La presencia de compuestos orgánicos cada vez más tóxicos en las aguas residuales, especialmente provenientes de la industria, ha desafiado los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales. Por esta razón existe una clara necesidad de buscar nuevas técnicas emergentes las cuales pueden tratar los contaminantes orgánicos muy concentrados en agua o no biodegradables. Como no es posible utilizar un único método universal para destruir todos los compuestos orgánicos, se ha probado Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO), CWAO promovida por peróxido de hidrógeno, Wet Peroxide Oxidation and Oxidación de Fenton para eliminar compuestos aromáticos pertenecientes a diferentes grupos. Con este propósito un equipo de alta temperatura y alta presión ha sido diseñado y construido. Este equipo puede trabajar en un proceso tanto catalítico como no catalítico. El carbón activo, un material barato, ha sido utilizado como el catalizador heterogéneo (CWAO), mientras el sulfato de hierro ha sido empleado como un catalizador homogéneo (Oxidación de Fenton). Los compuestos estudiados fueron fenol, p-nitrofenol, anilina, nitrobenceno y sulfolano, porque son tóxicos y no biodegradable y al mismo tiempo son frecuentemente encontrados en los efluentes industriales. También se ha probado dos muestras de efluentes industriales reales provenientes de la producción de las resinas fenólicas. El peróxido de hidrógeno ha sido empleado como un oxidante, excepto en CWAO, donde se lo utilizó como un promotor, porque peróxido de hidrógeno es una excelente fuente de radicales hidroxilos muy oxidantes. En primer lugar, cada proceso ha sido probado con el fenol, como contaminante de referencia, para encontrar las variables de operación influyentes para la eficacia del proceso. El objetivo era no solo destruir el compuesto original, sino también convertirlo en dióxido de carbón y agua o al menos convertirlo en compuestos inocuos y fácilmente biodegradables. Posteriormente, el método ha sido también estudiado con otros compuestos. Se observó que es posible obtener la conversión completa para todos compuestos menos el nitrobenceno con el cual se obtiene la conversión máxima de 80% utilizando WPO. Sin embargo, para determinados compuestos se ha encontrado que algunos métodos presentaron desventajas, tales como problemas de corrosión en caso de sulfolano (WPO) o formación de un tapón en reactor en caso de CWAO con anilina sobre carbón activo. A pesar de esto, se puede proponer un método de tratamiento para cada compuesto. El peróxido de hidrógeno resultó ser un oxidante muy eficaz, así se encontró que el 100% de la cantidad estequiométrica de H2O2 era suficiente para mineralizar completamente todos los compuestos, excepto el nitrobenceno. El peróxido de hidrógeno también resultó ser un buen promotor de CWAO, aumentando considerablemente la eficacia del proceso. Cabe destacar que todos los métodos fueron estudiados siempre en el mismo equipo después de realizar pequeñas modificaciones. El método de la oxidación de Fenton en modo continuo, a 200ºC, empleando sulfato de hierro permite una eliminación similar (del 70%) de nitrobenceno al método WPO no catalítico a 550ºC (80%). Para los efluentes industriales reales las técnicas estudiadas han permitido obtener una conversión completa de fenol y la reducción de DQO por encima del 50%. Aunque esto no permite la completa mineralización, probablemente aumenta su biodegradabilidad. / The identification of more and more toxic organic compounds in wastewater, especially from industry, has challenged the conventional wastewater treatment methods. That is why there is a need to look for a new emerging technologies that can treat highly concentrated or non-biodegradable organic water pollutants. As it is impossible to use one universal method to destroy all the organic compounds, we have tested Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO), hydrogen peroxide promoted CWAO, Wet Peroxide Oxidation and Fenton's Oxidation to remove aromatic organics belonging to different groups. For this purpose high temperature and high pressure continuous reactor system was designed and constructed. This equipment can be used either for catalytic or noncatalytic process. An activated carbon, that is low cost material, was used as a heterogeneous catalyst (CWAO), while iron sulphate was employed as a homogeneous catalyst (Fenton's Oxidation). Phenol, p-nitrophenol, aniline, nitrobenzene and sulfolane were studied, because these compounds are toxic, mostly non-biodegradable and at the same time, they are commonly found in industrial effluents. Also two samples of real industrial effluents coming from phenolic resins production were tested. Hydrogen peroxide was used as an oxidant, except in CWAO, where it was used as a promoter. This is because hydrogen peroxide is an excellent source of highly oxidative hydroxyl radicals. Firstly, each process was tested for phenol in order to find the influence of operational variables on the process efficiency. The aim was not only to destroy the original compound, but also to convert it to gas carbon dioxide and water, or at least in much more innocuous compounds easily biodegradable. Than the method performance with other compounds was examined. Finally, there can be achieved the complete conversion for every compound except nitrobenzene with highest conversion of about 80% during WPO experiments. However, for some compounds certain methods exhibited drawbacks such as corrosion problems with sulfolane, and plugging in the reactor during CWAO of aniline over activated carbon. In spite of this for every compound a removal technique among the methods studied can be proposed. Hydrogen peroxide resulted to be efficient oxidant, as 100% of stoichiometric quantity of H2O2 was sufficient to mineralise completely all the compounds, except nitrobenzene. Also, hydrogen peroxide is efficient as promoter of CWAO, enhancing greatly process efficacy. It is also interesting that all the methods could be performed in the same equipment after slight modification of the system. And Fenton's oxidation in continuous system in temperature about 200ºC permits similar removal of nitrobenzene (70%) using iron sulphate (II), that during noncatalytic WPO when employing 550ºC (80%). Also for real effluents it was observed that the oxidation techniques studied permitted to obtain complete phenol conversion and COD reduction over 50%. Even if it does not allow a complete mineralisation of organic compounds more refractory that phenol present in the wastewater it can probably increase the biodegradability.

INTRODUCCIÓN: La lesión más incipiente que ha sido descrita en la patogénesis de la arteriosclerosis es la estría grasa. En este proceso los monocitos y los macrófagos juegan un papel muy importante. Los macrófagos no poseen receptores para las LDL negativas, sin embargo son capaces de reconocer las LDL modificadas a través del receptor scraveger. Ello provocará la entrada masiva de ésteres de colesterol en el interior de la célula, al no estar sujeta a ningún sistema de control, originando la formación de las células espumosas.De entre las diversas modificaciones que puede sufrir la partícula LDL, la oxidación es de todas ellas la más importante. Se ha podido comprobar un incremento en la susceptibilidad a oxidarse las LDL en pacientes con factor de riesgo coronario.OBJETIVOS: 1- Estudiar los niveles de peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en un grupo de población general y en sujetos con factores de riesgo coronario. 2- Estudiar los niveles de peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en pacientes hipercolesterolémicos. 3- Valorar las modificaciones de la peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en los pacientes hipercolesterolémicos tratados con probucol. 4- Estudiar los niveles de peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en pacientes diabéticos. 5- Estudiar los niveles de peroxidación lipídica en plasma en pacientes con obesidad mórbida. 6- Valorar los cambios en los niveles de peroxidación lipídica en plasma inducidos por una dieta muy baja e calorías. 7- Valorar los niveles de peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en relación a la edad y por último valorar los niveles de peroxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL en relación al consumo de tabaco.MATERIAL Y MÉTODOS : Se seleccionaron un total de ochenta y tres pacientes (37&#9794; y 46&#9792;) con edades comprendidas entre los veintitrés y los sesenta y cuatro años, que acudían a control a la Unidad de Lípidos y de Enfermedades Metabólicas del Hospital de "Sant Joan de Reus". Estos pacientes estaban afectos de hipercolesterolemia aislada (n=33), diabetes tipo II (n=25) y obesidad mórbida (n=25).Asimismo, se reclutaron un total de noventa y tres individuos de la población sana (58&#9794; y 35&#9792;) con edades comprendidas entre los diecisiete y los ochenta y ocho años. Para su posterior estudio fueron divididos en relación a la edad (menores de 30, entre 30 y 64 y mayores de 65), ellos a su vez fueron estudiados en relación a su hábito tabáquico.Se incluyeron hipercolesterolémicos con niveles de colesterol en plasma > 6.5 mmol/L y niveles de triglicéridos < 4 mmol/L. Fueron excluidos todos aquellos con procesos concomitantes con capacidad de alterar el perfil lipídico. Todos ellos fueron sometidos a tratamiento farmacológico con probucol 1g/día durante veinticuatro semanas. Se obtuvieron muestras sanguíneas en el periodo basal, a las doce y veinticuatro semanas del inicio del tratamiento.Las pacientes con obesidad mórbida fueron hospitalizadas durante un periodo de veintiún días, durante los cuales fueron sometidas a una dieta muy baja en calorías e hiperproteica (VLCD) (MODIFAST). Se obtuvieron muestras sanguíneas al inicio y al finalizar dicho periodo.Se elaboró una historia clínica y exploración física completa, se determinaron los valores lipídicos y las fracciones lipoproteicas así como los valores de peroxidación lipídica en plasma y en a fracción LDL a todos los individuos incluidos en el estudio.RESULTADOS: En los pacientes hipercolesterolémicos observamos un descenso significativo en los niveles de colesterol total y colesterol LDL (15 y 13%) y (14 y 10%) respectivamente tras las 12 y 24 semanas de haber iniciado el tratamiento (p<0.05 en comparación con los valores de la semana 0). El colesterol HDL también descendió (24 y 20%) de la semana 12 a la 24 semana de forma significativa (p<0.05 en relación a la semana 0). Se observó un descenso significativo de las sustancias que reaccionaban con el ácido tiobarbitúrico en plasma (26 y 40%) y en la fracción LDL (27 y 44%) respectivamente de la semana 12 a la 24 del tratamiento con probucol (p<0.05 en comparación a los valores obtenidos en la semana 0).En el grupo de pacientes diabéticos el nivel de colesterol en plasma fue de 5.28±0.82 y de triglicéridos 1.62±2.03, no apreciándose diferencias significativas en relación al grupo control de población sana. Sin embargo, los niveles de oxidación en plasma en diabéticos fue 6.89±1.53 y en el grupo control fue 5.14±1.74 (p<0.01), en la fracción LDL fue de 2.69±0.64 y 2.19±0.70 respectivamente (p<0.05).En el grupo de pacientes con obesidad mórbida normolipémicos observamos, al comparar el periodo de pre-dieta con el post-dieta, un descenso (p<0.01) en los niveles de colesterol, colesterol LDL y colesterol HDL. Los niveles de triglicéridos también descendieron (p<0.05). al comparar los niveles de oxidación en plasma en ambos periodos, vimos un descenso significativo (p<0.01).El grupo de población sana de mayor edad presentó niveles de colesterol en plasma y colesterol HDL superiores a los otros grupos de forma significativa (p<0.01) y (p<0.05) respectivamente. Los niveles de triglicéridos y colesterol LDL fueron superiores en el grupo de ancianos con una p<0.01 en relación a los otros dos grupos. Sin embargo, a nivel de la fracción LDL la oxidación fue mayor en el grupo de jóvenes con una p<0.01 en relación a los otros dos grupos. En el grupo de población sana no fumadora, los valores lipídicos fueron superiores a los fumadores aunque sin diferencias a excepción de los triglicéridos con una p<0.05. Al medir el nivel de oxidación en plasma vimos que este fue superior en el grupo de fumadores sin diferencias significativas, en cambio en LDL fue superior en este grupo con una p<0.01. De las diferentes correlaciones estudiadas solamente vimos una correlación positiva entre el colesterol plasmático y la oxidación en plasma en el grupo de varones fumadores y entre la edad y los niveles de oxidación en plasma y en la fracción LDL en el grupo de población sana. CONCLUSIONES: 1- Los sujetos con factores de riesgo vascular estudiados por nosotros, presentaron niveles de oxidación lipídica superiores al grupo control. 2- Los pacientes hipercolesterolémicos presentaron niveles de oxidación lipídica en plasma y en la fracción LDL superiores en un 33% y un 32% (p<0.01) al grupo control. 3- El tratamiento con probucol redujo los niveles de oxidación en plasma en un 42% y en un 36%, a nivel de las LDL (p<0.01), independientemente de su acción hipolipemiante. 4- Los pacientes diabéticos presentaron niveles de oxidación en plasma y LDL superiores en un 26% y un 19% (p<0.01) al grupo control. No se observó correlación entre los niveles de oxidación y la Hb A¹C. 5- En las pacientes obesas los niveles de oxidación lipídica descendieron tras la dieta de forma significativa (p<0.01). 6- Los individuos >65 años presentaron niveles de oxidación lipídica en plasma y en LDL superiores en un 35% y un 30% respectivamente a los sujetos de edad entre los 30-64 años. Los varones < 30 años, los valores de oxidación en plasma también fueron inferiores al grupo >65 años, aunque en LDL la oxidación fue superior. 7- Los varones fumadores presentaron niveles de oxidación lipídica en LDL, significativamente superiores al grupo de no fumadores en un 31%. En plasma estas diferencias no fueron significativas. / We have analysed the plasma and LDL oxidation susceptibility in individuals with and without the presence od cardiovascular risk factors. OBJECTIVES: To study the lipid peroxidation levels in plasma and LDL fraction in subjects with and without DHD risk factors: Hipercholesterolemia, Obesity, Diabetis, Odl age and Tabacco. To study the modification induced in the lipid peroxidation levels in plasma and LDL in hypercholesterolemia subjects after Probucol treatment and in obese subjects after a very low calory diet. SUBJECTES AND METHODS: Were recruited 83 patients attending to the metabolic Unit of Sant Joan Hospital (33 hypercholesterolemia, 25 diabetic, 25 obese). As control group were recruited 93 apparenty healthy individuals. A complete lipoprotein profile was determined by ultracentrifugation in them all. Thiobarbituric acid reacting substances were measured inn plasma and LDL fraction. In the hypercholesterolemia patients similar measurement were also carried out after 3 and 6 month if Probucol treatment. In the morbide obesity patients TBARS were analysed after 4 weeks on a very calory diet. RESULTS: Hipercholesterolemia patients had a higher concentration of TBARS both in plasma and LDL that the normalcholesterolemia subjects (7.69±2.19 vs 5.14±1.74 p<0.01, 3.19±1.07 vs 2.19±0.70 p<0.01). The TBARS values were normalized after Probucol treatment reaching the control group values (p<0.01 compared to basal values). Diabetic patients also had higher plasma and LDL oxidation values tham the control group (6.89±1.52 vs 5.14±1.74 p<0.01, 2.60±0.64 vs 2.19±0.70 p<0.05). In the morbid obesity woman group TBARS were higher tham in decreased after the diet period although remained higher tham in controls. The TBARS values were higher in the elderly subjects >65 years respect to the 30-64 years group (8.09±1.30 vs 5.14±1.74), 30-64 years group (8.09±1.30 vs 5.14±1.74 p<0.01, 3.07±0.54 vs 2.19±0.54 p<0.01). TBARS and age were lineally correlated r:0.6543 p<0.01, r:0.5923 p<0.01, when smokers were excluded. Smokers had higher TBARS in plasma and LDL oxidation concentration tham non smokers (6.72±1.73 vs 6.03±1.96, 4.0±1.15 vs 2.74±0.86 p<0.01). CONCLUSIONS: Hypercholesteolemia, diabetis, morbide obesity, smoking and ageing are associated to increased plasma and LDL oxidability. This could be a mechanism to explain the increased CHD risk associated the this conditions. Probucol and weight lose tend to correct the susceptibility to oxidation.

Els macròfags desenvolupen un paper clau en la formació de la lesió d'ateroma. Les LDL oxidades (LDLox) indueixen l'expressió de la adipocyte fatty acid-binding protein (FABP4) en els macròfags, fet que constitueix un dels desencadenants de l'evolució d'aquestes cèl·lules al fenotip de cèl·lula escumosa. Les LDLox són una font d'aldehids, que són els productes finals de l'oxidació dels àcids grassos poliinsaturats. El treball realitzat ha estat dissenyat per provar la hipòtesi de la participació dels aldehids en la inducció de l'expressió de FABP4 en macròfags. A causa del caràcter prooxidant d'aquestes espècies, s'ha avaluat si aquesta inducció podria relacionar-se amb el sistema antioxidant cel·lular dirigit pel factor de transcripció Nrf2. El treball experimental es va dur a terme amb monòcits de la línia cel·lular THP-1 que es van diferenciar a macròfags mitjançant èsters de forbol. Els aldehids apolars estudiats van ser el 2,4-decadienal (DDE) i l'hexanal. La valoració dels efectes sobre les expressions gènica i proteica de FABP4 es va realitzar per RT-PCR a temps real i western blot, respectivament. Ambdós aldehids van produir augments en l'expressió gènica i proteica de la FABP4 en els macròfags. L'estudi in silico del promotor de la FABP4 humana va revelar la presència d'un possible lloc antioxidant response element (ARE) per la unió de Nrf2 amb un elevat grau d'homologia amb la seqüència consens. L'assaig d'immunoprecipitació de la cromatina va confirmar al unió in vivo de Nrf2 a aquest lloc ARE. L'estudi de l'efecte dels aldehids sobre l'activació del factor de transcripció Nrf2 va evidenciar un comportament diferencial entre els dos compostos. El DDE augmentava la forma fosforilada i activa de Nrf2, mentre que l'hexanal no produïa cap efecte. Es va provar que en l'activació de Nrf2 produïda pel DDE estaven implicades dues de les principals vies de senyalització intracel·lular: PI-3k/Akt i ERK-MAPK. Considerant els resultats obtinguts, podem suggerir un nou paper de la via Nrf2-ARE com a desencadenant de la formació de cèl·lules escumoses a través de la inducció de FABP4 en resposta a l'oxidació. Aquests resultats proposa la via de Nrf2 com a nova diana per la intervenció terapèutica dirigida a la prevenció i el control del desenvolupament de l'aterosclerosi. / Macrophages play a crucial role in the development of atherosclerosis. It has been shown that oxidized LDL (oxLDL) induces adipocyte fatty acid-binding protein (FABP4) in human macrophages, which constitutes one of the major contributors to foam cell formation. oxLDL is a source of apolar aldehydes formed as end-products of polyunsaturated fatty acid oxidation in LDL. This thesis has been designed to study the hypothesis that apolar aldehydes participate in the induction of FABP4 expression in human macrophages. According to the prooxidant nature of these species, we have assessed whether FABP4 expression could be related to the cellular antioxidant system leadered by the transcription factor Nrf2. The experimental procedure was mainly performed by using human monocytic leukemia THP-1 cells which were differentiated to macrophages through a 72-hour phorbol ester treatment. 2,4-decadienal (DDE) and hexanal were the two apolar aldehydes studied. Reverse transcription and real time-PCR (RT-rtPCR) and Western blotting were used to assess FABP4 mRNA and protein expression, respectively. Both aldehydes produced a markedly increase in FABP4 expression at mRNA and protein levels. In silico analysis of human FABP4 promoter revealed the presence of a putative antioxidant response element (ARE) where Nrf2 could bind. This putative binding site had a high matrix similarity score with the consensus sequence. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay using an Nrf2-specific antibody confirmed the in vivo binding of Nrf2 to this ARE found in human FABP4 promoter. The assessment of the effect of the two aldehydes on Nrf2 activation evidenced a differential behaviour between DDE and hexanal. Whereas DDE increased nuclear phosphorylated Nrf2 levels, hexanal showed no effect. We observed that two of the major intracellular signal transduction pathways, PI-3k/Akt and ERK-MAPK, are implicated in DDE-induced Nrf2 activation. According to our results, we propose a novel role of Nrf2-ARE pathways as a triggering step on foam cell formation mediated by FABP4 induction in response to oxidation. These results open new therapeutic targets addressed to control arteriosclerosis development.

The main objective of this work was to test the efficiency of wet oxidation processes when treating several types of aqueous wastes. On one side its performance for the abatement of chloro-organic aromatic toxic pollutants, such as 4-chlorophenol and 2,4-dichlorophenol has been studied. On the other hand, wastewater from pulp and paper mills, which has been reported to be an indirect source of entry of chlorophenols in the aquatic environment, has been investigated. More in detail, it has been taken as feed stream for the wet oxidation unit in order to investigate whether this type of waste streams can be treated by this technology or not. Regarding Chlorophenols, special attention was drawn to the degradation of 4-chlorophenol by means of wet oxidation and wet peroxide oxidation. This aromatic compound was taken into investigation due to its harmful properties against the environment and due to its wide presence in the environment. Once it was clear that it could be degraded by these technologies, a research focused on the influence of the operating conditions in the result of the oxidation was carried out. The influence on the wet peroxide oxidation and wet oxidation reactions of the following parameters, initial concentration of the pollutant, temperature and amount of oxidizing agent (oxygen or hydrogen peroxide depending on the process) has been taken under study. The identification and quantification of the intermediate compounds involved in the wet oxidation of 4-chlorophenol, together with a suggested mechanistic pathway, allowed the obtaining of a kinetic model, which appeared to be a useful tool for the prediction of these compounds throughout the reactions. The evolution of the free chlorine released to the solution from the degraded chlorophenol was also a useful tool when determining the kinetic pathway of the reaction.Another objective of the work comprised the investigation of the variations of the biodegradability of the samples during the process. The knowledge of evolution of this parameter during the wet oxidation was thought to be of major importance, since high biodegradability enhancements allow the combination of a wet oxidation unit with a biological post-treatment, which is an effective and inexpensive technology to couple the oxidation. The establishment of a comparison between wet oxidation and the wet peroxide oxidation for the removal of 4-chlorophenol was investigated as well. Concerning wastewaters from pulp and paper mills, debarking and termo-mechanical pulp process wastewater have been treated by wet oxidation. Both waters were concentrated before oxidation in order to favor the economy of the process. Debarking wastewater was concentrated by evaporation and pulp process water by nanofiltration. The influence of the operating conditions, such as temperature and partial pressure of oxygen, on the results achieved at the end of the wet oxidation were studied and evaluated in order to find the optimum working conditions for each type of wastewater. Special attention was drawn to the evolution of Lipophilic Wood Extractive Compounds throughout the reactions. In addition, kinetic models suggested in the literature were tested to find a suitable one, which allowed the prediction of for instance, the organic load, over the duration of the reactions. Due to the fact that wet oxidation is more economically viable when the initial waste stream is highly concentrated, a final chapter dedicated to a emerging technique, i.e., membrane technology has been included in this thesis. An investigation regarding the parameters affecting its performance, as well as the general aspects of the process has been conducted.

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L'obesitat és una malaltia crònica que es caracteritza per una acumulació ectòpica excessiva de greix associada a la inflamació del fetge i del teixit adipós. A més és el principal factor de risc pel desenvolupament de malalties com la diabetis tipus 2 o malalties cardiovasculars. En els darrers temps, degut a la ingesta de dietes enriquides en greixos i al sedentarisme l'obesitat i el sobrepès han adquirit dimensions de pandèmia, fins el punt que la OMS l'ha etiquetat com l'epidèmia del segle XXI on mil milions de persones en tot el món pateixen algun tipus de sobrepès i uns 300 milions de persones es consideren que són obeses com a conseqüència de la sobrenutrició o sobrealimentació permanent en els països industrialitzats.El fetge és l'òrgan responsable de mantenir la homeostasi energètica de tot l'organisme i responsable en gran part del metabolisme de la glucosa i del metabolisme lipídic. A més, el fetge juga un paper fonamental en el desenvolupament de l'obesitat i en la desregulació metabòlica conseqüent. Nombrosos estudis han descrit l'acumulació d'espècies derivades d'àcids grassos en el fetge com a causants dels problemes associats a l'obesitat, ja sigui degut a una aportació excessiva de lípids o a una fallada en l'oxidació. En els individus obesos tot i tenir alts nivells de greix presenten una oxidació d'àcids grassos disminuïda. Per això, en aquesta tesi s'ha estudiat si un augment en l'oxidació d'àcids grassos en el fetge a llarg termini és capaç de reduir l'acumulació lipídica i per tant disminuir l'obesitat ens diferents models d'animals obesos. Per dur a terme aquest objectiu s'ha avaluat l'efecte de la sobreexpressió de la carnitina-palmitoïltransferasa (CPT) 1A, que és l'enzim responsable del control del transport d'àcids grassos en el mitocondri per ser oxidats, mitjançant l'administració de virus adenoassociats (AAVs). Els AAVs són una molt bona eina per utilitzar com a teràpia gènica per la seva capacitat d'expressar els gens que introdueixen durant llargs períodes de temps i per la resposta pràcticament nul·la del sistema immunitari de l'organisme el qual infecten. Els resultats presentats en aquesta tesi demostren que la sobreexpressió de la CPT1A i d'una forma mutada de CPT1A (CPT1AM), insensible al seu inhibidor fisiològic el malonil-CoA, és suficient per augmentar l'oxidació d'àcids grassos en el fetge, reduir l'acumulació lipídica i la inflamació en el fetge i en el teixit adipós. Per tan, la sobreexpressió de la CPT1A i en un major grau la CPT1AM protegeix a l'organisme enfront l'obesitat i els seus problemes associats. Aquests resultats obren un ventall de possibilitats en la recerca de noves teràpies gèniques contra l'obesitat. / Obesity-induced insulin resistance is associated with both ectopic lipid deposition and chronic, low-grade adipose tissue inflammation. Despite their excess fat, obese individuals show lower fatty-acid oxidation (FAO) rates. This has raised the question of whether burning off the excess fat could improve the obese metabolic phenotype. Here, we used human-safe non-immunoreactive adenoassociated viruses (AAV) to mediate long-term hepatic gene transfer of carnitine palmitoyltransferase 1A (CPT1A), the key enzyme in fatty-acid &#946;-oxidation, or its permanently active mutant form CPT1AM, to high-fat diet-treated and genetically obese mice. High-fat diet CPT1A- and, to a greater extent, CPT1AM-expressing mice showed an enhanced hepatic FAO which resulted in increased production of CO2, ATP and ketone bodies. Notably, the increase in hepatic FAO not only reduced liver triacylglyceride content, inflammation and ROS levels but also affected systemically to decrease epididymal adipose tissue weight and inflammation and to improve insulin signaling in liver, adipose tissue and muscle. Obesity-induced weight gain, increase in fasting blood glucose and insulin levels, and augmented expression of gluconeogenic genes were restored to normal only 3 months after AAV treatment. Thus, CPT1A- and, to a greater extent, CPT1AM-expressing mice were protected against obesity-induced weight gain, hepatic steatosis, diabetes and obesity-induced insulin resistance. In addition, genetically obese db/db mice that expressed CPT1AM showed reduced glucose and insulin levels, and liver steatosis. A chronic increase in liver FAO improves the obese metabolic phenotype, which indicates that AAV-mediated CPT1A expression could be a potential molecular therapy for obesity and diabetes.

Up until relatively recently, the discharging of waste in the environment was the way of eliminating them, until the auto-purifying capacity of the environment was not sufficient. The permitted levels have been vastly exceeded, causing such environmental contamination that our natural resources cannot be used for certain uses and their characteristics have been altered. The main problem stems from waste coming from industry and agriculture, despite the fact that the population also plays an important role in environmental contamination. Phenols, pesticides, fertilizers, detergents, and other chemical products are disposed of directly into the environment, without being treated, via controlled or uncontrolled discharging and without a treatment strategy.In this general context, it is very clear that the strategy to continue in the search of solutions to this problem that every day presents a sensitive growth, mainly in the developing countries, will be guided to two fundamental aspects:- The development of appropriate methods for contaminated drinking, ground, and surfaces waters, and mainly- The development of appropriate methods for wastewaters containing toxic or non-biodegradable compounds.This thesis is focused in the second of these aspects. In this sense, it has been deepened in the treatment of organic compounds in aqueous solution by means of advanced oxidation processes (AOP), in the search of their elimination or transformation into more biodegradable compounds.The experimental work has been divided into four chapters. First part (chapter 3) is focused on the kinetic study of Fenton process for what two model compounds have been chosen: phenol, as reference (model compound widely studied) and an aromatic non-biodegradable compound, nitrobenzene.The second part (chapter 4) addresses to the optimisation of some treatment processes, such as photo-Fenton, H2O2/UV and Fe3+/UV-vis using different sources of artificial light and sunlight. The experimental work of this chapter was divided into two parts. In the first one, experiments were performed at laboratory scale at the University of Barcelona. In the second one, experiments in pilot plants were carried out at the EPFL (Ecole Politechnique Federale de Lausanne, Switzerland) and at the Plataforma Solar de Almería, Spain. The experimental results showed that the photo-Fenton process was the most effective method in the mineralization of the treated solutions. It is very important to stand out that it was more effective when solar light was used as radiation source.Chapters 5 and 6 represent an application of the treatment methods used in chapter 4, in which their influence on the biodegradability of an organic chloride compound (DCDE) and of waters coming from a textile industry was studied. For this final part of the thesis, the experimental work was carried out at the University of San Diego (San Diego, USA) and at the EPFL (Lausanne, Switzerland), respectively. In the case of water solutions of DCDE, H2O2/UV process was used as pre-treatment method to obtain oxidized solutions of 25, 50, 75 and 100% DCDE degrdation. After applying different biodegradability tests, it was observed that, as the percentage of oxidation increased, it increased the biodegradability of the treated solution, thus demostrating the effectiveness of the pre-treatment. In the case of treated textile wastewaters, a strategy was put in practice to obtain a general vision when it facing the case industrial wastewaters. When applied to the textile water under study, it was found that the photo-Fenton process should be used as post-treatment step of a biological process.

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La gran eficiència, selectivitat i les condicions suaus exhibides per les reaccions que tenen lloc al centre actiu de les metal·looxigenases són la font d'inspiració per la present dissertació. Amb l'objectiu de dissenyar catalitzadors d'oxidació eficients hem fet ús de dues estratègies: la primera consisteix en el disseny de complexos amb baix pes molecular inspirats en aspectes estructurals de la primera esfera de coordinació del centre metàl·lic d'enzims de ferro i de manganès. Aquests complexos s'han estudiat com a catalitzadors en l'oxidació selectiva d'alcans i d'alquens fent servir oxidants "verds" com ara l'H2O2. La segona estratègia està basada en l'ús de la química supramolecular per tal de desenvolupar estructures moleculars auto-acoblades amb la forma i les propietats químiques desitjades. Concretament, la construcció de nanocontenidors amb un catalitzador d'oxidació incrustat a la seva estructura ens permetria dur a terme reaccions més selectives, tal com passa en les reaccions catalitzades per enzims. / The high efficiency, selectivity and mild conditions exhibited by the reactions that take place in the active site of metallooxygenases are the source of inspiration of the present dissertation. With the aim of designing efficient oxidation catalysts, we make use of two different strategies: the first one is the design of low molecular weight complexes inspired by structural aspects of the first coordination sphere of the metal active site of non-heme iron and manganese enzymes. These complexes are studied as catalysts for the selective oxidation of alkanes and alkenes using green oxidants such as H2O2. The second strategy is based on the use of supramolecular chemistry to develop self-assembled molecular structures with desired shape and chemical properties. Particularly, the construction of cavity-containing 3D nanovessels with an oxidation catalyst embedded in their structures would allow us to perform more selective reactions, analogously to the reactions catalyzed by enzymes.

La nostra proposta ha profunditzat per primera vegada en l’estudi de les lipoproteïnes d’alta densitat (HDL) en la infecció pel virus de la immunodeficiència humana (VIH), i hem determinat la seva implicació en el curs de la infecció i en el desenvolupament de l’arteriosclerosi amb la finalitat de dissenyar noves estratègies terapèutiques. Els nostres resultats mostren com l’estat inflamatori i oxidant persistent associat a la infecció té un paper central en l’aparició d’alteracions metabòliques i el desenvolupament d’aterosclerosi en aquests pacients. Concretament, utilitzant tècniques cromatogràfiques i proteòmiques, mostrem com la presència anòmala de gammaglobulines, molècules pro-inflamatories i reactants de fase aguda en el plasma d’aquests pacients indueixen la modificació del metabolisme, composició i distribució de les partícules HDL, suggerint que la monitorització de les partícules HDL en aquests pacients no ha d’estar basada únicament en la determinació de la concentració del contingut de colesterol, sinó que ha d’incloure la determinació d’altres paràmetres associats a la qualitat, i per tant, a la funcionalitat, de les partícules HDL. / Our proposal has explored for the first time the effect of human immunodeficiency virus (HIV)- infection on high-density lipoprotein (HDL) particles, and we determined their involvement in the course of infection itself and the development of atherosclerosis in order to design novel therapeutic strategies. Our results show how the chronic oxidant and inflammatory status associated with infection plays a central role in the onset of metabolic disorders and the development of subclinical atherosclerosis in these patients. Concretely, using both, chromatographic and proteomic techniques, we observed how the increased levels of gammaglobulin, pro-inflammatory molecules and acute phase reactants in the plasma of these patients induced metabolism alterations and modifications on the distribution and composition of HDL particles, suggesting that the monitoring of HDL particles in these patients should not be only based on the determination of the concentration of cholesterol content, but must include the determination of other parameters associated with particle quality, and therefore the functionality, of HDL particles