[ES] Los lípidos en la alimentación del ser humano son esenciales para lograr una homeostasis en el individuo. Las propiedades fisicoquímicas de los lípidos están condicionadas por el origen y su estructura, determinando su interacción con otros componentes de la matriz alimentaria. Estos factores considerados como inherentes al alimento, junto con las condiciones fisiológicas del entorno digestivo de cada individuo, pueden modular la digestibilidad y la absorción intestinal de los lípidos. Así por ejemplo, en el contexto de las patologías que cursan insuficiencia pancreática exocrina (IPE) como es el caso de la fibrosis quística (FQ), la maldigestión de alimentos y malabsorción de nutrientes, especialmente de los lípidos, es una de las principales consecuencias. En estos casos, los pacientes siguen una serie de recomendaciones médicas y dietéticas que consisten en la administración de un suplemento enzimático de pancreatina encapsulada así como en un aumento de la ingesta de alimentos con alto contenido lipídico. En este escenario, los alimentos lipídicos de origen vegetal como frutos secos, semillas, así como alimentos formulados con derivados de estos, son recomendados por su perfil lipídico rico en ácidos grasos mono y poliinsaturados. La metodología de simulación in vitro de la digestión gastrointestinal permite imitar los procesos del tracto gastrointestinal estableciendo las condiciones propias del medio (pH, concentración de enzimas, sales biliares, etc.) según la etapa digestiva. Esta metodología está avalada para analizar la influencia de los diversos factores implicados en la digestibilidad y bioaccesibilidad de nutrientes en condiciones fisiológicas concretas como las determinantes de la Fibrosis Quística. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue analizar la influencia de los factores inherentes al alimento sobre la digestibilidad lipídica y bioaccesibilidad de compuestos bioactivos en matrices alimentarias ricas en lípidos de origen vegetal. Las matrices seleccionadas fueron: semillas y germinados de chía, frutos secos (nueces y cacahuetes), chocolates (negro, con leche y blanco) y productos de panadería (pan integral, pan blanco, galletas tipo María, galletas con pepitas de chocolate, pastel de chocolate, donut, gofre, croissant y magdalenas). Otro de los objetivos fue analizar la influencia de las condiciones gastrointestinales de la FQ (pH intestinal subóptimo, secreción biliar y pancreática reducidas) sobre la lipólisis y bioaccesibilidad de compuestos bioactivos. Los resultados de esta tesis permiten afirmar que la estructura matricial, su composición, el tipo de procesado y la interacción entre nutrientes son determinantes en la lipólisis y bioaccesibilidad de algunos compuestos bioactivos en condiciones intestinales alteradas como sucede en FQ. Así por ejemplo, en el caso de la chía y los frutos secos se evidenció que un mayor nivel de desestructuración (reducción de tamaño de las matrices) resulta en una mejor digestibilidad de los macronutrientes. Por otro lado, determinados procesos como la germinación de semillas de chía se traduce en una mejora en la digestibilidad lipídica y bioaccesibilidad de compuestos fenólicos. En el caso de chocolates y productos de panadería cabe destacar que su composición (contenido y tipo de grasa, proteínas, emulsificantes, etc.) juegan un papel esencial en la digestibilidad de macro y micronutrientes. Finalmente, los ensayos realizados a distintas dosis de suplemento enzimático permitieron identificar que las dosis adecuadas para mejorar la bioaccesibilidad de compuestos bioactivos, así como para lograr una óptima extensión de la lipólisis no son únicamente en función de la cantidad de grasa. La modelización de los resultados experimentales obtenidos en cuanto a la dosificación enzimática en condiciones FQ, permitió obtener una herramienta para la predicción de la dosis óptima de enzimas reco / [CA] Els lípids en l'alimentació de l'ésser humà resulta essencial per a aconseguir una homeostasis en l'individu. Les propietats fisicoquímiques dels lípids estan condicionades per l'origen i la seua estructura, determinant la seua interacció amb altres components de la matriu alimentària. Estos factors considerats com inherents a l'aliment, junt amb les condicions fisiològiques de l'entorn digestiu pròpies de cada individu, poden modular la digestibilitat i la posterior absorció intestinal dels lípids. Així per exemple, en el context de les patologies que cursen insuficiència pancreàtica exocrina (IPE) com és el cas de la fibrosi quística (FQ), la maldigestió d'aliments i malabsorció de nutrients, especialment dels lípids, és una de les principals conseqüències. En estos casos, els pacients seguixen una sèrie de recomanacions mèdiques i dietètiques que consistixen en l'administració oral d'un suplement enzimàtic de pancreatina encapsulada així com en un augment de la ingesta d'aliments amb alt contingut lipídico. En este escenari, els aliments lipídics d'origen vegetal com a fruits secs, llavors, així com aliments formulats amb derivats d'estos, són especialment recomanats pel seu perfil lipídic, que és ric en àcids grassos mono i poliinsaturats. La metodologia de simulació in vitro de la digestió gastrointestinal permet imitar els processos del tracte gastrointestinal establint condicions pròpies del mig (pH, concentració d'enzims, sals biliars, etc.) segons l'etapa digestiva. Esta metodologia està avalada per a analitzar la influència dels diversos factors implicats en la digestibilitat i bioaccesibilidad de nutrients en condicions fisiològiques concretes com per exemple les determinants de la Fibrosi Quística. L'objectiu principal d'esta tesi doctoral va ser analitzar la influència dels factors inherents a l'aliment sobre la digestibilitat lipídica i bioaccesibilidad de compostos bioactivos en matrius alimentàries riques en lípids d'origen vegetal. Les matrius seleccionades van ser: llavors i germinats de xia, fruites seques (anous i cacauets), xocolates (negre, amb llet i blanc) i productes de forn (pa integral, pa blanc, galletes, galletes amb llavors de xocolate, pastís de xocolate, donut, gofre, croissant i magdalenes). Un altre dels objectius va ser analitzar la influencia de les condicions gastrointestinals característiques de la FQ (pH intestinal subòptim, secreció biliar i pancreàtica reduïdes) sobre la lipòlisi i bioaccesibilitat de compostos bioactivos. Així, els resultats d'esta tesi permeten afirmar que l'estructura matricial, la seua composició, el tipus de processat i la interacció entre nutrients són determinants en la lipólisis i bioaccesibilidad d'alguns compostos bioactius en condicions intestinals alterades com succeïx en FQ, tenint menor repercussió en condicions estàndards d'adult sa. Així per exemple, en el cas de la xia i els fruits secs es va evidenciar que un major nivell de desestructuració (reducció de grandària de les matrius) resulta en una millor digestibilitat dels macronutrients. D'altra banda, la germinació de llavors, de xia, millora en la digestibilitat lipídica i bioaccesibilitat de compostos fenòlics. En el cas del xocolates i productes de forn cal destacar que la seua composició (contingut i tipus de greix, proteïnes, emulsificants, etc.) juguen un paper essencial en la digestibilitat de macro i micronutrients. Finalment els assajos realitzats a distintes dosis de suplement enzimàtic van permetre identificar que les dosis adequades per a millorar la bioaccesibilidad de compostos bioactius, així com per a aconseguir una òptima extensió de la lipólisis no són únicament funció de la quantitat de greix. La modelització dels resultats experimentals obtinguts pel que fa a la dosificació enzimàtica en condicions FQ, va permetre obtindre una ferramenta per a la predicció de la dosi òptima d'enzims recomanable per / [EN] Lipids in the diet of human beings are essential to achieve a correct homeostasis in the individual. The physicochemical properties of lipids are conditioned by the origin and the structure, determining its interaction with other components of the food matrix. These factors are considered as inherent to the food, and together with the physiological conditions of the digestion lumen, can modulate the digestibility and intestinal lipid absorption. Thus, in the context of pathologies that present with exocrine pancreatic insufficiency (IPE), such as cystic fibrosis (CF), food maldigestion and malabsorption of nutrients, especially lipids, is one of the main consequences. In these cases, patients follow a series of medical and dietary recommendations, including the administration of encapsulated pancreatin enzyme supplements and high intake of lipid-rich foods. Plant-origin foods such as nuts, seeds and food formulated with derivate of these lipids are especially recommended because of their lipid profile, which is rich in mono and polyunsaturated fatty acids. The methodology of in vitro simulation of gastrointestinal digestion allows for imitating the processes of the gastrointestinal tract establishing the specific conditions (pH, concentration of enzymes, bile salts, etc.) according to the digestive stage. This methodology is endorsed to analyze the influence of various factors involved in the digestibility and bioavailability of nutrients under specific physiological conditions, such as those which are determinants of Cystic Fibrosis. The main objective of this doctoral thesis was to analyze the influence of inherent-to-food factors on the lipid digestibility and bioaccessibility of bioactive compounds in food matrices rich in vegetable lipids. The selected matrices were: seeds and sprouts of chia, nuts (walnuts and peanuts), chocolates (black, with milk and white) and bakery products (wheat bread, white bread, cookies, cookies with chocolate chips, chocolate cake, donut, waffle, croissant and muffins). Another main objective was to analyze the influence of the characteristic gastrointestinal conditions of Cystic Fibrosis (suboptimal intestinal pH, reduced biliary and pancreatic secretion) on the lipolysis and bioavailability of bioactive compounds. Thus, the results of this thesis allow us to affirm that the matrix structure, its composition, the type of processing and the interaction between nutrients, are determinants of lipolysis and bioavailability of some bioactive compounds in altered intestinal conditions as in CF. For example, in the case of chia and nuts, it was evident that a greater reduction of size of the matrices results in a better macronutrient digestibility. On the other hand, germination of chia seeds results in an improvement in the lipid digestibility and bioavailability of phenolic compounds. In the case of chocolates and bakery products it should be noted that their composition (content and type of fat, proteins, emulsifiers, etc.) play an essential role in the digestibility of macro and micronutrients. Finally the tests carried out at different doses of enzyme supplement allowed for identifying that the adequate doses to improve the bioavailability of bioactive compounds, as well as to achieve optimal lipolysis, are not only dependent of the amount of fat. The modeling of the experimental results obtained in terms of enzymatic dosing under Cystic Fibrosis conditions allowed the development of a tool for the prediction of the optimal dose of enzymes recommended for the clinical treatment in patients with cystic fibrosis. / La presente tesis doctoral ha sido desarrollada en el marco del proyecto multidisciplinar “Innovative approach for self-management and social welfare of cystic fibrosis patients in europe: development, validation and implementation of a telematics tool (MyCyFAPP)” (www.mycyfapp.eu) financiado por la Unión Europea en el contexto del Programa Horizonte 2020 (Grant Agreement: 643806). / Paz Yépez, CA. (2019). INFLUENCIA DE FACTORES INHERENTES AL ALIMENTO Y AL INDIVIDUO SOBRE LA DIGESTIBILIDAD DE LÍPIDOS DE ORIGEN VEGETAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125474 / TESIS

[ES] Las intervenciones actuales utilizadas en el ámbito clínico durante el infarto agudo de miocardio (IAM) se centran en la revascularización de la zona isquémica. Entre dichas estrategias, la angioplastia coronaria, procedimiento por el cual se utiliza un catéter para desobstruir la arteria ocluida, es el método más utilizado. Sin embargo, se ha descrito este proceso (conocido como reperfusión) desencadena un daño adicional en el miocardio, por lo que la combinación de dicha intervención con moléculas cardioprotectoras resulta de gran interés para tratar de reducir el tamaño del infarto. El presente trabajo propone dos nuevas moléculas con el fin de precondicionar el área isquémica antes de la reperfusión en el contexto del IAM. La primera estrategia propuesta se ha basado en el aporte de un ácido graso (diDHA) en la zona isquémica antes de la reperfusión para tratar de reducir el estrés de los cardiomiocitos y el número de células muertas antes de la reperfusión. Además, se han sintetizado nanoconjugados basados en la unión covalente de diDHA a un unido covalentemente a un esqueleto polimérico (ácido poli-L-glutámico, PGA) con el fin de incrementar la estabilidad del diDHA y conseguir una liberación controlada de la molécula. Los resultados obtenidos mostraron que la formulación PGA-diDHA6.4 fue la más optimizada, mostrando un mejor efecto en el precondicionamiento de los cardiomiocitos antes de la reperfusión en términos de reducción de apoptosis, generación de especies reactivas de oxígeno y mantenimiento de la función mitocondrial in vitro. Además, dicho nanoconjugado también mostró un modesto efecto terapéutico cuando se administró en modelos in vivo de isquemia-reperfusión en ratas y cerdos, reduciendo el tamaño final de infarto respecto a los grupos control. La segunda estrategia terapéutica propuesta se ha centrado en aumentar el potencial terapéutico de las vesículas celulares de pequeño tamaño (SEV o exosomas) procedentes de medio condicionado de células madre estromales (MSC). Numerosos estudios han descrito el papel terapéutico de factores paracrinos secretados por las MSC, donde se incluyen tanto factores solubles como vesículas extracelulares (EV) y, en especial, SEV. Diversas estrategias, como la modificación genética o precondicionamiento de estas células, han sido utilizadas para aumentar el potencial terapéutico de las mismas. En este trabajo se ha propuesto la modificación genética de las MSC con el objetivo de enriquecer las SEV en proteínas de interés que pudiesen potenciar el efecto terapéutico de las SEV nativas. En base a estudios previos, donde se ha visto que la oncostatina-M (OSM) podría jugar un papel anti-fibrótico en el contexto del IAM, se decidió incorporar dicha proteína en la superficie de las SEV derivadas de MSC mediante su fusión con proteínas presentes de forma natural en la superficie de las SEV, con el objetivo de desencadenar una respuesta en las células diana. La modificación de la secuencia de la OSM y su fusión con la tetraspanina CD81 permitieron cargar de manera efectiva la OSM en la superficie de las SEV, y los resultados preliminares en fibroblastos ventriculares cardíacos mostraron un efecto funcional beneficioso con respecto a los SEV control y los enriquecidos en CD81, reduciendo la tasa de proliferación de las células en condiciones de ayuno, y modificando la expresión y la liberación de la proteína telo-Col1α1 en las células después de ser estimuladas con TGFβ-1, α-dextrano y ácido ascórbico-L-sulfato En resumen, dos nuevas estrategias terapéuticas avanzadas libres de células han sido propuestas en el presente trabajo, donde se han mostrado resultados preliminares prometedores para reducir el daño en el miocardio tras el IAM en términos de reducción de apoptosis de cardiomiocitos y de activación de fibroblastos car / [CA] Les intervencions actuals utilitzades en l'àmbit clínic durant l'infart agut de miocardi (IAM) se centren en la revascularització de la zona isquèmica. Entre aquestes estratègies, l'angioplàstia coronària, procediment pel qual s'utilitza un catèter per a desobstruir l'artèria oclosa, és el procés més utilitzat. No obstant això, s'ha descrit que aquest procés (conegut com a reperfusió) desencadena un mal addicional en el miocardi. En conseqüència, la combinació d'aquesta intervenció amb molècules cardioprotectores resulta de gran interés per a tractar de reduir la grandària de l'infart. El present treball proposa dues noves molècules amb potencial cardioprotector en el context del IAM. Com a primera estratègia terapèutica, s'ha proposat l'aportació d'un àcid gras (diDHA) a la zona isquèmica del miocardio abans de la reperfusió per a tractar de reduir l'estrés dels cardiomiocitos i el nombre de cèl·lules mortes abans de la reperfusió. A més, s'han sintetitzat nanoconjugats basats en la unió covalent de diDHA a un esquelet polimèric (àcid poli-L-glutàmic, PGA) amb la finalitat d'incrementar l'estabilitat del diDHA i aconseguir un alliberament controlat de la molècula. Els resultats obtinguts van mostrar que la formulació PGA-diDHA6.4 va ser la més efectiva, mostrant un millor efecte en el precondicionament dels cardiomiocitos abans de la reperfusió en termes de reducció d'apoptosi, generació d'espècies reactives d'oxigen i manteniment de la funció mitocondrial in vitro. A més, el nanoconjugat PGA-diDHA6.4 també va mostrar un modest efecte terapèutic quan es va administrar en models in vivo d'isquèmia-reperfusió en rates i porcs, reduint la grandària final d'infart respecte als grups control. La segona estratègia proposada s'ha centrat en potenciar l'efect terapèutic de vesícules extracelul·lars de xicoteta grandària (SEV o exosomes) que son secretades per cèl·lules mare estromales. Nombrosos estudis han descrit el paper terapèutic de factors paracrinos secretats per les MSC, on s'inclouen tant factors solubles com vesícules extracelul·lars (EV) i, especialment, les SEV. Diverses estratègies, com la modificació genètica o el precondicionament de les MSC, s'han estudiat per augmentar el potencial terapèutic d'aquestes cèl·lules. En aquest treball, es va pensar en la modificació genètica de les MSC amb l'objectiu d'enriquir les SEV en proteïnes d'interés que pogueren potenciar l'efecte terapèutic de les SEV natives. Sobre la base d'estudis previs, on s'ha vist que la oncostatina-M (OSM) podria jugar un paper anti-fibròtic en el context del IAM, es va decidir incorporar aquesta proteïna en la superfície de les SEV derivades de MSC mitjançant la seua fusió amb proteïnes presents de manera natural en la superfície de les SEV, amb l'objectiu de desencadenar una resposta en les cèl·lules diana. La modificació de la seqüència de la OSM i la seua fusió amb la tetraspanina CD81 van permetre carregar de manera efectiva la OSM en la superfície de les SEV, i els resultats preliminars en fibroblastos ventriculars cardíacs van mostrar un efecte funcional respecte als SEV control i els enriquits en CD81, reduint la taxa de proliferació de les cèl·lules en condicions de dejuni, i modificant l'expressió i la secreció de la proteïna telo-Col1α1 en les cèl·lules després de ser estimulades amb TGFβ-1, α-dextran i àcid ascòrbic-L-sulfat, simulant una activació dels fibroblastos in vitro. En resum, dues noves estratègies terapèutiques avançades lliures de cèl·lules han sigut proposades en el present treball, on s'han mostrat resultats preliminars prometedors per a reduir el mal en el miocardi després del IAM en termes de reducció d'apoptosi de cardiomiocitos i d'activació de fibroblastos cardíacs. / [EN] Current therapeutic approaches against acute myocardial infarction (AMI) are focused on myocardial ischemic zone revascularization. The most common strategy is called primary angioplasty, in which a catheter is introduced to unblock the affected artery and restore blood flux, in a process called reperfusion. Nevertheless, an additional injury on cardiac tissue is caused after reperfusion, and the combination of primary angioplasty with the use of cardioprotective molecules has emerged as a potential strategy to reduce cardiac tissue injury. Two new cell-free therapeutic strategies to preconditionate myocardial ischemic area before reperfusion have been proposed to reduce cardiac injury after AMI. The first therapeutic strategy proposed consisted on the input of a free fatty acid (di-docosahexaenoic acid, diDHA) covalently bound to a polymeric backbone (poly-L-glutamic acid, PGA) in order to increase diDHA solubility and stability and modulate its effect on target cells. Results showed that PGA-diDHA6.4 conjugate administration during ischemia protected cardiomyocytes from reperfusion-induced injury, as apoptotic number of cells and oxidative stress was reduced, and mitochondrial function was less affected when compared to untreated cells. In addition to this, PGA-diDHA6.4 also showed therapeutic effects when locally administered in an ischemia-reperfusion in vivo model in rats and pigs, where a modest reduction of area at risk was observed compared to control groups. The second cell-free strategy proposed in this work was focused on enhancing the therapeutic potential of small extracellular vesicles (SEV or exosomes) isolated form mesenchymal stromal cells (MSC) conditioned media. Previous studies have described the therapeutic potential of paracrine factors released by MSC, where both soluble factors and vesicular components are included. In particular, SEV have gained special attention. Several stretegies, such as genetic modification or cell preconditioning, have been tested to enhance the MSC therapeutic potential. In this work, it was proposed MSC genetic modification in order to load proteins of interest on SEV and potentiate its native therapeutic potential. Based on previous findings, where it has been described a potential anti-fibrotic role of oncostatin-M (OSM) in AMI context, we decided to incorporate OSM on SEV surface by its fusion to CD81 tetraspanin, a protein naturally loaded on SEV surface, in order to trigger functional effects on target cells. OSM sequence modification was necessary in order to load the protein on SEV surface efficiently, and preliminary data showed that modified OSM-CD81 loaded on SEV had a functional effect on human ventricular cardiac fibroblasts. Concretely, decrease of proliferation rate after starvation and telo-Collagen1α1 location pattern modification was observed after stimulation with a pro-fibrotic cocktail (containing TGFβ-1, α-dextran and ascorbic-L-acid sulphate) in vitro when cells were treated with modified OSM-CD81- SEV compared to ctrl and CD81-loaded SEV treatments. Overall, two new advanced cell-free therapies with preliminary promising results have been proposed in order to reduce myocardial injury after AMI in terms of cardiomyocytes apoptosis reduction and fibrosis mitigation. / Tejedor Gascón, S. (2021). Development of new advanced therapies to mitigate ischemia-reperfusion-induced injury during acute myocardial infarction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171487