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Andre´ Rocha Morais Licenciatura em Cienciasˆ de Engenharia Biomedica´

Brain Energy Metabolism in Chronic Hepatic Encephalopathy: an in vivo and longitudinal Magnetic Resonance study on a rat model of Biliary Cirrhosis

Dissertac¸ao˜ para obtenc¸ao˜ do Grau de Mestre em Engenharia Biomedica´

Orientador: Dr. Cristina Cudalbu, Centre d’Imagerie BioMedicale,´ CIBM - EPFL Orientador: Professor Doutor Mario´ Forjaz Secca, Professor Associado, FCT - UNL Co-orientador: Professora Doutora Carla Maria Quintao˜ Pereira, Professora Auxiliar, FCT - UNL

Juri:´

Presidente: Professora Doutora Celia´ Maria Reis Henriques, Professora Auxiliar, FCT - UNL Arguente: Professora Doutora Rita Homem de Gouveia Constanzo Nunes, Professora Auxiliar, IST - U Lisboa Vogal: Professora Doutora Carla Maria Quintao˜ Pereira, Professora Auxiliar, FCT - UNL Marc¸o de 2017

[ Energy Metabolism in Chronic Hepatic Encephalopathy: an in vivo and longitudinal Magnetic Resonance Spectroscopy study on a rat model of Biliary Cirrhosis]

Direitos de C´opia © [Andr´eRocha Morais], Faculdade de Ciˆenciase Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa

A Faculdade de Ciˆenciase Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tˆemo direito, perp´etuo e sem limites geogr´aficos,de arquivar e publicar esta disserta¸c˜aoatrav´esde exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar atrav´esde reposit´orioscient´ıficose de admitir a sua c´opiae distribui¸c˜ao com objectivos educacionais ou de investiga¸c˜ao,n˜aocomerciais, desde que seja dado cr´editoao autor e editor.

Ackowledgements

My sincere gratitude to each person of the Centre for Biomedical Imaging (CIBM) at the Ecole´ Poly- technique F´ed´eralede Lausanne (EPFL) for having contributed to the immense experience that was my master’s project. Unconditional regards are owed to:

The Director, Prof. Rolf Gruetter, for allowing me to undertake this project and the opportunity to attend his amazing classes on Biomedical Imaging.

My supervisor, Dr. Cristina Cudalbu, for her enthusiasm, wisdom and patience as well as to the PhD student, Veronika Rackayov´afor sharing her knowledge.

The veterinarian, Dr. Corina Berset, for being such a high-standards professional and an amazing person.

Dr. Carole Poitry-Yamate for being such an enthusiastic and kind person.

Dr. Bernard Lanz for his patience and passion for science. Dr. Nicolas Kunz for his extensive con- tribute in knowledge to this project.

Quero expressar a minha gratid˜aopara com o Prof. M´arioForjaz Secca por se ter disponibilizado para ser meu orientador na Faculdade de Ciˆenciase Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa.

Ana Santos, pela amizade e excelente pessoa com quem tive o privil´egiode trabalhar. Obrigado.

Madalena Tavares e Miguel Ribeiro, por todo o apoio e amizade.

Rita Lencastre Bernardo, por partilhares comigo a maravilhosa pessoa que ´es,pela coragem e per- severan¸ca.

Aos meus pais, pelo seu apoio incans´avel, pelo pilar que representam na minha vida e pela confian¸ca que depositam em mim.

Resumo

A Encefalopatia Hep´atica´euma s´ındromeneuropsiqui´atricaque pode ter origem em dist´urbioscereb- rais induzidos pela doen¸cahep´aticaaguda ou cr´onica.A encefalopatia hep´aticacr´onicaest´aassociada a cirrose e resulta de uma fibrose hep´aticaprogressiva, conduzindo a hipertens˜aoportal e `adeteriora¸c˜ao da fun¸c˜aodo f´ıgado. A encefalopatia hep´aticacaracteriza-se por um aumento dos n´ıveis de am´onia, denominada hiperamon´emia. Uma vez que a encefalopatia hep´aticaconduz a dist´urbioscerebrais a n´ıvel de osmorregula¸c˜ao,neurotransmiss˜ao,antioxidantes e metabolismo energ´etico,foi realizado um estudo longitudinal por ressonˆanciamagn´eticade esp