En las últimas décadas, las células troncales o células madre han generado un gran interés en diversas áreas de la medicina y la investigación biomédica, sobre todo en campos como la regeneración y terapia celular. Las células mesenquimales estromales, pertenecientes al tipo de células madre adultas, están en el punto de mira en este campo debido a sus características biológicas favorables como su multipotencia, efecto paracrino, propiedades inmunomoduladoras, conducta migratoria, así como a la ausencia de connotaciones ético-morales. Uno de los problemas principales del mantenimiento de las células madre en cultivo es la rapidez con la que estas células se vuelven senescentes, habiéndose demostrado que cultivar estas células en condiciones de hipoxia favorece el mantenimiento de las características primordiales de las células madre. La habilidad de percibir y responder a cambios en la concentración de oxígeno es una propiedad fundamental de las células eucariotas. Dicha propiedad conduce a la adaptación del metabolismo celular y a la regulación de la transcripción génica mediante los factores inducibles por hipoxia (HIF), siendo el factor inducible por hipoxia 1 (HIF-1) el mecanismo molecular mejor descrito para el mantenimiento de la homeostasis del oxígeno. Por otra parte, una de las principales vías implicadas en el mantenimiento del estado indiferenciado de las células madre es la vía de Notch, que modula la transcripción en diversos tipos celulares, vinculando la decisión del destino celular de una célula a la de la célula vecina. Los efectos de Notch en el mantenimiento de la indiferenciación celular o en la iniciación de la diferenciación son dependientes de ambiente y tiempo, garantizando así un equilibrio adecuado entre las células madre y su progenie, interfiriendo o favoreciendo el compromiso celular. Numerosos artículos relacionan las vías HIF y Notch, pero todavía permanecen por esclarecer diversos puntos de la interacción entre ambas vías. La SUMOilación es una modificación postraduccional mediante la cual se une de manera covalente la pequeña proteína SUMO (Small Ubiquitin-related modifiers) a otras proteínas. Las consecuencias de la SUMOilación son diversas y dependen de la proteína que ha sido modificada. Las funciones que se ven alteradas mediante esta modificación son la transcripción, la proliferación, la reparación del ADN y la localización nuclear entre otras. Dada la relación ya descrita entre la hipoxia y la modificación postraduccional SUMO surge este trabajo, donde se describe la interacción entre las vías de HIF, Notch y SUMO. A lo largo de este estudio, hemos relacionado la estabilización de HIF-1¿ con el incremento directo de los niveles generales de SUMO1 y con la consecuente SUMOilación de las proteínas. Entre la SUMOilación de diferentes proteínas incluimos el dominio intracelular de Notch 1 (N1ICD), modificación no descrita hasta el momento. En la presente tesis, esclarecemos los mecanismos de interacción entre estas tres vías altamente conservadas en eucariotas y describimos los sitios clave de SUMOilación de N1ICD. Por otra parte, dilucidamos cómo esta interacción modula el comportamiento de las células mesenquimales estromales con el fin de poder mejorar sus propiedades en vistas a su uso terapéutico. / En les últimes dècades, les cèl·lules troncals o cèl·lules mare han generat un gran interès en diverses àrees de la medicina i la investigació biomèdica, sobretot en camps com la regeneració i teràpia cel·lular. Les cèl·lules mesenquimals estromals, pertanyents al tipus de cèl·lules mare adultes, estan en el punt de mira en aquest camp per les seves característiques biològiques favorables con la multipotencia, efecte paracrí, propietats immunomoduladores, conducta migratòria així com a l'absència de connotacions ètic-morals. Un dels principals problemes del manteniment de les cèl·lules mare en cultiu és la rapidesa amb la qual aquestes cèl·lules es tornen senescents, havent-se demostrat que cultivar aquestes cèl·lules en condicions d'hipòxia afavoreix el manteniment de les característiques primordials de les cèl·lules mare. L'habilitat de percebre i respondre a canvis en la concentració d'oxigen és una propietat fonamental de les cèl·lules eucariotes. Aquesta propietat condueix a l'adaptació del metabolisme cel·lular i a la regulació de la transcripció gènica mitjançant els factors induïbles per hipòxia (HIF), sent el factor induïble per hipòxia 1 (HIF-1) el mecanisme molecular millor descrit per al manteniment de l'homeòstasi de l'oxigen. D'altra banda, una de les vies implicades en el manteniment de l'estat indiferenciat de les cèl·lules mare és la via de Notch, que modula la transcripció en diversos tipus cel·lulars, vinculant la decisió del destí cel·lular d'una cèl·lula a la de la cèl·lula veïna. Els efectes de Notch en el manteniment de la indiferenciació cel·lular o en la iniciació de la diferenciació són dependents d'ambient i temps, garantint així un equilibri adequat entre les cèl·lules mare i la seva progènie, interferint o afavorint el compromís cel·lular. Nombrosos articles relacionen les vies HIF i Notch, però encara romanen per aclarir diversos punts de la interacció entre les dos vies. La SUMOilació és una modificació postraduccional mitjançant la qual s'uneix de manera covalent la proteïnaSUMO (Small ubiquitin-related modifiers) a altres proteïnes. Les conseqüències de la SUMOilació són diverses i depenen de la proteína que ha estat modificada. Les funcions que es veuen alterades mitjançant aquesta modificació són la transcripció, la proliferació, la reparació de l'ADN i la localització nuclear entre d'altres. Donada la relació ja descrita entre la hipòxia i la modificació postraduccional SUMO sorgeix aquest treball, on es descriu la interacció entre les vies de HIF, Notch i SUMO. Al llarg d'aquest estudi, hem relacionat l'estabilització d'HIF-1¿ l'increment directe dels nivells generals de SUMO1 i amb la conseqüent SUMOilació de diferentes proteïnes. Entre la SUMOilació de diferents proteïnes incloem el domini intracel·lular de Notch 1 (N1ICD), modificació no descrita fins al moment. En la present tesi, aclarim els mecanismes d'interacció entre aquestes tres vies altament conservades en eucariotes i descrivim els llocs clau de SUMOilació de N1ICD. D'altra banda dilucidem com aquesta interacció modula el comportament de les cèl·lules mesenquimals estromals per tal de poder millorar les seves propietats en vistes al seu ús terapèutic. / In the past few decades, stem cells have generated great interest in different areas of medicine and biomedical research, especially in fields such as regenerative medicine and cell therapy. Mesenchymal stromal cells, belonging to the group of adult stem cells, are in the spotlight in this field due to their favorable biological characteristics, as well as multipotence, paracrine effects, immunomodulatory properties, migratory behavior or the absence of ethical-moral connotations. One of the main problems of the maintenance of the stem cells in culture is that these cells become senescent in few passages. Our group and others have been shown that culture mesenchymal stromal cells as well as other kind of stem cells under hypoxic conditions, favors the maintenance of the main characteristics of the stem cells. The ability to perceive and respond to changes in oxygen concentration is a fundamental property of eukaryotic cells. This property leads to the adaptation of cellular metabolism and the regulation of gene transcription by hypoxia-inducible factors (HIF), being the hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) the best-described molecular mechanism to maintain oxygen homeostasis. In addition, one of the pathways involved in maintaining the undifferentiated state of stem cells is the Notch pathway., that modulates transcription of a wide variety of cell types linking the fate of neighboring cells. Effects of Notch in the maintenance of stem properties or initiation of differentiation is environment and time dependent, thus ensures a proper balance between stem cells and their progeny, interfering or promoting cell commitment. Currently, there are articles in which the HIF and Notch pathways are related, but several points of this interaction between both pathways still remain to be clarified. SUMOylation is a postranslational modification where a small protein called SUMO (Small Ubiquitin-related modifiers) are covalently bound to other proteins. The several consequences of SUMOylation depend on the protein that has been modified. The functions that are altered by this modification include transcription, proliferation, DNA repair and nuclear localization among others. Given the already described relationship between hypoxia and the postranslational modification SUMO, this work emerges, where the interaction between the HIF, Notch and SUMO pathways is described. Throughout this study, we have been related the stabilization of HIF-1¿ with the direct increase of the general levels of SUMO1 and with the consequent protein SUMOylation including the intracellular domain of Notch 1 (N1ICD), modification not described until now. In the present thesis, we clarify the mechanisms of interaction between these three highly conserved pathways in eukaryotes and described the key SUMOylation sites of N1ICD. Furthermore, we elucidate how this interaction modulates the behavior of mesenchymal stromal cells in order to improve their properties in view of a therapeutic use. / Ciria Calduch, M. (2018). Interacción entre las vías HIF, Notch y SUMO y su implicación en la biología de las hMSCs [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114769

[ES] Actualmente la insuficiencia cardiaca es una de las principales causas de mortalidad y co-morbilidad a nivel mundial sobre todo en países desarrollados. Este tipo de patología a su vez, se desglosa en un gran abanico de posibles agentes que perturban el funcionamiento del músculo cardiaco en función de su causa. Uno de los problemas más importantes a niveles de afectación cardiaca se centra en pacientes que sufren algún tipo de cáncer y son tratados con antraciclinas. Estas drogas ampliamente usadas en el mundo de la oncología, tienen una serie de efectos secundarios entre los cuales destaca su posible efecto cardiotóxico. Este trabajo ahonda sobre este proceso y sobre la existencia de un perfil de paciente con una susceptibilidad a sufrir este tipo de episodios de toxicidad cardiaca. En este sentido, se investiga una serie de miRNAs que se encuentran diferencialmente expresados en pacientes que sufren este tipo de episodios frente a los que no. Una vez se detectan estos miRNA generamos un algoritmo predictor mediante el cual somos capaces de predecir si un paciente sufrirá cardiotoxicidad en función de la cantidad de ciertos miRNAs presentes en suero. Una vez descubiertos estos miRNAs nos centramos en la búsqueda de una posible opción terapéutica para esta serie de eventos. Para ello usamos las vesículas extracelulares (EVs) derivadas de células mesenquimales estromales (MSC), unas células que han demostrado tener un alto potencial terapéutico y de gran seguridad. Se evaluó su capacidad terapéutica en el daño inducido por doxorrubicina y posteriormente se amplió el estudio añadiendo el daño por isquemia reperfusión en diferentes frentes como puede ser la regeneración cardiaca, inhibición de la fibrosis o neoangiogénesis. Aunque es necesario un estudio más exhaustivo de los perfiles de cardiotoxicidad y de los mecanismos de acción tanto de los miRNAs como de las EVs, esta tesis demuestra la capacidad de ambos como una potente herramienta tanto de diagnóstico como terapéutica. / [CA] Actualment la insuficiència cardíaca és un dels principals causes de mortalitat i co-morbiditat a nivell mundial sobretot en països desenvolupats. Aquest tipus de patologia al seu torn, es desglossa en un gran ventall de possibles agents que pertorben el funcionament de l'múscul cardíac en funció de la seva causa. Un dels problemes més importants a nivells d'afectació cardíaca se centra en pacients que pateixen algun tipus de càncer i són tractats amb antraciclines. Aquestes drogues àmpliament usades en el món de l'oncologia, tenen una sèrie d'efectes secundaris entre els quals destaca el seu possible efecte cardiotòxic. Aquest treball aprofundeix sobre aquest succés i sobre ha un perfil de pacient amb una susceptibilitat a patir aquest tipus d'episodis de toxicitat cardíaca. En aquest sentit s'investiga una sèrie de miRNAs que es troben diferencialment expressats en pacients que pateixen aquest tipus d'episodis enfront dels que no. Un cop es detecten aquests miRNA generem un algoritme predictiu mitjançant el qual, som capaços de predir si un pacient patirà cardiotoxicitat en funció de la quantitat de certs miRNAs presents en sèrum. Un cop descoberts aquests miRNAs ens centrem en la recerca d'una possible opció terapèutica per a aquesta sèrie d'esdeveniments. Per a això fem servir les vesícules extracelulres derivades de cèl·lules mesesnquimales, unes cèl·lules que han demostrat tenir un alt potencial terapèutico i de gran seguretat. Es testen la seva capacitat terapèutica en el dany per doxurbicina i posteriorment s'amplia l'estudi afegint el dany per isquèmia reperfusió en diferents fronts com pot ser la regeneració cardíaca, inhibició de la fibrosi o neoangiogènesi. Encara que és necessari un estudi més exhaustiu dels perfils de cardiotoxicitat i dels mecanismes d'acció tant dels miRNAs com de les EVs, aquesta tesi demostra la capacitat de tots dos com una potent eina tant de diagnòstic com terapèutica. / [EN] Heart failure is currently one of the main causes of mortality and co-morbidity worldwide, especially in developed countries. This type of pathology, can be broken down into a wide range of possible agents that disturb the functioning of the cardiac muscle depending on its cause. One of the most important problems in terms of cardiac involvement is centered on patients who suffer from some type of cancer and are treated with anthracyclines. These drugs, widely used in the world of oncology, have a series of side effects, among which their possible cardiotoxic effect stands out. This work delves into this event and into the existence of a patient profile with a susceptibility to suffer this type of episodes of cardiac toxicity. In this sense, we investigate a series of miRNAs that are differentially expressed in patients who suffer this type of episodes versus those who do not. Once these miRNAs were detected, we generated a predictive algorithm by which we are able to predict whether a patient will suffer cardiotoxicity based on the amount of certain miRNAs present in serum. Once these miRNAs were discovered, we focused on the search for a possible therapeutic option for this series of events. For this we used extracellular vesicles (EVs) derived from mesenchymal cells (MSC), cells that have been shown to have a high therapeutic potential and high safety. We tested their therapeutic capacity in doxorubicin injury and later extended the study by adding ischemia reperfusion injury on different fronts such as cardiac regeneration, inhibition of fibrosis or neoangiogenesis. Although a more exhaustive study of the cardiotoxicity profiles and mechanisms of action of both miRNAs and EVs is needed, this thesis demonstrates the capacity of both as a powerful diagnostic and therapeutic tool. / Sánchez Sánchez, R. (2021). Estudio del papel de los miRNAs y las vesículas extracelulares derivadas de células mesenquimales estromales en la patología cardiaca [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177178