias identificadas foram glomérulos e túbulos fetais, diminuição quantitativa de glomérulos, túbulos adenomatosos e persistência de ductos metanéfricos. Dentre as lesões secundárias, a coloração de tricrômico de Masson evidenciou intensa fibrose intersticial em todos os casos. Além disso, foram observadas dilatação de túbulos e da cápsula de Bowman, atrofia glomerular e glomeruloesclerose. Ainda que a maioria dos casos tenha sido relacionada com linhagens raciais, esse trabalho demonstra uma alta frequência de diagnóstico de displasia renal em cães sem raça definida, possivelmente devido ao fato de que estes representam a maioria dos cães encaminhados ao laboratório. Apesar das lesões primárias serem facilmente identificadas pela coloração de hematoxilina eosina, a coloração de tricrômico de Masson auxilia na identificação da extensão da fibrose.

Renal dysplasia results from a disturbance which occurs during nephrogenesis. The disease may be unilateral or bilateral, and leads to abnormal kidney differentiation leading to renal failure in young dogs. Several agents, including viruses, can cause the dysplasia till three months after birth, when the early nephron formation of the developing kidney is completed. Eleven renal dysplasia cases were diagnosed in 186 dogs with renal failure of 5,846 dogs necropsied in the Veterinary Pathology Sector, Federal University of Rio Grande do Sul, in the period 2002-2013. Tissue samples collected during necropsy were fixed in 10% formaldehyde and stained with hematoxylin-eosin (HE) and Masson’s trichrome protocol. Upon necropsy, kidneys were pale, smaller than normal, irregular and firm, and presented lower cortex diameter. Some exhibited cysts and whitish, parallel radially arranged striae in the medulla. Primary and secondary renal lesions were observed during histological examination. Primary lesions included fetal glomeruli and tubules, quantitative reduction in glomeruli, adenomatous tubules, and persistence of metanephric ducts. As for secondary lesions, Masson trichrome staining revealed intense interstitial fibrosis in all cases; furthermore, dilation of tubules and of Bowman’s capsules, glomerular atrophy, and glomerulosclerosis were observed. Even though most cases were associated with breed, the results obtained indicate high prevalence of renal dysplasia in mixed-breed dogs, possibly because they were the majority of animals referred for necropsy. Although primary lesions were easily identified using HE, Masson’s trichrome protocol is useful to characterize the extent of fibrosis.