La modalidad de trabajo a gran altitud en Chile denominada hipobaria intermitente crónica a gran altitud abarca tanto la explotación de la gran minería, como la actividad de los grandes centros astronómicos, puestos fronterizos y centros recreativos en la zona norte del país. La gran expansión del trabajo en hipobaria intermitente crónica en las últimas décadas, ha provocado que alrededor de 170.000 personas trabajen en ésta modalidad, la mayoría directamente en las faenas y el resto vinculado a las actividades relacionadas al encadenamiento productivo de éste rubro; con un incremento potencial de la masa laboral hacia el 2020 debido a nuevas inversiones tanto en ésta área como en el de la astronomía. Los estudios realizados hasta hoy establecen que en cada nuevo ascenso a gran altitud por razones laborales persisten las alteraciones del sueño, la sintomatología de mal agudo de montaña, el aumento de la presión arterial sistémica, de la presión arterial pulmonar y deterioro de la capacidad cognitiva y física, independiente del nº de años que las personas lleven en esta modalidad de trabajo o que haya ocurrido algún grado de aclimatación ventilatoria o hematológica. En esta tesis doctoral hemos tratado de determinar la efectividad y viabilidad de algunas medidas preventivas dirigidas a prevenir, mejorar o mitigar los desajustes fisiopatológicos inducidos por la exposición intermitente crónica en trabajadores de gran altitud. Se ha escogido el caso de la construcción y puesta en marcha del observatorio ALMA en el llano de Chajnantor (Norte de Chile) por sus peculiares condiciones de trabajo: la instalación de las antenas de radiofrecuencia a una altitud muy cercana a la altitud extrema en el llano de Chajnantor a 5050 msnm y a la gran diferencia de altitud entre el trayecto del campamento base (2900m) y el sitio de las antenas (5050m), lo que obliga a transiciones rápidas de trayecto entre estas dos diferentes altitudes, desplazamiento en función de demandas que no siempre se ajustan a los tiempos de progresión del ascenso/descenso recomendados tradicionalmente para evitar los efectos agudos de la hipoxia hipobárica, constituyéndose en una oportunidad natural de investigar precisamente esta fase de la exposición laboral a altitud que no ha respondido a la aclimatación. Nuestros hallazgos y conclusiones permiten establecer ciertas premisas en este tipo de trabajos. El uso de oxígeno suplementario portátil para el trabajo a campo abierto, incluso a bajo flujo y según sea requerido por el trabajador, ha sido una medida eficaz, económica y segura para garantizar un desempeño laboral más saludable y que permite mejorar el desempeño a gran altitud. Los desplazamientos continuos de los conductores de vehículos e incluso de quienes viajan como pasajeros en vehículos de los vehículos de transporte, sufren ciclos de hipoxia/re-oxigenación que pueden desencadenar eventos arrítmicos y que hemos comprobado que ocurren con mayor frecuencia durante la etapa de descenso desde la mayor altitud y con una mayor incidencia entre los trabajadores más jóvenes. El tiempo de permanencia a 5050 msnm se asoció positivamente a la ocurrencia de eventos arrítmicos; de tal manera que una medida preventiva derivada de lo anterior es limitar el tiempo de permanencia a gran altitud, medida que ha sido implementada para todos los visitantes al sitio. Finalmente el uso de luz azul podría mantener un mayor estado de alerta y corregir algunos de los indicadores de fatiga cognitiva en condiciones de hipoxia hipobárica y a futuro podría ser una medida de mitigación de la somnolencia y la fatiga especialmente para conductores en horario nocturno. / In this thesis dissertation, we have tried to determine the effectiveness and viability of some preventive measures to avoid or ameliorate the pathological disturbances induced by chronic intermittent exposure at high altitude workers. We have chosen the case of the construction and commissioning of ALMA on the Chajnantor plateau (North of Chile) for their particular conditions. 1) The wide altitude difference between two well-defined areas of work: base camp (2900m) and antenna array site (5050m), 2) The rapid work shifts according to technical demands, which do not always fit in the ascent times traditionally considered as secure by mountain and expedition medicine, and 3) The large number of workers involved in this project. Our findings and conclusions allow establishing certain assumptions in this type of work. The use of supplemental oxygen, even in small quantities, as required by the worker is an efficient, economical and safe measure. The continuous movement of vehicle drivers between the different altitude places can trigger arrhythmic events, which are more frequent in younger workers. The use of blue light could maintain a better alertness and improve the indicators of cognitive and physical fatigue in high workplaces, especially for nighttime workers. The blue light appears to have also differential effects between men and women.

Regenerative medicine takes multifaceted approaches towards healing complex injury and restoring normal tissue function by combining biomaterials with cells and drugs. Recently, naturally occurring polymers found in the human body have inspired biomaterials that play active roles in the regenerative process. One polymer, hyaluronic acid, has ubiquitous roles in the human body, and is an important component to tissue development and healing. These materials are proving to be more capable to the complex tasks of guiding tissue regeneration; however, the search continues for laboratory inspired solutions to help guide the regeneration process. We need to be able to control the presentation of bioactive agents in the microenvironment which is the level at which cells operate. Some researchers have attempted to augment the scaffold biochemistry by controlling the spatial presentation of bioactive molecules by playing with clustering peptide sequences, but they do not have a high control over the nanoscale aspect. For the problem of controlling the molecular architecture of the biomaterial microenvironment, nanotechnology has a solution. Dendrimers are synthetic branched macromolecules which are symmetric, monodisperse, and globular in shape. Most importantly however, is that their inherent structure maintains strict presentation of terminal groups. Up to this point, never before have dendrimers been covalently mixed with biomaterials to provide strict control over the presentation of biomolecules in the scaffold microenvironment. This novel technology poses a new biomaterials niche for guiding bone regeneration. The motivation of the thesis is to contribute to the development of intelligent biomaterial platforms by combining peptide epitope binding dendrimers with a thermoreversible biomaterial platform based on hyaluronic acid in the hope to advance bone regeneration. / La medicina regenerativa utiliza distintos enfoques hacia procesos complejos de curación de lesiones: uno de ellos es la restauración de la función normal de tejidos mediante la combinación de biomateriales con células y fármacos. Pero si nos centramos en lo que ahora pueden hacer los biomateriales sabemos que son un material capaz de guiar tareas complejas en procesos de regeneración tisular. No obstante, la investigación en los laboratorios continua explorando este mundo inspirada por la búsqueda de soluciones para mejorar, todavía más, esta función de guía en el proceso de regeneración tisular. Hemos de ser capaces de controlar la entrega de agentes bioactivos en los microambientes que se encuentran a niveles en los que las células operan. Algunos investigadores han intentado aumentar la funcionalidad bioquímica de las estructuras de los polímeros, o “andamios” (en la literatura inglesa scaffold), mediante el control de la presentación espacial de moléculas bioactivas jugando con clústeres de secuencias de péptidos, pero sin tener un alto control a escala nanoscópica. Ahora, para el problema sobre el control de la arquitectura molecular del microambiente de un biomaterial la nanotecnología tiene una solución. Se trata de los dendrímeros, moléculas sintéticas ramificadas, simétricas, monodispersas y con forma globular. Más importante todavía, su estructura inherente mantiene una presentación estricta de los grupos terminales. Hasta este momento, nunca antes se habían mezclado covalentemente dendrímeros con biomateriales para proporcionar un control estricto de la presentación de biomoléculas en el microambiente de “andamio”. Esta nueva tecnología (la de los dendrímeros) coloca a los biomateriales en el nicho para la guía de la regeneración ósea. El objetivo de estas tesis es contribuir al desarrollo de biomateriales inteligentes mediante la combinación de dendrímeros con afinidad por proteínas específicas en una plataforma de biomaterial termorreversible a base de ácido hialurónico. La meta: avanzar en el campo de la regeneración ósea.

Tesi realitzada a l'Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera (CSIC) / In this thesis I present a geophysical and petrological study that aims to define the lithosphere structure and the chemical variations in the compositions in the lithosphere mantle in the Iberian plate, the western Mediterranean and North Africa. Also, the low Pn velocities measured in the western Mediterranean basins and the sub-lithospheric low-velocity anomaly imaged from tomography models in the Iberian plate and North Africa and the relationship with high mean topography are investigated. I present the crust and upper mantle structure along four transects, crossing the NE-Iberian Peninsula, the Western Mediterranean basin and the Algeria margin and ends at the Tell—Atlas Mountains, two profiles crossing the entire Iberian plate in N-S direction and another transect across the southern Central Iberian Zone, the Gibraltar Arc System and the Atlas Mountais. The modeling in the present work is based on an integrated geophysical-petrological methodology combining elevation, gravity, geoid, surface heat flow, seismic and geochemical data. Unlike previous models proposed for the region where the density of the lithospheric mantle is only temperature-dependent, the applied methodology allows inferring seismic velocities and density in the mantle down to 400 km depth from its chemical composition through self-consistent thermodynamic calculations. The crustal structure is mainly constrained by active-source and passive-source seismic experiments, whereas the upper mantle is constrained by tomography models. In lithospheric mantle composition, this methodology allows us to reproduce the main trends of the geophysical observables as well as the inferred P-, Pn- and S-wave seismic velocities from tomography models and seismic experiments available for the study region. The first geo-transect is a new model on the present-day lithospheric structure along a 1100 km crossing the NE-Iberian Peninsula, the Western Mediterranean basin and the Algeria margin and ending at the Tell—Atlas Mountains. Five lithospheric mantle compositions are considered including predominantly average Phanerozoic and lherzolitic Proterozoic in the continental mainland, and more fertile PUM (primitive upper mantle) compositions in the Western Mediterranean basin. The second profile running from the North-Iberian Margin to the Duero basin and is extended to the Alboran basin in the third profile. In this case I have considered four lithospheric mantle compositions: a predominantly average Phanerozoic in the continental mainland, two more fertile compositions in the Alboran Sea and in the Calatrava Volcanic Province, and a hydrated uppermost mantle in the North-Iberian Margin. In the fourth geo-transect, I defined three distinct chemical lithospheric mantle domains: a predominantly average Phanerozoic composition in the continental mainland, and two rather fertile mantle compositions beneath the Volcanic areas, close to the Calatrava Volcanic Province and the Atlas Mountains. Mantle petrology affects the resulting density distribution and LAB (lithosphere—asthenosphere boundary) geometry and allows a direct comparison with tomography models and seismic data. The obtained LAB geometries in lithosphere show large variations in lithospheric mantle thickness. Deepest LAB geometries are found below the Pyreenes, Cantabrian Mountains, Betics Range and Strait of Gibraltar while the shallowest LAB is reached in the Mediterranean basins (Valencia Through, Balearic Promontory, Algerian and Alboran basins). The LAB depth beneath the Iberia Meseta is deeper than in previous studies while in the Atlas Mountains the resulting LAB is relatively shallow as expect from others studies. Measured low Pn velocities in the Western Mediterranean basin can be explained by either serpentinization and/or seismic anisotropy and only partly by transient thermal effects whereas in the Bay of Biscay is explained by only by serpentinization. Also, the sub-lithospheric negative anomaly imaged in tomography models below the Iberian plate and the Atlas Mountains, is related to the high mean topography in these areas and can be partly consistent with a low-velocity/high- temperature/low-density modelled layer in the sublithospheric mantle. / En esta tesis se presenta un estudio geofísico y petrológico con el objetivo de definir la estructura litosférica y las variaciones laterales en composición del manto litosférico en Iberia, el Mediterráneo occidental y África del Norte. También se ha estudiado las bajas velocidades Pn registradas en las cuencas marinas del Mediterráneo occidental y en el golfo de Vizcaya, y la anomalía sublitosférica de baja velocidad detectada en los modelos tomográficos en Iberia y el norte de África además de su relación con la alta topografía encontrada en estas áreas. Para ello, se han realizado cuatro diferentes transectas litosféricas. La primera empieza en el NE de la Península Ibérica, cruzando el Mediterráneo occidental para terminar en la cordillera Tell-Atlas. El segundo perfil empieza en el golfo de Vizcaya, cruza la Cordillera Cantábrica y finaliza en la Cuenca del Duero. El tercero es una extensión del segundo cruzando el Sistema Central, la Cuenca del Tajo, las Béticas terminando en Alborán. Por último, el cuarto, comienza en la Cuenca del Tajo, cruza el estrecho de Gibraltar, el Rif y el Atlas para terminar en la Plataforma sahariana. Para realizar estos modelos hemos usado la metodología LitMod. Esta metodología combina observables geofísicos como elevación, gravedad, geoide, flujo de calor superficial, velocidades sísmicas y datos geoquímicos. La estructura cortical es construida a partir de datos de experimentos sísmicos y de cortes geológicos en la parte más superficial mientras que el manto superior es constreñido mediante modelos tomográficos. A lo largo de los perfiles encontramos variaciones composicionales y de espesor litosférico, engrosándose bajo Pirineos, la Cantábrica, Béticas y Rif fundamentalmente, y adelgazándose en las cuencas marinas del Mediterráneo, en la provincia volcánica de Calatarava y en el Atlas marroquí. Las bajas velocidades Pn registradas en el en el Mediterráneo occidental pueden explicarse por una combinación de serpentinización, anisotropía sísmica y por el efecto térmico transitorio, mientras en el golfo de Vizcaya sólo puede explicarse por serpentinización. Además, la alta topografía en Iberia y el Atlas, puede ser parcialmente explicada con una capa de baja velocidad/alta temperatura/baja densidad como se intuye de los modelos tomográficos.

Les mitocòndries generen la major part de l’energia necessària per a la funció cel·lular mitjançant la respiració i la fosforilació oxidativa. Quan els mioblasts diferencien a miotubs, la biogènesi mitocondrial i l’activitat enzimàtica mitocondrial augmenta. A més, la regeneració muscular també està acompanyada d’un augment en l’activitat enzimàtica mitocondrial. I la dinàmica mitocondrial és essencial per mantenir les funcions bioenergètiques mitocondrials. Opa1 i la Mitofusina 1 (Mfn1) són dues proteïnes de fusió mitocondrial involucrades en la dinàmica mitocondrial. Els meus resultats mostren que la pèrdua de funció de Opa1 i Mfn1 redueix dràsticament la diferenciació miogènica en les cèl·lules C2C12. Per una banda, s'observa una gran disminució en l'expressió dels marcadors finals de la diferenciació com la Caveolina 3 o la cadena pesada de miosina (MHC). A més, hi ha una disminució prou marcada en l'expressió de la Miogenina, causada per una disminució en l'activitat de MyoD. En canvi, la pèrdua de funció de mitofusina 2 (Mfn2), una altra proteïna de fusió mitocondrial, no mostra aquests canvis durant el procés de diferenciació. La respiració mitocondrial es veu fortament afectada per deficiència en Opa1 o en Mfn1, de manera que es detecta, un major “leak”, una menor capacitat respiratòria màxima, i una augmentada producció mitocondrial de peròxid d'hidrogen. L'observació que els defectes en la miogènesi estan parcialment normalitzats mitjançant l’ús d’antioxidants en les cèl·lules amb silenciament de Opa1 o Mfn1, indica que la disfunció mitocondrial pot ser important en algunes de les alteracions detectades durant la miogènesi. A més, la deficiència de Opa1 o Mfn1 en múscul esquelètic, provoca un alentiment en la regeneració muscular de ratolins i la repressió total de Opa1 en el múscul esquelètic de ratolí condueix a una miopatia, una reducció en el creixement del múscul i una disminuïda longevitat. En resum, les nostres dades indiquen que Opa1 i Mfn1 regulen miogènesi i que la pèrdua de funció de Opa1 o Mfn1 provoca estrès oxidatiu, que podria ser clau reduint la diferenciació muscular. En resum, he demostrat que Opa1 i Mfn1 regulen la diferenciació de les cèl·lules musculars en cultiu i la regeneració muscular en ratolins. Així mateix, aquestes proteïnes podrien participar en la formació normal del múscul esquelètic. / Mitochondria generate most of the energy necessary for cellular function via respiration and oxidative phosphorylation (OXPHOS). When myoblasts differentiate into myotubes, mitochondrial biogenesis is increased. Likewise, muscle regeneration is also accompanied by an increased mitochondrial biogenesis. Mitochondrial dynamics is essential for the maintenance of mitochondrial bioenergetic functions. Optic atrophy 1 (Opa1) and Mitofusin 1 (Mfn1) are two mitochondrial fusion proteins involved in mitochondrial dynamics. Here I show that Opa1 and Mfn1 loss of function impairs myogenic differentiation in C2C12 cells. On the one hand, we detect a reduced expression of late differentiation markers as Caveolin 3 or MHC. In addition, a reduced expression of Myogenin and reduced activity of MyoD is documented. In contrast, Mitofusin 2 (Mfn2) loss of function, another mitochondrial fusion protein, does not show these changes during the differentiation process. We find that mitochondrial respiration is heavily impaired, showing a higher leak, a lower ETS capacity, and increased mitochondrial hydrogen peroxide levels in living Opa1 and Mfn1 knocked-down C2C12 myoblasts. The observation that defects in myogenic differentiation are partly normalized by antioxidants in Opa1 or Mfn1 silenced cells indicates that mitochondrial dysfunction may be relevant in some of the alterations we detected during myogenesis. In addition, upon Opa1 or Mfn1 silencing, muscle regeneration is disrupted in adult mice and Opa1 depletion in skeletal muscle leads to a myopatic condition, reduced growth and reduced lifespan. In summary, our data indicate that Opa1 and Mfn1 regulate myogenesis and that Opa1 or Mfn1 loss-of-function causes oxidative stress, which may be key for dysregulation of muscle differentiation. As conclusion, we propose Opa1 and Mfn1 as potential regulators of muscle cell differentiation, muscle regeneration and muscle formation.

La diabetis tipus 2 és la malaltia metabòlica més freqüent a tot el món. Malgrat que els tractaments farmacològics són útils en les primeres etapes de la malaltia, no han sigut capaços prevenir la pèrdua de control de la glucèmia a llarg termini. A més, aquests tractaments presenten efectes secundaris indesitjables. Per tant, el desenvolupament de nous tractaments per a la diabetis tipus 2 és avui en dia un gran repte per a la investigació científica. El desenvolupament de la teràpia gènica ha proporcionat una nova eina per al tractament de malalties humanes. No obstant això, no s'han desenvolupat fins ara tractaments de teràpia gènica per a la diabetis tipus 2. Un 90% de la diabetis tipus 2 és conseqüència d'un excés de pes. L'acumulació de triglicèrids en els teixits perifèrics està vinculada a l'aparició de resistència a la insulina i la reducció de la captació de glucosa, conduint a un disfunció de la cèl·lula β i a la diabetis tipus 2. Per tant, promoure la captació de glucosa o l'oxidació d'àcids grassos podria prevenir el desenvolupament de la diabetis tipus 2. El múscul esquelètic juga un paper clau en l'homeòstasi de la glucosa i posseeix una gran capacitat d'utilitzar els àcids grassos per a la producció d'energia. És també un teixit ideal per a la transferència de gens, ja que és fàcilment accessible i permet ser transduït per una diversitat de vectors de teràpia gènica. En aquest estudi, per trobar una nova aproximació de teràpia gènica per a la diabetis tipus 2, vam transferir diversos gens amb la capacitat d'augmentar la captació de glucosa o la capacitat oxidativa del múscul esquelètic en un model de diabetis induïda per la dieta, mitjançant l'ús de vectors AAV. Els vectors AAV són segurs i permeten una expressió a llarg termini del transgen en el múscul esquelètic. En estudis previs hem demostrat en ratolins transgènics que l'augment de la fosforilació de la glucosa per la sobreexpressió muscular del Glucoquinasa (GCK) prevé l’obesitat induïda per dieta alta en lípids i la resistència a la insulina. En una primera aproximació, la sobreexpressió de GCK en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids, ha permès una reducció del 10% en el guany de pes corporal, juntament amb normoinsulinemia i una prevenció de la resistència a la insulina. El PGC1 α és un regulador de la biogènesi mitocondrial i de la funció oxidativa en el múscul esquelètic. La seva expressió muscular està disminuïda en pacients diabètics tipus 2, el que suggereix la seva implicació en la patogènesis de la resistència a la insulina en aquest teixit. A més, la seva expressió incrementa la captació de glucosa en les cèl·lules del múscul esquelètic. Així, en la segona part d'aquest estudi, es sobreexpressa el PGC1α en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids, sol o en combinació amb GCK. La sobreexpressió de PGC1α ha conduït a una reducció del 10% del pes corporal. No obstant això, no ha evitat el desenvolupament de la resistència a la insulina. La co-sobreexpressió de PGC1α i GCK no ha previngut l'obesitat ni el desenvolupament de resistència a la insulina, abolint així els efectes beneficiosos observats amb la sobreexpressió de la GCK sola. En el múscul esquelètic, PPARδ és un factor de transcripció induïble per lligand, que promou l'oxidació d'àcids grassos. Després de la unió del lligand, PPARδ recluta coactivadors que permeten la transcripció dels seus gens diana. PGC1α és un d'aquests coactivadors. Així, en la tercera part d'aquest estudi, es sobreexpressa PPARδ sol o en combinació amb PGC1α en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids. La sobreexpressió de PPARδ no ha evitat el desenvolupament de l'obesitat o la resistència a la insulina. Per contra, la co-expressió de PPARδ i PGC1α ha comportat una reducció del 10% en el guany de pes corporal i una prevenció del desenvolupament de resistència a la insulina. A més, els músculs que sobreexpressen els dos gens presenten una major sensibilitat a la insulina i una reducció en l'acumulació d'àcids grassos. Per tant, la sobreexpressió muscular GCK o la co-sobreexpressió de PPARδ i PGC1α, podrien representar noves aproximacions potencials de teràpia gènica pel tractament de la diabetis tipus 2. / Type 2 diabetes is the most common metabolic disease worldwide. Despite drug treatments are useful in the first stages of the disease, none of them have proven to prevent the glycaemic control loss in a long-term basis. Furthermore, all treatments present undesirable secondary effects. Thus, the development of new treatments for type 2 diabetes is nowadays an important cornerstone in scientific research. The development of Gene Therapy has provided a new tool to treat human diseases. However, successful gene therapy approaches for the treatment of type 2 diabetes have not been developed to date. About 90% of type 2 diabetes is attributable to excessive body weight. The accumulation of triglycerides in peripheral tissues is linked to the appearance of insulin resistance and reduced glucose uptake. This leads to β-cell failure and to type 2 diabetes. Thus, promoting glucose uptake or fatty acid oxidation may prevent the development of type 2 diabetes. The skeletal muscle plays a key role in glucose homeostasis and possesses a big capacity to use fatty acids for energy production. It is also an ideal tissue for gene transfer since it is easily accessible and can be transduced by a diversity of gene therapy vectors. In this study, to find a new gene therapy approach for type 2 diabetes, we transferred several genes with the ability to increase glucose uptake or bust the oxidative capacity of the skeletal muscle in a model of diet-induced diabetes by using AAV vectors. These vectors are safe and allow a long-term expression of the transgene in the skeletal muscle. We previously demonstrated in transgenic mice that increasing glucose phosphorylation by the muscular overexpression of Glucokinasse (Gck) prevents high fat diet-induced obesity and insulin resistance. Here, as a first approach, we overexpressed Gck in the skeletal muscles of high fat diet-fed adult mice, leading to a 10% reduction in body weight gain along with normoinsulinemia and a prevention of high fat diet-induced insulin resistance. PGC1α is a master regulator of mitochondrial biogenesis and the oxidative function in the skeletal muscle. The muscular expression of this gene is reduced in type 2 diabetic patients, suggesting its involvement in the pathogenesis of insulin resistance in this tissue. Additionally, the expression of PGC1α increased glucose uptake in skeletal muscle cells. Thus, in the second part of this study, we overexpressed Pgc1α in the skeletal muscles of high fat diet-fed adult mice alone or in combination with Gck. The overexpression of Pgc1α led to a 10% reduction of the body weight gained during the diet. However, it didn’t prevent the development of insulin resistance. The co-overexpression of Pgc1α and Gck didn’t prevent obesity or the development of insulin resistance, thus abolishing the beneficial effects observed when Gck was overexpressed alone. In the skeletal muscle, PPARδ is a ligand-inducible transcription factor that promotes fatty acid oxidation. Upon ligand binding, PPARδ recruits coactivators which allow the transcription of its target genes. PGC1α is one of these coactivators. Thus, in the third part of this study, we overexpressed Pparδ alone or in combination with Pgc1α in the skeletal muscles of high fat diet-fed adult mice. The overexpression of Pparδ during the diet didn’t prevent the development of obesity or insulin resistance. In contrast, the co-overexpression of Pparδ and Pgc1α led to a 10% reduction in body weight gain along and with a prevention of the development of insulin resistance. Furthermore, muscles overexpressing both genes presented increased insulin sensitivity and reduced accumulation of fatty acids. Therefore, the muscular overexpression of Gck or the co-overexpression of Pparδ and Pgc1α, might represent potential new gene transfer approaches to treat type 2 diabetes.

Las EBTs son conocidas desde comienzos de la humanidad, su utilización está muy extendida y se las considera riesgosas para la salud humana y animal. En este estudio se las ubica geográfica e históricamente en su migración espacio temporal, asociándolas a las culturas de los pueblos originarios de cada región. Respecto de las EBTs la tarea se centró en conocer sus características en el habitat natural así como sus preferencias edáficas y climáticas. También se revisaron sus características morfofisiológicas, su toxicidad y los tratamientos pertinentes. Desde la perspectiva ambiente/salud, fue posible estudiar los Centros de Salud Periféricos/Dispensarios Odontológicos (CSP/DO) dado que representan zonas de riesgo respecto del uso de las EBTs y la población en contacto con dichas especies (usuarios, personal técnico-profesional, personal de apoyo, estudiantes) quienes deberán reconocerlas para evitar caer en situaciones riesgosas.El marco teórico desde el cual se realizó el estudio abarcó: a) Georeferenciación; b) Recorrido histórico-epocal que abarcó desde las ideas de designio arquetípico de la Antigüedad a las ideas territoriales de la Edad Media y de éstas a las ideas intervencionistas de la Modernidad; c) el estudio de la migración de las EBTs en territorio americano a partir de la conquista, así como la regulación de las EBTS en América y particularmente en la Argentina. En las conceptualizaciones, en los aspectos metodológicos, la proyección hacia la educación y la caracterización de los problemas ambientales relacionados con la salud se tuvieron en cuenta los ejes del Pensamiento Complejo y la Ciencia Posnormal.Las conclusiones refieren a tres aspectos: EBTs; CSP: y Educación. Con respecto a las EBTs las conclusiones se refirieron a la disminución de individuos pertenecientes a distintas especies por la aplicación del modelo de Agricultura Industrial, a la presencia cada vez más marcada de EBTs en parques , paseos, calles y avenidas por sus características ornamentales. En territorios rurales la respuesta a la desaparición de las especies ha sido el cultivo de las EBTs en viveros junto con otras especies ornamentales, aromáticas y de uso en alimentación. La promoción de políticas a nivel del ayuntamiento para la creación de huertas orgánicas en espacios de la ciudad, y realizar un diagnóstico respecto de la cantidad y ubicación de las EBTs, con el fin de desarrollar programas de prevención con participación de los vecinos.Con respecto a los CSP/DO cabe destacar la desaparición de huertas familiares por lo cual los pobladores adquieren sus productos en expendedores comerciales, por lo que se propone: la creación de huertas orgánicas en el predio de los CPS e incorporar a las estrategias de prevención el control ambiental en la comercialización y distribución de nutrientes. Se refleja también la preocupación por alcanzar el confort asociado a la calidad de vida, a veces en detrimento del ambiente humano y al mismo tiempo la preocupación por los efectos de nuevas tecnologías, lo que representa la contradicción conservador/predador.Intensificar también en los Centros de Salud, las actividades de Educación no formal, incorporando el uso intensivo del Vademecum de EBTs. Respecto de la Educación: la incorporación de la temática tanto en el grado como en el posgrado (Ambientación Curricular). Esta incorporación ayudaría a establece puentes entre los conocimientos básicos, los específicos y los clínicos con los contenidos de las disciplinas sociales que tanta tensión institucional han producido desde su incorporación en el Plan de Estudios de 1986. / The EBT are known since the beginning of mankind, its use is widespread and are considered hazardous to human and animal health. In this study they are located geographically and historically in their migration temporary space, combining them with the cultures of the peoples of each region. Regarding the EBT task focused on understanding their characteristics in their natural habitat as well as soil and climatic preferences. Morphophysiological its features, its toxicity and the relevant treatments were also reviewed. From the perspective environment / health, it was possible to study the peripheral health centers / Clinics Dental (CSP / DO) as they represent areas of risk regarding the use of technology-based firms and people in contact with these species (users, personal vocational , support staff, students) who will recognize to avoid falling into dangerous situations.The theoretical framework from which the study was conducted included: a) Georeferencing; b) epochal historical tour that spanned from archetypal design ideas from Antiquity to the territorial medieval ideas and these interventionist ideas of modernity; c) the study of the migration of EBT in American territory after the conquest, and the regulation of EBTS in America and particularly in Argentina.In the conceptualization, methodological aspects, the projection towards education and characterization of environmental health problems related to the axes of complex thought and Post-normal science are taken into account.For understanding the Interface Environment / Health Risk the founding concepts and Incertibumbre studied as well as the concepts of Geography Health Critical Geography derivatives, which allowed to know, analyze and incorporate environmental factors, particularly technology-based firms in health actions incorporated into the Strategies for Health Promotion and Prevention.The findings relate to three aspects: EBT; CSP: and Education. With regard to the conclusions EBT pointed to the decline of individuals belonging to different species by applying the model of industrial agriculture, the increasingly marked EBT in parks, boulevards, streets and avenues for their ornamental characteristics presence. In rural areas the answer to the disappearance of species has been growing technology-based firms in nurseries along with other ornamental, aromatic and use in food species. Policy advocacy level council for creating organic vegetable gardens in areas of the city, and make a diagnosis on the amount and location of the EBT, in order to develop prevention programs involving the neighbors.With respect to the CSP / DO include the disappearance of family gardens so residents source their products from commercial retailers, which proposes the creation of organic gardens on the grounds of the CPS and incorporate prevention strategies environmental control in the marketing and distribution of nutrients. It also reflects the concern to achieve the comfort associated with quality of life, sometimes to the detriment of the human environment while concerns about the effects of new technologies, representing the conservative / predator conflict.Also intensify in the health centers, the activities of non-formal education, incorporating intensive Vademecum of EBT.Regarding education: the incorporation of the theme in both the degree and postgraduate (Atmosphere Curriculum). This addition would help build bridges between basic knowledge, specific and clinicians with the contents of the social disciplines such institutional tension have occurred since its incorporation in 1986 Curriculum.

La malaltia de McArdle (glicogenosis tipus V), és la glicogenosis muscular més freqüent i està causada per la manca de la isoforma muscular de la glicogen fosforilasa. Els pacients són incapaços d’obtenir l’energia de les seves reserves de glicogen al múscul, i com a conseqüència, presenten intolerància a l’exercici amb fatiga prematura i contractures, a vegades acompanyada per rabdomiolisis i mioglobinuria. Actualment, no hi ha cap teràpia capaç de restaurar l’activitat de l’enzim en pacients, però el recent desenvolupat model murí de la malaltia de McArdle obre les portes a l’estudi de les conseqüències fenotípiques de la indisponibilitat del glicogen muscular, així com, a l’estudi de noves aproximacions terapèutiques per a aquest trastorn. Aquesta tesi doctoral s’ha basat en la caracterització fenotípica del model murí de la malaltia de McArdle, centrant tots els esforços en l’estudi de la regulació del metabolisme del glicogen pel que fa a la manca de la glicogen fosforilasa i la subsequent acumulació de glicogen, així com en el desenvolupament d’un model in vitro de la malaltia que imita l’abscència de la isoforma muscular de la glicogen fosforilasa i l’acumulacio de glicogen observada en el múscul esquelètic dels pacients amb la malaltia de McArdle. Utilitzant aquest model, hem demostrat l’eficiència del valproat de sodi, un inhibidor de les histones desacetilases, com a possible teràpia per a la malatia de McArdle, ja que hem observat la reexpressió de la isoforma cerebral de la glicogen fosforilasa i una reducció dosi-depenent en l’acumulació de glicogen després del tractament amb aquest fàrmac. A més, hem desenvolupat un test no invasiu, funcional i complementari per al diagnòstic de la malaltia de McArdle mitjançant la citometria de flux, que permet la detecció de l’expressió de la isoforma muscular de la glicogen fosforilasa en limfòcits T, sense necessitat de dur a terme una biòpsia muscular. / McArdle disease (glycogenosis type V), the most common muscle glycogenosis, is caused by inherited deficiency of the muscle isoform of glycogen phosphorylase. Patients are unable to obtain energy from their muscle glycogen, thus typically experience exercise intolerance with premature fatigue and contractures, sometimes accompanied by rhabdomyolysis and myoglobinuria. Currently, there is no therapy to restore the enzyme activity in patients, but the recently developed p.R50X/p.R50X knock-in McArdle mice opens the door to the study of the phenotypic consequences of muscle glycogen unavailability, as well as, to the evaluation and testing of new therapeutic approaches for this disorder. The main goal of this PhD thesis was to deepen into the phenotypic characterization of the murine model of McArdle disease, focusing our efforts on the study of the regulation of glycogen metabolism from a glycogen phosphorylase deficiency and the subsequent high glycogen content in the skeletal muscle cell, as well as, the development of an in vitro model of the disease that mimics the absence of the muscular isoform of glycogen phosphorylase, and subsequent glycogen accumulation observed in skeletal muscle from McArdle patients. Using the in vitro model, we demonstrated the efficacy of sodium valproate, an inhibitor of histone deacetylase, as a potential therapy for McArdle disease, thus we observed the re-expression of the brain isoform of glycogen phosphorylase and a dose-dependent reduction in glycogen accumulation. In addition, we developed a non-invasive, functional and complementary test for the diagnosis of McArdle disease by flow cytometry, which allows the detection of muscle isoform of glycogen phosphorylase expression in T lymphocytes, without the need to perform a muscular biopsy.

El transportador de melibiosa d'Escherichia coli (MelB) pot utilitzar l'energia electroquímica tant de H+, Na+ o Li+ per transportar la melibiosa a l'interior de les cèl·lules en contra del seu gradient de concentració. La MelB és una proteïna de 473 aminoàcids disposats en 12 hèlices transmembrana, amb els extrems N- i C-terminal situats al costat citoplàsmic. Mitjançant l'ús de mètodes espectroscòpics i bioquímics, hem analitzat el paper d'alguns aminoàcids en el bucle 7-8/final d'hèlix VII, que conté diversos aminoàcids aromàtics altament conservats, així com dos residus carregats negativament. Aplicant tècniques de mutagènesi, es van obtenir mutants individuals en què cada aminoàcid s'ha canviat a cisteïna excepte Ser-259, que també es va canviar a alanina. L'espectroscòpia de fluorescència va mostrar que els mutants dels aminoàcids conservats Tyr-256, Tyr-257, Phe-258 i Tyr-260 no uneixen substrats, i els espectres de diferència d'infrarojos de Y256C i Y260C van confirmar l’absència d’unió al substrat. Simulacions de dinàmica molecular van mostrar que aquests residus aromàtics formen part d'un bloc d’interaccions hidrofòbiques que jugaria un paper destacat en el mecanisme de transport. D'altra banda, els espectres de fluorescència i de diferència d’infraroig van demostrar que el mutant Cys del residu Asp-266 i del restant aminoàcid aromàtic del bucle 7-8 Phe-268 són capaços d'unir sodi i melibiosa en una forma semblant a la MelB nativa (Cless). Altres mutants de cisteïna (S259C, S259A, V261C, G263C, D264C, A265C i L267C) del bucle 7-8/final d'hèlix VII mostren una capacitat d'unió similar a Cless. Aquests resultats suggereixen que els aminoàcids conservats Tyr-256, Tyr-257, Phe-Tyr-258 i 260 tenen un paper estructural important en el mecanisme de transport de la MelB. / The melibiose transporter from Escherichia coli (MelB) can use the electrochemical energy of either H+, Na+ or Li+ to transport the melibiose to the cell interior against its concentration gradient. MelB is a protein of 473 amino acids arranged in 12 transmembrane helices, with the N- and C-terminus located in the cytoplasmic side. By using spectroscopic and biochemical methods, we have analyzed the role of some amino acids in the loop 7-8/end of helix VII, which contains several highly conserved aromatic amino acids as well as two negatively charged residues. Applying mutagenesis techniques, we obtained single mutants in which each amino acid has been changed to cysteine except Ser-259 also changed to alanine. Fluorescence spectroscopy showed that mutants of the conserved amino acids Tyr-256, Tyr-257, Phe-258 and Tyr-260 did not exhibit substrate binding, and the infrared difference spectra of Y256C and Y260C also showed no substrate binding. Molecular dynamics simulation experiments pointed out that these aromatic residues make part of a hydrophobic lock that would play a significant role in the transport mechanism. On the other hand, infrared difference and fluorescence spectra demonstrated that the Cys mutant of Asp-266 and the remaining aromatic amino acid of loop 7-8 Phe-268 are able to bind sodium and melibiose in a similar way as the wild type MelB (Cless). Other cysteine mutants (S259C, S259A, V261C, G263C, D264C, A265C and L267C) of the loop 7-8/end of helix VII show similar binding capacity as Cless. These results suggest that the conserved amino acids Tyr-256, Tyr-257, Phe-258 and Tyr-260 have an important structural role in the MelB transport mechanism.

En un periodo de tiempo determinado, solamente una fracción de la cantidad total de una sustancia química presente en la columna de agua o en el sedimento está en forma bioaccesible o biodisponible. Por otra parte, aun cuando la fracción disuelta de un contaminante puede ser muy baja y a veces indetectable, una exposición muy larga puede dar lugar a su acumulación por parte de los organismos. Esta cuestión es especialmente relevante para los contaminantes hidrofóbicos, que tienden a persistir en el ambiente uniéndose a las partículas de sedimento y a ser acumulados por la biota. Una determinación precisa del riesgo asociado a la presencia de estos contaminantes en el medio acuático debe partir de medidas que tengan en cuenta su disponibilidad espacial y temporal para los seres vivos en cada circunstancia. La tesis se enmarca en este contexto y se centra en dos grupos de contaminantes haloaromáticos: el histórico pesticida diclorodifeniltricloroetano (DDT) y sus productos de transformación (DDX, en conjunto) y los retardantes de llama difeniléteres polibromados (PBDE), incluidos más recientemente en la legislación. El objetivo general era el desarrollo y aplicación de métodos analíticos con los que medir sus concentraciones en las distintas fases o compartimentos del medio acuático que fuesen representativas exposición real de los organismos vivos. En la primera parte de la tesis, se empleó una técnica moderna para la extracción cuantitativa en sedimento y en peces, adecuada a los requisitos normativos actuales de exhaustividad para la vigilancia de contaminantes. Para ello, se optimizó un método analítico mediante extracción selectiva con líquidos presurizados (SPLE) acoplada a cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS) que permitió realizar una extracción y purificación simultánea de las muestras con una reducción importante del tiempo de análisis, la manipulación de la muestra y el uso de disolventes frente a métodos tradicionales. Los métodos optimizados fueron aplicados para el análisis de PBDE y DDX en muestras de sedimentos y peces procedentes de distintos puntos de la costa peninsular y en la cuenca del río Ebro. La metodología desarrollada permitió, además, la detección en estas muestras de hexabromociclododecano (HBCD), un retardante de llama que comenzaba a utilizarse como sustituto de los PBDE y cuya presencia en el medioambiente apenas había sido descrita en ese momento. El análisis de las muestras demostró las diferencias relativas con que los peces acumulan cada uno de los analitos respecto a sus cantidades en el sedimento. Posteriormente, se evaluaron dos tipos de técnicas biomiméticas que utilizan una fase sustituta para cuantificar el contaminante bioaccesible y bioacumulable en el medio. En primer lugar, la extracción exhaustiva de los contaminantes presentes en los sedimentos realizada mediante el método de SPLE fue comparada con la extracción acuosa con Tenax®, lo que permitió cuantificar la fracción susceptible de pasar a la fase disuelta en periodos concretos de tiempo o fracción bioaccesible. La existencia de fracciones residuales de contaminante que mantienen asociados a la fase particulada de manera casi irreversible, diferentes según los analitos, es una de las causas que contribuyen a la formación de los patrones diferenciales entre biota y sedimento. Por último, dentro de la línea de trabajo de técnicas biomiméticas, se evaluó la aplicabilidad de distintas versiones de un dispositivo de muestreo pasivo en fase experimental, el Chemcatcher®, capaz de acumular los PBDE y DDX disueltos en el medio y proporcionar una medida promediada en el tiempo. Los límites de detección obtenidos indican que este sistema podría ser apto para el monitoreo de estos contaminantes en cuerpos de agua muy contaminados como efluentes de depuradoras, pero no para determinar las concentraciones en que se suelen encontrar en aguas superficiales. / In a given period of time, only a fraction of the total amount of a chemical present in the water column or in the sediment is bioaccesible or bioavailable. In turn, even though the dissolved fraction of a contaminant may be very low, sometimes undetectable, a long exposure can lead to accumulation by the organisms. This issue is especially relevant for hydrophobic contaminants, as they tend to persist in the environment bound to sediment particles and to be accumulated by biota. The thesis is focused on two groups of pollutants haloaromatics: the historical pesticide dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and its transformation products, and the flame retardants polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), most recently included in legislation. The overall objective was the development and application of analytical methods by which to measure their concentrations in different phases or compartments in the aquatic environment that take into account the spatial and temporal availability for living beings. In the first part of the thesis, a modern technique for quantitative extraction from sediment and fish, adapted to current regulatory requirements of exhaustiveness for monitoring of pollutants, was used. In order to do so, an analytical method by selective extraction with pressurized liquids (SPLE) coupled to gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS) was optimized. Optimized methods were applied for the analysis of sediment and fish samples from different parts of the mainland coast and the Ebro river basin. The developed methodology also allowed detection of hexabromocyclododecane (HBCD), a flame retardant that was just beginning to be used as a substitute for PBDEs and whose presence in the environment had just been described in that time. Afterwards, two types of biomimetic techniques using a surrogate phase for measuring the bioavailable and bioaccumulative pollutant in the medium were evaluated. First, the exhaustive extraction of contaminants in the sediment carried by SPLE method was compared with the aqueous extraction with Tenax®, allowing to quantify the fraction susceptible of passing to the dissolved phase in specific time periods or bioaccessible fraction. Finally, within the line of work of biomimetic techniques, the applicability of different versions of an experimental passive sampling device, the Chemcatcher®, able to accumulate PBDEs and DDX dissolved in the medium and provide a time-averaged measure was assessed.

Tesi realitzada a l'Institut de Diagnosi Ambiental i Estudis de l'Aigua (IDAEA-CSIC) / En los últimos años, los contaminantes emergentes (ECs) están recibiendo una creciente atención debido a los efectos nocivos que suponen para los organismos vivos y al riesgo ambiental que representan. Existen una gran cantidad de productos considerados como ECs presentes en el medio ambiente acuático. En la presente tesis se han estudiado dos de estas familias, los ácidos perfluoroalquilados (PFAAs), compuestos antropogénicos, y las microcistinas (MCs), toxinas de origen natural. Los PFAAs son una familia de contaminantes orgánicos considerados como emergentes, persistentes y bioacumulables, que se transportan a largas distancias, se biomagnifican en la cadena trófica y pueden tener efectos nocivos inmediatos o a largo plazo sobre el medio ambiente y la salud humana. Por su parte, las MCs se producen como metabolitos secundarios en el interior de las células de las cianobacterias y están consideradas como hepatotóxicas. Debido a que la información actual que se dispone relativa a la presencia y eliminación en el medio acuático de estas dos familias de ECs es aun limitada, es de interés disponer de métodos de análisis rápidos y fiables que permitan su determinación con una elevada sensibilidad y selectividad. En este contexto, en esta tesis se han desarrollado metodologías analíticas de alto rendimiento, sensibles, selectivas y robustas para el análisis en agua de las dos familias de ECs. Por un lado, se han utilizado técnicas de extracción en fase sólida en línea, inyección directa e ionización por desorción por láser y asistida por la matriz (MALDI), que han permitido el análisis rápido, automatizado y sencillo, minimizando el tratamiento de la muestra y evitando posibles fuentes externas de contaminación y mejorando la eficiencia económica del análisis. Por otro lado, se ha estudiado, la potencialidad de la espectrometría de masas en tándem (MS/MS) y de alta resolución (HRMS) mediante métodos de LC-ESI-MS/MS (triple cuadrupolo), MALDI-TOF/TOF y LC-ESI-HRMS (Orbitrap-Exactive HCD) para la identificación y cuantificación fiable de los analitos. Estos métodos se han combinado y comparado poniendo de manifiesto sus ventajas, desventajas y su complementariedad. Los métodos desarrollados se han aplicado al estudio de la presencia de los analitos en muestras acuosas. Por un lado, se ha estudiado la presencia de PFAAs en aguas superficiales, subterráneas y tratadas y su eliminación en una estación de tratamiento de aguas potables (ETAP) que combina tratamientos convencionales y avanzados en líneas paralelas, lo que ha permitido el estudio de ambos tipos de tratamientos simultáneamente y a escala real. Los tratamientos que han resultado efectivos para la eliminación de los PFAAs en estudio han sido la filtración con carbón y la ósmosis inversa. Por otro lado, se ha estudiado la presencia de MCs en aguas superficiales y tratadas y se han caracterizado diversos cultivos y materiales de referencia de cianobacterias. Se ha trabajado con la muestra total de agua, analizando la fracción disuelta y sestónica independientemente y se han descrito las cianobacterias y variantes de MCs presentes. La presencia de las distintas floraciones y el potencial de las cianobacterias tóxicas en los embalses estudiados indican la necesidad de programas de vigilancia para evitar el riesgo para la salud humana y los animales. También se muestran los resultados de la monitorización de la presencia de MCs a la entrada y salida de una ETAP. Durante los años en que se ha controlado, no se ha observado la presencia de blooms y el tratamiento realizado en la ETAP ha sido efectivo para la eliminación de las MCs a niveles traza. Por su parte, la caracterización de cultivos de cianobacterias permite establecer las bases del desarrollo tecnológico y la producción de estándares analíticos de toxinas y materiales de referencia para la cuantificación e identificación individual de variantes de MCs y su utilización en estudios de validación y ejercicios de intercomparación. / Water pollution is a severe worldwide problem. In recent years, emerging contaminants (ECs) are receiving increasing attention due to their harmful effects on the environment and human health. This thesis has focused on two families of ECs: anthropogenic perfluoroalkyl acids (PFAAs), considered as persistent organic pollutants; and microcystins (MCs), a family of more than 94 natural toxins produced as secondary metabolites of cyanobacteria. The current available information on the presence and disposal into the aquatic environment of these two families of ECs is still limited. Accordingly, it would be interesting to have reliable and fast methods of analysis for their determination with high sensitivity and selectivity. In this regard, the mainly aims of this thesis were to study the potential of tandem (MS/MS) and high resolution mass spectrometry (HRMS) for reliable identification and quantitation and to develop high throughput analysis of PFAAs and MCs in water. Different MS methodologies by LC-ESI-MS/MS (triple quadrupole), MALDI-TOF/TOF and LC-ESI-HRMS (Orbitrap-Exactive HCD) have been developed and combined. On-line solid phase extraction, direct injection and matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) techniques have been allowed rapid, automated and simple analysis, minimizing sample treatment and avoiding possible external sources of contamination and improving economic efficiency analysis. Developed methods have been applied to the study of the presence of analytes in surface, ground and treated waters. PFAAs behaviour was studied in a drinking water treatment plant (DWTP) with conventional and advanced treatments in parallel lines, allowing the study of two types of treatments simultaneously in real scale. The results of monitoring the presence of MCs at the influent an effluent of other DWTP are also shown. The analysis of MCs was performed in whole water sample and the dissolved and sestonic fractions were analysed independently. The cyanobacteria species and MCs variants present in both fractions were described. Finally, different cyanobacteria cultures and reference materials have been characterised in order to provide the basis for technological development and production of toxins analytical standards and reference materials.