El cerdo Chato Murciano (CH) es una raza en peligro de extinción. Se estudiaron parámetros de calidad de la canal y de la carne de esta raza autóctona de la Región de Murcia, cerdo CH, y sus cruces con cerdo Ibérico, bajo los sistemas de explotación intensivo y al aire libre. Para ello se diseñaron dos experiencias. Sobre los animales vivos y sus canales fueron tomadas las siguientes medidas: peso vivo, peso de la canal caliente y fría, rendimientos de canal, pérdidas por oreo, medidas morfométricas, pesos de piezas nobles y espesores de tocino dorsal. Adicionalmente, se realizaron una serie de determinaciones sobre parámetros de calidad de carne (sobre el músculo longísimo lumbar): pH y color, porcentaje de grasa intramuscular, pérdidas por goteo, pérdidas por cocción, resistencia al corte, composición mineral, y perfil de ácidos grasos en tocino y músculo. / The Chato Murciano pig is an autochthonous pig breed from the Region of Murcia which is in danger of extinction. The objective of this thesis was the study of the quality parameters for the carcass and the meat of the Chato Murciano, and its cross with the Iberian pig, in both indoor and outdoor farming. Two studies were designed for this purpose. The methods used were those necessary to take the following measurements in live animals and carcasses: live weight, hot and cold carcass weight, carcass yields, storage weight losses, morphometric parameters, weight of most valuable meat cuts and dorsal fat thicknesses. In addition, taking the Longissimus lumbar muscle as our reference, we tested for the following meat quality parameters: pH and colour, intramuscular fat percentage, drip losses, cooking losses, shear force, mineral composition and fatty acid profile in muscle and backfat.

Tesis por compendio / [ES] Los ácidos grasos de cadena muy larga (VLC-FA; >C24), aunque presentes en pequeñas cantidades, juegan un importante papel para el correcto desarrollo y funcionalidad de los tejidos neurales en vertebrados, especialmente durante su desarrollo temprano. Sin embargo, a pesar de su aparente importancia, los estudios sobre estos compuestos en peces son escasos. La biosíntesis de los VLC-FA se lleva a cabo mediante las denominadas proteínas de elongación de los ácidos grasos de cadena muy larga 4 (Elovl4) y, en consecuencia, la dotación y la función de estas enzimas determinan la capacidad endógena que una determinada especie tiene para satisfacer las demandas fisiológicas de VLC-FA, especialmente durante su desarrollo temprano. Además, esta producción endógena de los ácidos grasos poliinsaturados de cadena muy larga (VLC-PUFA) es dependiente de los sustratos. Así, para su biosíntesis se requiere de ácidos grasos más cortos, es decir ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA; C20-24) que actúen como precursores, los cuales son incorporados principalmente a través de la dieta. Teniendo esto en mente, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivos caracterizar los genes elovl4 en dorada (Sparus aurata) y en lenguado senegalés (Solea senegalensis), determinar la función de sus correspondientes proteínas codificadas, así como analizar el patrón de expresión tisular de elovl4. Además, se ha investigado la regulación nutricional de los genes implicados en la biosíntesis de VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) y LC-PUFA (fads2, elovl5) durante las primeras etapas del ciclo de vida de ambas especies (larvas y poslarvas), mediante el uso de dietas adaptadas a cada etapa del desarrollo. Los resultados confirmaron que ambas especies de peces poseen dos genes elovl4 distintos, denominados elovl4a y elovl4b según su homología con sus ortólogos de pez cebra. Asimismo, los ensayos funcionales de sus correspondientes proteínas, llevados a cabo en levaduras, indicaron que tanto Elovl4a como Elovl4b tienen la capacidad de elongar los ácidos grasos precursores (C20-24) hasta VLC-FA en ambas especies. Sin embargo, Elovl4b mostró mayor actividad que Elovl4a para elongar todos los ácidos grasos poliinsaturados a productos de cadena más larga, especialmente de la serie n-3. Además, los resultados de expresión génica indicaron que, aunque fueron detectados transcritos de elovl4 en la mayoría de los tejidos analizados, ambos genes elovl4 se expresaron más intensamente en los tejidos neurales de ambas especies, como el cerebro y los ojos, que mostraron los niveles de expresión más altos de elovl4a y elovl4b, respectivamente. Además, los resultados procedentes de los ensayos de regulación nutricional indicaron que los genes fads2, elovl5, elovl4a y elovl4b pueden ser regulados a través del contenido en LC-PUFA presente en la dieta. Es importante destacar que elovl4a y elovl4b fueron regulados de manera distinta según las hipotéticas necesidades de VLC-PUFA asociadas, de manera específica, con cada etapa del desarrollo temprano y dependiendo de disponibilidad dietaria de LC-PUFA. Estos hallazgos pueden contribuir a alcanzar una mejor comprensión de la vía biosintética de los VLC-FA en los teleósteos marinos, resaltando así el papel crucial que los productos de Elovl4 desempeñan para el correcto desarrollo y mantenimiento de las funciones neurofisiológicas durante las primeras etapas del desarrollo de los peces. Asimismo, estos resultados pueden ayudar a esclarecer el mecanismo molecular que controla la biosíntesis de VLC-PUFA, así como a establecer sus requerimientos específicos a lo largo del desarrollo de los teleosteos marinos en función de la especie. De esta manera, se abre la posibilidad de incorporar con éxito fuentes lipídicas alternativas a través de una programación nutricional temprana que estimule la biosíntesis de los VLC-PUFA durante las primeras etapas de alimentación exógena. / [CA] Els àcids grassos de cadena molt llarga (VLC-FA; >C24), encara que presents en petites quantitats, juguen un important paper per al correcte desenvolupament i funcionalitat dels teixits neurals en vertebrats, especialment durant el seu desenvolupament inicial. No obstant, malgrat la seua aparent importància, els estudis sobre aquests compostos en peixos son escassos. La biosíntesi dels VLC-FA es porta a terme mitjançant les denominades proteïnes d'elongació dels àcids grassos de cadena molt llarga 4 (Elovl4) i, en conseqüència, la dotació i la funció d'aquests enzims determinen la capacitat endògena que una determinada espècie té per a satisfer les demandes fisiològiques de VLC-FA, especialment durant el seu desenvolupament inicial. A més, aquesta producció endògena dels àcids grassos poliinsaturats de cadena molt llarga (VLC-PUFA) és depenent dels substrats. Així, per a la seua biosíntesi es requereix d'àcids grassos més curts, és a dir àcids grassos poliinsaturats de cadena llarga (LC-PUFA; C20-24) que actuen com a precursors, els quals són incorporats principalment a través de la dieta. Tenint això en compte, el present treball de recerca va tindre com a objectius caracteritzar els gens elovl4 en orada (Sparus aurata) i llenguado (Solea senegalensis), determinar la funció de les seues corresponents proteïnes codificades, així com analitzar el patró d'expressió tissular de elovl4. A més, es va investigar la regulació nutricional dels gens implicats en la biosíntesi de VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) i LC-PUFA (fads2, elovl5), durant les primeres etapes del cicle de vida d'ambdues espècies (larves i poslarves), mitjançant l'ús de dietes adaptades a cada etapa del desenvolupament. Els resultats van confirmar que totes dues espècies de peixos posseeixen dos gens elovl4 diferents, denominats elovl4a i elovl4b segons la seua homologia amb els seus ortòlegs en peix zebra. Així mateix, els assajos funcionals de les corresponents proteïnes, duts a terme en llevats, van indicar que tant Elovl4a com Elovl4b tenen la capacitat d'elongar els àcids grassos precursors (C20-24) fins a VLC-FA en totes dues espècies. No obstant això, Elovl4b va mostrar major activitat que Elovl4a per a elongar tots els àcids grassos poliinsaturats (substrats) fins a productes de cadena més llarga, especialment de la sèrie n-3. A més, els resultats d'expressió gènica van indicar que, encara que van ser detectats trànscrits de elovl4 en la majoria dels teixits analitzats, tots dos gens elovl4 es van expressar més en teixits neurals de totes dues espècies, com el cervell i els ulls, que van mostrar els nivells d'expressió més alts d'elovl4a i elovl4b, respectivament. A més, els resultats procedents dels assajos de regulació nutricional van indicar que els gens fads2, elovl5, elovl4a i elovl4b poden ser regulats a través del contingut en LC-PUFA present en la dieta. És important destacar que elovl4a i elovl4b van ser regulats de manera diferent segons les hipotètiques necessitats de VLC-PUFA associades, de manera específica, amb cada etapa del desenvolupament inicial i depenent de la disponibilitat dietaria de LC-PUFA. Aquestes troballes poden contribuir a tenir una millor comprensió de la via biosintètica dels VLC-FA en els teleostis marins, ressaltant així el paper crucial que els productes d'Elovl4 exerceixen en el correcte desenvolupament i manteniment de les funcions neurofisiològiques durant les primeres etapes del desenvolupament dels peixos. De la mateixa forma, aquests resultats poden ajudar a esclarir el mecanisme molecular que controla la síntesi endògena de VLC-PUFA, així com a establir els requisits específics de cada espècie al llarg del desenvolupament dels teleostis marins. D'aquesta manera, s'obri la possibilitat d'incorporar amb èxit fonts lipídiques alternatives a través d'una programació nutricional inicial que estimuli la biosíntesi de VLC-PUFA durant les primeres etapes d'alimentació exògena. / [EN] Very long-chain fatty acids (VLC-FA; >C24), although present in small amounts, play important roles for the correct development and functionality of neural tissues, especially during early development of vertebrates. However, despite their putative importance, their study in fish is scarce. Biosynthesis of VLC-FA is carried out by the so-called elongation of very long-chain fatty acid 4 (Elovl4) proteins and, consequently, the complement and function of these enzymes determine the endogenous capacity that a given species has for satisfying the physiological demands for VLC-FA, especially during its early development. Moreover, this endogenous production of very long-chain polyunsaturated fatty acid (VLC-PUFA) is substrate-dependent. Therefore, shorter fatty acid precursors, i.e. long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA; C20-24), are required. These nutrients are mostly incorporated by the diet and their bioavailability can influence the capacity of Elovl4 for satisfying the physiological VLC-PUFA demands in marine fish. Thus, nutritional regulation of elovl4, as well as other elongase and desaturase genes involved in LC-PUFA biosynthesis (elovl5, fads2) has been proposed as a strategy to enhance endogenous production of LC-PUFA and VLC-PUFA in fish farming. The present thesis aimed to characterize elovl4 genes from the marine teleosts Sparus aurata and Solea senegalensis, to determine the function of the corresponding encoded proteins, and to analyze the tissue expression pattern of these genes. Moreover, we investigated the nutritional regulation of genes involved in the biosynthesis of the VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) and the LC-PUFA (fads2, elovl5) in early life-cycle stages (larvae and post-larvae) of both fish species fed diets adapted to each development stage. Live preys were supplied to larvae (early and late larvae) and microdiets for post-larvae, with a variable content in VLC-PUFA precursors, i.e. LC-PUFA. The results confirmed that both fish species possess two distinct elovl4 genes termed as elovl4a and elovl4b based on their homology to the zebrafish orthologs. Functional assays of the corresponding proteins in yeast denoted that Elovl4a and Elovl4b from both species have the capability to elongate C20-24 fatty acid precursors to VLC-FA products. However, Elovl4b appeared to have a higher activity than Elovl4a elongating all the polyunsaturated fatty acid substrates assayed to longer chain polyunsaturated products, especially those of the n-3 series. Moreover, gene expression results indicated that, although elovl4 transcripts were detected in most of the tissues analyzed, elovl4 genes were more strongly expressed in the neural tissues of both species, such as brain and eyes, which showed the highest expression levels of elovl4a and elovl4b, respectively. Furthermore, the results from nutritional regulation assays denoted that fads2, elovl5, elovl4a and elovl4b genes could be regulated by the dietary LC-PUFA content. It is important to highlight that elovl4a and elovl4b genes were differently regulated according to the species-specific VLC-PUFA putative needs, associated with each early life-stage and the LC-PUFA dietary availability. Importantly, these findings can contribute to a better understanding of the VLC-FA biosynthetic pathway in marine teleosts, highlighting the crucial role that the Elovl4 products carry out for the correct development and maintenance of neurophysiological functions during early stages of the fish development. Therefore, these results can help to elucidate the molecular mechanism controlling the VLC-PUFA biosynthesis and their species-specific requirements along the marine fish development, opening the possibility to incorporate successfully alternative lipid sources, through an early nutritional programming that stimulates the VLC-PUFA biosynthesis during the first exogenous feeding stages. / Para desarrollarel trabajo de investigación descrito en esta memoria, Miguel Torres Rodríguez recibió una beca predoctoral de la Excma. Diputación de Castellón. / Torres Rodríguez, M. (2021). Estudio de los patrones de expresión de genes implicados en la síntesis de ácidos grasos de cadena muy larga durante el desarrollo de la dorada y el lenguado, y su regulación nutricional [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166619 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El rápido crecimiento de la acuicultura ha generado una serie de problemas relacionados con la disponibilidad de ingredientes marinos esenciales en la alimentación de peces, debido a su alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFAs) omega-3. Una estrategia altamente innovadora para la obtención de nuevos ingredientes ricos en LC-PUFAs, consiste en el cultivo intensivo de organismos que sean capaces de producirlos a partir de fuentes que carecen de éstos, como son los subproductos de industrias agroalimentarias. Este enfoque requiere entender la capacidad biosintética del organismo en cuestión, y cómo ésta se puede modular para aumentar la acumulación de estos compuestos. Esta Tesis Doctoral plantea una serie de estudios dirigidos a esclarecer el potencial de los gamáridos para aplicar esta estrategia. La biosíntesis de LC-PUFAs en animales requiere de la acción coordinada de enzimas elongasas y desaturasas, implicadas en la conversión de ácidos grasos relativamente cortos y poco insaturados, en LC-PUFAs de alto valor nutricional. Así pues, esta Tesis Doctoral ha investigado, por un lado, la presencia y la actividad de genes involucrados en la biosíntesis de LC-PUFAs en gamáridos tanto marinos como dulceacuícolas. Por otro lado, ha estudiado cómo diferentes dietas y temperaturas afectan al metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia, en el gamárido marino Gammarus locusta, tanto a nivel fisiológico y composicional, como a nivel molecular. Los resultados de la primera parte demuestran que los gamáridos tienen varias elongasas, pero carecen de desaturasas. Se identificaron tres tipos de elongasas (elovl4, elovl6, y elovl1/7-like) en el gamárido marino Echinogammarus marinus, siendo elovl4 y elovl1/7-like clave para la elongación de LC-PUFAs. Este mismo patrón de elongasas se repite también para los gamáridos dulceacuícolas. Sorprendentemente, se han encontrado desaturasas front-end (fed), methyl-end (wx-des), y una elongasa del tipo Elovl2/5 únicamente en transcriptomas de gamáridos dulceacuícolas. Posteriores análisis moleculares y filogenéticos han podido determinar que estas secuencias fed, wx-des, y elovl2/5 son propias de rotíferos bdeloideos, epibiontes de gamáridos dulceacuícolas. Estos hallazgos, más allá de apuntar el potencial biosintético de los rotíferos bdeloideos, revela una relación constante entre éstos y los gamáridos en ecosistemas dulceacuícolas. La segunda parte de la Tesis analiza cómo dieta y temperatura modulan el metabolismo de ácidos grasos, crecimiento y supervivencia en Gammarus locusta. Los resultados han mostrado que G. locusta experimenta un mayor crecimiento, aunque también mayores tasas de mortalidad, cuando se cultiva a temperaturas elevadas. La mortalidad en G. locusta también aumenta cuando este se alimenta con una dieta rica en ácidos grasos saturados (SFAs) y carente de LC-PUFAs. Los perfiles de ácidos grasos en gamáridos reflejan las dietas consumidas, independientemente de la temperatura; aunque cabe destacar que los gamáridos alimentados con dietas carentes de LC-PUFAs conservan niveles apreciables de estos compuestos en sus lípidos corporales. A nivel molecular, una dieta sin LC-PUFAs y rica en SFAs disminuye el catabolismo de ácidos grasos y favorece su acumulación modulando la expresión de genes involucrados en estos procesos. Además, estas mismas condiciones afectan negativamente el desarrollo y supervivencia al influir en genes relacionados con el ciclo de muda. Además, se ha observado que temperaturas altas aceleran el desarrollo e incrementan la mortalidad. Según estos resultados, puede concluirse que las temperaturas elevadas y dietas carentes de LC-PUFAs no son adecuadas para el cultivo de G. locusta cuando el objetivo final es la obtención de biomasa rica en estos compuestos, ya que dichas condiciones afectan negativamente al perfil nutricional del animal y a su supervivencia. / [CA] El ràpid creixement de l'aqüicultura ha generat una sèrie de problemes relacionats amb la disponibilitat d'ingredients marins essencials en l'alimentació de peixos, a causa del seu alt contingut en àcids grassos poliinsaturats de cadena llarga (LC-PUFAs) omega-3. Una estratègia altament innovadora per a l'obtenció de nous ingredients rics en LC-PUFAs, consistix en el cultiu intensiu d'organismes que siguen capaços de produir-los a partir de fonts que no els ténen, com són els subproductes d'indústries agroalimentàries. Aquesta estratègia requerix entendre la capacitat biosintètica de l'organisme en qüestió, i com aquesta es pot modular per a augmentar l'acumulació d'estos compostos. Esta Tesi Doctoral planteja una sèrie d'estudis dirigits a esclarir el potencial dels gammàrids per a aplicar esta estratègia. La biosíntesi de LC-PUFAs en animals requerix de l'acció coordinada d'enzims elongases i desaturases, implicats en la conversió d'àcids grassos relativament curts i poc insaturats, en LC-PUFAs d'alt valor nutricional. Així doncs, esta Tesi Doctoral ha investigat, d'una banda, la presència i l'activitat de gens involucrats en la biosíntesi de LC-PUFAs en gammàrids tant marins com dulciaqüícoles. D'altra banda, ha estudiat com diferents dietes i temperatures afecten el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència, en el gammàrid marí Gammarus locusta, tant a nivell fisiològic i composicional, com a nivell molecular. Els resultats de la primera part demostren que els gammàrids ténen diverses elongases, però manquen de desaturases. Es van identificar tres tipus d'elongases (elovl4, elovl6, i elovl1/7-like) en el gammàrid marí Echinogammarus marinus, sent elovl4 i elovl1/7-like clau per a l'elongació de LC-PUFAs. Este mateix patró d'elongases es repetix també per als gammàrids dulciaqüícoles. Sorprenentment, s'han trobat desaturases front-end (fed), methyl-end (wx-des), i una elongasa del tipus Elovl2/5 únicament en transcriptomes de gammàrids dulciaqüícoles. Posteriors anàlisis moleculars i filogenètics han pogut determinar que estes seqüències fed, wx-des, i elovl2/5 són pròpies de rotífers bdeloides, epibionts de gammàrids dulciaqüícoles. Estes troballes, més enllà d'apuntar el potencial biosintètic dels rotífers bdeloides, revela una relació constant entre estos i els gammàrids en ecosistemes dulciaqüícoles. La segona part de la Tesi analitza com dieta i temperatura modulen el metabolisme d'àcids grassos, creixement i supervivència en Gammarus locusta. Els resultats han mostrat que G. locusta experimenta un major creixement, encara que també majors taxes de mortalitat, quan es cultiva a temperatures elevades. La mortalitat en G. locusta també augmenta quan este s'alimenta amb una dieta rica en àcids grassos saturats (SFAs) i sense LC-PUFAs. Els perfils d'àcids grassos en gammàrids reflectixen les dietes consumides, independentment de la temperatura; encara que cal destacar que els gamàrids alimentats amb dietes mancants de LC-PUFAs conserven nivells apreciables d'estos compostos en els seus lípids corporals. A nivell molecular, una dieta sense LC-PUFAs i rica en SFAs disminuïx el catabolisme d'àcids grassos i afavorix la seua acumulació modulant l'expressió de gens involucrats en estos processos. A més, estes mateixes condicions afecten negativament el desenvolupament i supervivència al influir en gens relacionats amb el cicle de muda. A més, s'ha observat que temperatures altes acceleren el desenvolupament i incrementen la mortalitat. Segons estos resultats, pot concloure's que les temperatures elevades i dietes mancants de LC-PUFAs no són adequades per al cultiu de G. locusta quan l'objectiu final és l'obtenció de biomassa rica en estos compostos, ja que estes condicions afecten negativament el perfil nutricional de l'animal i a la seua supervivència. / [EN] The rapid growth of aquaculture has generated a series of problems related to the availability of essential marine ingredients in fish feed, due to their high content of omega-3 long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs). A highly innovative strategy for obtaining new ingredients rich in LC-PUFAs relies on the intensive culture of organisms that are capable of producing LC-PUFAs from sources that lack them, such as the by-products of agri-food industries. This approach requires understanding the biosynthetic capacity of the organism, and how this can be modulated to increase the accumulation of these compounds. This Doctoral Thesis proposes a series of studies aimed at clarifying the potential of gammarids to apply this strategy. LC-PUFA biosynthesis requires the coordinated action of elongase and desaturase enzymes, involved in the conversion of relatively short and poorly unsaturated fatty acids into LC-PUFAs of high nutritional value. Thus, this Doctoral Thesis has investigated, on one hand, the presence and activity of genes involved in the LC-PUFAs biosynthesis in both marine and freshwater gammarids. On the other hand, we have studied how different diets and temperatures affect fatty acid metabolism, growth and survival, in the marine gammarid Gammarus locusta, both at a physiological and compositional level, and at a molecular level. The results of the first part demonstrate that gammarids have several elongases, but lack desaturases. Three types of elongases (elovl4, elovl6, and elovl1/7-like) were identified in the marine gammarid Echinogammarus marinus, being elovl4 and elovl1/7-like key for LC-PUFA elongation. This same pattern of elongases is also present in their freshwater counterparts. Surprisingly, front-end desaturases (fed), methyl-end (wx-des), and an Elovl2/5-type elongase have been found only in transcriptomes built from freshwater gammarids. Subsequent molecular and phylogenetic analyses have been able to determine that these fed, wx-des, and elovl2/5 sequences are typical of bdelloid rotifers, which are epibionts of freshwater gammarids. These findings, beyond pointing out the biosynthetic potential of bdelloid rotifers, reveal a constant relationship between them and gammarids in freshwater ecosystems. The second part of the Thesis focuses on how diet and temperature modulate fatty acid metabolism, growth and survival in Gammarus locusta. The results have shown that G. locusta experiences greater growth, but also higher mortality rates, when grown at higher temperatures. Mortality in G. locusta also increases when it is fed with a diet rich in saturated fatty acids (SFAs) and lacking LC-PUFAs. Fatty acid profiles in gammarids reflect the diets consumed, regardless of temperature; although it is worth noting that gammarids fed with diets lacking LC-PUFAs still show levels of these compounds in their body lipids. At a molecular level, a diet lacking LC-PUFAs and rich in SFAs decreases the catabolism of fatty acids and enhances their accumulation by modulating the expression of genes involved in these processes. Furthermore, these same conditions negatively affect development and survival by influencing genes related to the molting cycle. In addition, it has been observed that higher temperatures accelerate development and increase mortality. According to these results, it can be concluded that higher temperatures and diets lacking LC-PUFAs are not suitable for the culture of G. locusta when the final outcome is to obtain a biomass rich in these compounds, since these conditions negatively affect the nutritional profile of the animal and its survival. / This research was supported by the ERA-NET BlueBio COFUND Project SIDESTREAM (Grant ID 68), co-funded through national funds provided by the Agencia Estatal de Investigación, Spain, grant no. PCI2020-111960/MCIN/AEI/10.13039/501100011033, the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF), FKZ161B0950B, and the Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Por- tugal (BLUEBIO/0005/2019). Additional funding was received through the project IMPROMEGA Agencia Española de Investigación, Spain, grant no. RTI2018-095119-B-100, MCIU/AEI/FEDER/UE/ MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ and FEDER ‘A way to make Europe / Ribes Navarro, A. (2024). Biosíntesis de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga en gamáridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207006 / Compendio

[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