Els peixos carnívors estan adaptats a la utilització d'elevades quantitats de proteïnes. Aquestes són el component essencial de la seva dieta natural. D'altra banda, els peixos carnívors presenten una certa intolerància a la glucosa, ja que tenen una baixa capacitat per aprofitar els carbohidrats de la dieta. Aquesta característica queda reflectida en l'elevada hiperglicèmia postprandial que s'observa en alimentar els peixos carnívors amb dietes d'elevat contingut en carbohidrats. Pel que fa a la producció de peixos en cultiu, dietes d'elevat contingut en proteïnes resulten en un increment del cost de producció, així mateix condueixen a problemes ecològics. L'alliberament, junt amb excretes, d'elevades quantitats d'amoni condueixen a l'eutrofització de les aigües. D'altra banda, la necessitat de proteïnes per a la preparació de pinsos, està produint a nivell global una creixent esquilmació de les espècies d'origen marí.La glucoquinasa (GCK) és un l'enzim que participa en la primera reacció de la glucòlisi fosforilant la glucosa a glucosa -6- fosfat. És un enzim essencial per al manteniment de la homeòstasi de la glucosa. Regula un dels cicles substrat clau de les vies glucòlisi/gluconeogènesi. Inicialment, una de les hipòtesi que s'havia suggerit per explicar la baixa utilització de la glucosa pels peixos carnívors, era l'absència d'activitat GCK en fetge d'aquestes espècies. El clonatge i posterior expressió del cDNA que codifica per a la GCK hepàtica d'orada (Sparus aurata) ha permès demostrar la seva existència i funcionalitat en peixos carnívors. Estudis recents han demostrat que l'expressió de la GCK d'orada i d'altres espècies de peixos carnívors està regulada en funció de les condicions nutricionals, tals com: estats de dejuni-realimentació, restricció energètica, composició de la dieta o regulació postprandial. Aquests estudis permeten descartar, per tant, la hipòtesi que suggeria l'absència de la GCK en fetge de peixos com a causa de la intolerància d'aquests animals a la glucosa.Per tal d'aprofundir en les bases moleculars que regulen el metabolisme de carbohidrats en peixos carnívors, ens vam plantejar l'estudi de la regulació de l'expressió del gen GCK en fetge d'orada. Específicament ens vam proposar clonar i caracteritzar el promotor d'aquest gen. La realització d'experiments de transfecció transitòria i assajos de retardació en gel ens han permès determinar que els factors de transcripció SREBP-1a, Sp1 i Sp3 estan implicats en la regulació transcripcional de GCK. Mitjançant diferents experiments, hem demostrat que SREBP-1a és un factor de transcripció que pot ser molt important en l'activació transcripcional de gens que codifiquen per enzims clau en el metabolisme de carbohidrats. A més de l'efecte observat com a activador de la GCK hepàtica d'orada, hem detectat que SREBP-1a també transactiva el promotor de la 6-fosfofructo-2-quinasa/fructosa-2,6-bifosfatasa (PFKFB1) de fetge d'orada, enzim clau en la regulació de les vies glucòlisi-gluconeogènesi.Així mateix, ens vam proposar estudiar els processos moleculars que condueixen a l'activació transcripcional de GCK a través d'insulina. El factor de transcripció Sp1 actua com a mediador de l'acció de la insulina sobre l'expressió de la GCK hepàtica d'orada.D'altra banda, altres resultats obtinguts ens suggereixen que la localització subcel·lular de la GCK hepàtica d'orada podria estar regulada per una proteïna homòloga a la proteïna reguladora de la GCK (GKRP) de mamífers. / Carnivorous fish have poor ability to use dietary carbohydrates and control blood glucose levels. Compared with mammals, these animals show prolonged hyperglycemia after a glucose load or when feeding on high carbohydrate diets. The relative inability of carnivorous fish to use carbohydrates has being reported as being due, in part, to absence of glucokinase (GCK) activity in the liver. The cDNA coding for GCK was isolated from piscine liver and the functionality of the fish GCK was shown. We showed that gilthead sea bream (Sparus aurata) tolerates partial replacement of dietary protein by carbohydrates through a mechanism that involves modulation of the hepatic expression of key enzymes in intermediary metabolism. The expression of GCK is strictly regulated at the transcriptional level by hormonal and nutritional status. To study the mechanism underlying the transcriptional regulation of GCK expression in this species, we isolated the promoter region of S. aurata GCK, and showed that transcription factor Sp1 enhances GCK transcription through binding to a Sp box. Furthermore we provided the evidence that the Sp1/Sp3 ratio in the liver may mediate the insulin regulation of GCK transcription. In this regard, the participation of Sp1 as an effector of insulin signaling pathways is a topic of rising interest. We demonstrated that SREBP-1a binds and transactivates the S. aurata GCK promoter and presented evidence suggesting that Sp1, rather SREBP-1a, mediates insulin-dependent simulation of GCK transcription, and addressed the involvement of Sp1 in insulin-dependent activation of GCK transcription.

The discipline of ecology is habitually divided up into a whole range of different specialities, and this thesis forms part of what is commonly known as "community ecology" (Diamond and Case 1986). To be more precise, my work has centred on the degree to which the trophic relationships that exist between the organisms constituting a food web govern the structure and dynamics of the communities they form. I approached the subject from an experimental point of view and all the work was carried out in the field by means of what are referred to as "natural experiments", with all the advantages and disadvantages that this supposes. The chosen ecosystem was the coastal marine benthos or, to be more specific, rocky infralittoral communities, a propitious place in which to work since this setting has seen the production of some highly important contributions to community ecology, above all in the development of experimental techniques (review by Castilla 2000).Owing to the existence of previous investigations, my work, strictly speaking, does not break any new ground, since the subject matter has already been well studied in other oceans (see Castilla 2000 for a revision). Paradoxically, the Mediterranean, them cradle of the natural sciences (Aristotle, 350 BC) and home to the invention of scuba diving by Gagnan and Cousteau in 1944, has generally not been witness to any of the most important advances in experimental benthic science. Whilst not wanting to question the universality of discoveries regarding benthic communities made in other waters, it can surely not be an excessive precaution to attempt to understand the way regional peculiarities - the Mediterranean is a very singular sea in many ways (Margalef 1985) - affect general principals.One highly significant way in which benthic experiments in the Mediterranean are playing a part in current debate is the role that marine reserves or protected marine areas (PMAs) can be expected to play as management tools in ecosystems adversely affected by human action. In this sense, my work shares a characteristic with many others: the use of marine reserves as experimental sites that can be compared with nearby unprotected zones in order to try and judge their worth.As a final reflection on the main object of study in my thesis it is worth remarking that the system under study relates on a trophic level macroscopic algae - the main primary producers in the phyto-benthos - to their herbivores, which in the coastal Mediterranean benthos are essentially a sea urchin (Paracentrotus lividus), a fish, the salema (Sarpa salpa), and a guild of omnivorous fish that include optional grazers of algae and predators on sea urchins. My study investigated the interactions taking place between all the actors in this complex community and not just the interactions occurring between a certain group of species, although inevitably, given its central position, the sea urchin Paracentrotus lividus has been the focal point of our efforts. As a means of simplifying, throughout this paper I often refer to the "triangle" 'algae-sea urchins-fish', which is described in more detail in Annex 1.I feel that my work has two main applications. Aside from any knowledge gained from the experimental study of the interactions within a complex community under natural conditions, our results have, firstly, a clear role to play in the management of coastal areas and biological conservation in general. It is known that high densities of sea urchins can cause a regression and a loss of diversity in algal communities (that can be compared to the effects of desertification on the biodiversity of forest ecosystems).Studying experimentally the mechanisms that regulate these interactions is a way of searching for valid management criteria. Secondly, we looked at the relevance of the role played by changes of anthropic origin such as eutrophication or overfishing in the proliferation of sea urchins and the regression of algal communities. / Dins el ventall d'especialitats en que s'acostuma a dividir l'ecologia, aquesta tesi s'enquadra en l'anomenada "ecologia de comunitats" (Diamond i Case 1986). Amb més precisió, el meu treball ha estat dedicat a investigar el grau en que les relacions tròfiques entre els organismes que formen una xarxa tròfica arriben a governar l'estructura i dinàmica de la comunitat que formen. L'aproximació es experimental i tot el treball s'ha realitzat al camp, basat en el que hom anomena "experiments naturals" amb les seves virtuts i inconvenients. L'ecosistema triat ha estat el bentos marí litoral, i en concret les comunitats de l'infralitoral rocós. Es tracta d'un marc de treball favorable, ja que aquest escenari ha produït algunes de les contribucions més importants a l'ecologia de comunitats, sobretot en el que fa al desenvolupament de la seva vessant experimental (revisat per Castilla 2000).A causa d'aquests treballs precedents, una part dels objectius del meu treball no és estrictament novedosa, ja que han estat molt estudiats en altres mars (veure Castilla 2000 per a una revisió). Paradoxalment tractant-se del mar que ha estat el bressol de les ciències naturals (Aristòtil, cap el 350 a.C.) i de la invenció de l'escafandre autònom per Gagnan i Cousteau el 1944, la Mediterrània ha quedat en gran mesura fora de l'àrea on han tingut lloc els avenços de l'ecologia bentònica experimental. Tot i que confíem en l'universalitat de les descobertes més sòlides de l'ecologia de comunitats bentòniques, mai serà una precaució excessiva per als ecòlegs copsar la forma en que les particularitats regionals (la Mediterrània es un mar en molts sentits singular; Margalef 1985) modelen aquests principis generals.A més, almenys en una part sí que les experiències d'ecologia bentònica mediterrànies participen de la més disputada actualitat, i és en el paper que hom pot esperar que realitzin les Reserves Marines o Àrees Marines Protegides (MPA's) com eines de gestió racional d'uns ecosistemes massa castigats per l'acció humana. En aquest sentit el meu treball comparteix amb molts altres que es realitzen actualment el tret d'utilitzar les Reserves Marines com un dels tractaments experimentals estudiats i, per comparació amb el que succeeix a les zones properes no protegides, tracta d'esbrinar els seus efectes.Per acabar de focalitzar el tema objecte de la meva tesi només cal afegir que el sistema estudiat és el que relaciona tròficament les algues macroscòpiques, com principals productors primaris del fito-bentos, amb els seus herbívors, que al bentos litoral mediterràni es poden simbolitzar en una espècie de garota de mar ("Paracentrotus lividus") i un peix ("Sarpa salpa"), i amb el gremi de peixos omnívors entre els que es compten opcionals pasturadors d'algues i depredadors de les garotes herbívores. L'estudi aborda les interaccions entre tots els elements d'una comunitat complexa, i no només d'algunes espècies selectes, encara que, pel seu paper central, la garota "Paracentrotus lividus" ha concentrat més esforços que la resta. Al llarg de la memòria i per simplificar, parlarem sovint d'aquest "triangle" algues-garotes-peixos, que es descriu amb més detalls en l'Annex 1.Crec que l'interès d'aquest treball pot ser doble. Més enllà del coneixement que pot aportar a l'Ecologia de comunitats l'estudi experimental de les interaccions d'una comunitat complexa en condicions naturals, els resultats tenen un clar interès aplicat per a la gestió dels litorals i per a la biologia de la conservació. És sabut que altes densitats de garotes poden provocar la regressió de les comunitats algals i una forta pèrdua de diversitat (que pot ser comparada als efectes de la desertització sobre la biodiversitat dels ecosistemes forestals). Estudiant experimentalment els mecanismes que regulen aquestes interaccions busquem aportar criteris vàlids per a la gestió. Un tema d'especial interès ha estat esbrinar quin paper han pogut jugar canvis d'origen antròpic, com els derivats de l'eutrofització o de la sobre-pesca, en la proliferació de les garotes i la regressió de les comunitats algals.

Sovint, la sistemàtica, basada principalment en caràcters morfològics, no es correspon amb els processos evolutius relacionats amb l'aparició dels grups d'organismes. En l'actualitat, la utilització de les dades moleculars es fa indispensable per a una revisió i millora de la classificació biològica de diversos organismes, com els peixos Acanthopterygii. A la sèrie Mugilomorpha la incongruència entre la taxonomia i la filogènia sorgeix de l'elevada semblança morfològica trobada per part dels seus membres. Pel que fa referència a la sèrie Atherinomorpha, la problemàtica principal resideix en determinar la seva proximitat evolutiva respecte a la sèrie anterior i en establir les relacions filogenètiques dins de la mateixa. Per tant, s'hi ha volgut estimar tant la divergència genètica dins de cada sèrie com inferir les relacions filogenètiques entre ambdues mitjançant la seqüenciació directa del DNA de les regions mitocondrials corresponents al tRNA-Phe, 12S rRNA, COI, cytb, tRNA-Thr, tRNA-Pro i regió control. / Often, systematics, based mainly on morphologic characters, does not correspond with the evolutionary processes related to the emergence of the groups of organisms. Nowadays, the utilization of molecular data turns indispensable to a revise and improve the biological classification of several organisms, such as Acanthopterygii fishes. In series Mugilomorpha, the incongruence between taxonomy and phylogeny arises from the high morphological similarity found between its members. Concerning series Atherinomorpha, the main problem lies in determining its evolutionary proximity in relation to series Mugilimorpha and in establishing the phylogenetical relationships inside itself. Therefore, both genetic divergence within each series and phylogenetical relationships between them have been wanted to estimate. For this reason, the direct sequencing of the mitochondrial regions corresponding to tRNA-Phe, 12S rRNA, COI, cytb, tRNA-Thr, tRNA-Pro and control region was achieved.

Before 1910, the fish assemblage of Banyoles Lake (Catalonia, Spain) consisted of: eel (Anguilla anguilla), Mediterranean barbel (Barbus meridionalis), freshwater blenny (Bennius fluviatilis), three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus), chub (Leuciscus cephalus), and (perhaps introduced long time ago) tench (Tinca tinca). Presently, two of these species, i.e., three-spined stickleback and tench, seem to have disappeared and the remaining native fish are uncommon, mostly eel and barbel / Abans de 1910, la comunitat de peixos de l’Estany de Banyoles constava de: anguila (Anguilla anguilla), barb de muntanya (Barbus meridionalis), bavosa de riu (Bennius fluviatilis), espinós (Gasterosteus aculeatus), bagra comuna (Leuciscus cephalus) i, potser introduïda antigament, tenca (Tinca tinca). Actualment, dues d’aquestes espècies (espinós i tenca) sembla que han desaparegut i les altres autòctones són poc abundants, sobretot l’anguila i el barb de muntanya. La comunitat està molt dominada per les espècies introduïdes: d’origen nord-americà, com ara perca americana (Micropterus salmoides), peix sol (Lepomis gibbosus), gambúsia (Gambusia holbrooki); o d’origen europeu, com gardí (Scardinius erythrophthalmus), madrilleta vera (Rutilus rutilus), carpa (Cyprinus carpio) i perca (Perca fluviatilis)

En aquest treball s'ha posat a punt el protocol per a l'obtenció d'adipòcits aïllats de truita irisada (Oncorhynchus mykiss) i d'orada (Sparus aurata). Les preparacions obtingudes van mostrar una viabilitat adequada que va permetre l'estudi de la lipòlisi i la captació de glucosa. La lipòlisi, mesurada com l'alliberació de glicerol en el medi va augmentar proporcionalment amb el temps d'incubació i la concentració cel.lular. El següent objectiu fou estudiar la regulació nutricional i el paper de la insulina i el glucagó sobre la lipòlisi dels adipòcits per amdues espècies. A més, en el cas de l'orada es va analitzar el paper de l'hormona de creixement i l'efecte de dietes amb proteïnes de diferent origen. En la truita irisada, la insulina va disminuïr la lipòlisi dels adipòcits mentre que el glucagó fou lipolític. A més, el dejuni acompanyat d'una hipoinsulinemia, així com la injecció de glucagó van incrementar la lipòlisi mesurada en adipòcits. De forma similar, la lipòlisi dels adipòcits d'orades dejunades fou superior a la dels adipòcits d'orades alimentades. En aquesta espècie, el glucagó i l'hormona de creixement van estimular la lipòlisi mentre que la insulina no va tenir cap efecte. Finalment, els adipòcits d'orades alimentades amb una dieta amb proteïna 100% d'origen vegetal van mostrar una lipòlisi més elevada que la dels adipòcits d'orades alimentades amb una dieta amb proteïna majoritàriament procedent de farina de peix. El següent objectiu fou analitzar el paper del factor de necrosi tumoral alfa (TNF-alfa) sobre la lipòlisi d'adipòcits de truita irisada. El TNF-alfava estimular la lipòlisi de forma dosi i temps depenent. L'efecte estimulador fou parcialment bloquejat utilitzant inhibidors de les MAP-quinases: MEK1/2 i p38 suggerint una implicació d'aquestes vies de senyalització. A més, adipòcits incubats amb medis de macròfags de truita irisada estimulats amb lipopolisacàrid (LPS) presentaren una lipòlisi més elevada que la d'adipòcits incubats amb medis condicionats control. Finalment, l'adminstració in vivo de LPS va provocar un augment de la lipòlisi en els adipòcits incubats 24 hores després de la injecció. En aquest temps, el LPS va inhibir significativament l'activitat lipoproteïna lipasa (LPL) en el teixit adipós. La segona part d'aquest treball es va concentrar en l'estudi de la regulació nutricional i el paper de la insulina en l'activitat lipoproteïna lipasa en la truita irisida i l'orada. En la truita irisada, l'activitat LPL va augmentar després de la ingesta en el teixit adipós però no en el múscul. D'altrabanda, el dejuni va produïr, en ambdues espècies, una disminució de l'activitat LPL en el teixit adipòs mentre que l'activitat no va variar en el múscul vermell. L'adminstració in vivo d'insulina va estimular l'activitat LPL en el teixit adipós a les 3 hores tant en truita irisada com en orada. En aquesta espècie, el canvi observat en l'activitat fou acompanyat per un augment dels nivells d'ARN missatger, tot i que aquest efecte no fou significatiu fins les 18 hores. En truita irisada, els estudis in vitro, amb trossos de teixit adipós, van mostrar com la insulina augmentava la proporció d'enzim LPL extracel.lular actiu. Finalment, es va establir la metodologia per a l'estudi de la captació de glucosa en adipòcits aïllats de truita irisada. La captació de 2-deoxiglucosa va augmentar amb la concentració cel.lular i amb el temps d'incubació. El transport fou inhibible per citocalasina B, indicant que la captació es dóna a través de transportadors de glucosa de difusió facilitada. La insulina i especialment el factor de creixement tipus insulina van estimular la captació de glucosa. Aquest efecte estimulador de la insulina fou totalment bloquejat per la wortmanina suggerint que la via de la PI3K/Akt és la principal via de senyalització implicada. / In the present work, we have established the conditions for obtaining adipocytes of rainbow trout ("Oncorhynchus mykiss") and gilthead seabream ("Sparus aurata"). Lipolysis increased proportionally with cell concentration and incubation time. In rainbow trout, insulin decreased lipolysis while glucagon was lipolytic. Moreover, in both species, fasting and an "in vivo" injection of glucagon in rainbow trout increased lipolysis measured in adipocytes. In gilthead seabream, glucagon, growth hormone and diets rich in vegetal proteins were lipolytic. The next objective was to analyse the role of tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) on lipolysis of rainbow trout adipocytes. TNF-alphaincreased lipolysis in a dose and time dependent manner. Adipocytes incubated with supernatants of rainbow trout macrophages stimulated with lipopolisacarid (LPS) showed a higher lipolysis. The stimulatory effect of TNF-alpha was partially blocked using inhibitors of MEK1/2 and p38. Finally, adipocytes from LPS-injected rainbow trout showed higher lipolysis while lipoprotein lipase (LPL) activity in adipose tissue of LPS-injected fish was lower. The second part of this work was focused on the study of the regulation of lipoprotein lipase activity. In rainbow trout, LPL activity in adipose tissue increased in response to feeding, while in both species, fasting produced a down-regulation of LPL activity in adipose tissue, concomitant with low levels of insulin. Insulin administered "in vivo" produced an increase in LPL activity in adipose tissue in both species. In gilthead seabream, this increase in activity was acompanied by an increase in LPL mRNA while in vitro studies in rainbow trout, using fat pads, revealed that insulin stimulated the proportion of LPL in active conformation at extracellular level. Finally, we established the protocol for measuring glucose uptake in isolated adipocytes of rainbow trout. Glucose uptake increased with cell concentration and incubation time. Cytochalasin B inhibited glucose transport suggesting that glucose uptake is carried out by specific facilitative glucose transporters. Insulin and insulin growth factor-I stimulated glucose uptake in isolated adipocytes. This stimulatory effect of insulin was totally blocked by wortmanin suggesting that PI3K/Akt is the main intracellular signalling mechanism involved.

Los peces carnívoros presentan baja capacidad para utilizar carbohidratos provenientes de la dieta y controlar los niveles de glucosa en sangre. En comparación con los mamíferos, estos animales tras la ingesta de glucosa o de dietas con alto contenido en carbohidratos, muestran una hiperglucemia mas prolongada. La alanina aminotransferasa (ALT) constituye un nexo de interacción entre el metabolismo de aminoácidos y el de carbohidratos al catalizar la reacción de la transaminación reversible entre L-alanina y 2-oxoglutarato para formar piruvato y L-glutamato. Estudios previos de nuestro grupo indicaron la presencia de tres isoformas ALT en dorada (Sparus aurata): las isoenzimas citosólicas cALT1 y cALT2 y una isoforma mitocondrial, mALT. En hígado de dorada, la expresión de cALT2 incrementa en situación de gluconeogénesis mientras que cALT1 predomina durante el período postprandial para la utilización de los nutrientes de la dieta. El objetivo general del presente estudio es comprender a nivel molecular los efectos metabólicos derivados de la inhibición de ALT en peces para ayudar a establecer nuevas aplicaciones biotecnológicas orientadas a mejorar la utilización de los nutrientes de la dieta. Así, en acuicultura, identificar los efectos metabólicos asociados a la modulación de la actividad ALT constituye un punto de interés para conocer si es posible efectuar una sustitución parcial de las proteínas de la dieta por carbohidratos u otros nutrientes, a fin de reducir el coste de la producción en acuicultura y disminuir la eutrofización de las aguas del entorno. Nuestros estudios muestran que la inyección intraperitoneal de doradas con nanopartículas del complejo pCpG-siRNA-quitosán resultó adecuada para promover la expresión de un siRNA para bloquear la expresión de cALT1 en hígado de Sparus aurata. La inyección intraperitoneal de nanopartículas de pCpGsi1sh1-quitosán promovió la silenciación de cALT1 a nivel de mRNA y actividad enzimática en hígado de dorada. Por otra parte, hemos analizado la inhibición postranscripcional de la actividad ALT in vivo e in vitro con el compuesto aminooxiacetato (AOA) y analizado los cambios promovidos en metabolitos y enzimas clave en el metabolismo intermediario de carbohidratos y proteínas en hígado de Sparus aurata, tras la ingesta del AOA con dietas de diferente composición. In vitro, el AOA ejerce una inhibición dependiente de dosis sobre la actividad ALT hepática citosólica y mitocondrial. In vivo, el AOA se comportó como inhibidor de la actividad ALT citosólica hepática, pero no de la mitocondrial. Una exposición a largo plazo a AOA promovió un aumento de la actividad piruvato quinasa en el hígado de dorada, independientemente de la composición de la dieta suministrada a los peces. Los estudios de 1H-RMN mostraron que la inclusión de AOA en la dieta promueve una disminución en los niveles hepáticos de alanina, glutamato y glucógeno. Adicionalmente, los análisis de 2H-RMN indicaron una tasa de renovación más alta de alanina en el hígado de los peces alimentados con una dieta con un contenido alto en carbohidratos y bajo en proteínas y que el AOA disminuye el enriquecimiento de alanina en 2H independientemente de la composición de la dieta. Los estudios derivados de esta tesis indican que la inhibición dependiente de AOA de la actividad de la ALT citosólica podría contribuir a aumentar el uso de nutrientes por carbohidratos de la dieta de Sparus aurata. / Carnivorous fish have low ability to utilize dietary carbohydrates and controlling blood glucose levels. Compared with mammals, these animals after ingestion of glucose or diets high in carbohydrates show a more prolonged hyperglycemia. Alanine aminotransferase (ALT) links carbohydrate and amino acid metabolism through catalysing the reversible transamination between L-alanine and 2-oxoglutarate to form pyruvate and L-glutamate. Previous studies from our group indicated the presence of three isoforms ALT bream (Sparus aurata): cALT1 cytosolic isoenzymes and cALT2 and a mitochondrial isoform, mALT. In the liver os Sparus aurata cALT2 expression increases gluconeogenesis situation prevails while cALT1 during the postprandial period for the utilization of dietary nutrients. The overall objective of this study is to understand at a molecular level the resulting metabolic effects from the inhibition of ALT in fish to help establish new biotechnological applications aimed to improve the use of dietary nutrients. Thus in aquaculture, identifying metabolic effects associated with ALT activity modulation is a point of interest to know if it is possible to perform a partial replacement of dietary proteins by carbohydrate or other nutrients, to reduce the cost of Aquaculture production and reduce eutrophication of the environment. Our studies show that intraperitoneal injection of a chitosan-pCpG-siRNA nanoparticles complex to Gilthead seabream proved to be suitable for the expression of a siRNA to silence the expression of liver cALT1 in Sparus aurata. Intraperitoneal injection of pCpGsi1sh1-chitosan nanoparticles complex promoted cALT1 silencing at the mRNA level and a decrease of liver enzyme activity of Gilthead seabream. In the present study amino-oxyacetate (AOA) was used to evaluate its effect on liver ALT activity of the carnivorous fish Sparus aurata. Moreover, the derived metabolic effects on metabolites and other key enzymes of glycolysis, gluconeogenesis and the pentose phosphate pathway were also studied. A dose-effect-dependent inhibition of AOA on hepatic cytosolic and mitochondrial ALT activity was observed in vitro. In vivo, AOA behaved as an inhibitor of hepatic cytosolic ALT activity. A long-term exposure to AOA increased pyruvate kinase activity in the liver irrespective of the composition of the diet supplied to fish. 1H NMR studies showed that inclusion of AOA to the diet decreased the hepatic levels of alanine, glutamate and glycogen. Moreover, 2H NMR analysis indicated a higher renewal rate for alanine in the liver of fish fed with a high-carbohydrate/low-protein diet, while AOA decreased alanine 2H-enrichment irrespective of the diet. The present study indicates that AOA-dependent inhibition of the cytosolic ALT activity could help to increase the use of dietary carbohydrate nutrients by the Sparus aurata fish.

In contrast to mammals, zebrafish do have the ability to regenerate their heart after injury. A better understanding of how regenerationcompetent species do so should help developing strategies to enhance human cardiac regeneration. Here, by genetic lineage-tracing using an inducible Cre/lox system, we show that newly formed cardiomyocytes arise from the proliferation of differentiated heart muscle cells. These results argue against a significant contribution of stem or progenitor cells in this process. Our microarray and electron microscopy data provide evidence that cardiomyocyte proliferation is accomplished by limited cardiomyocyte dedifferentiation and increased expression of cell cycle regulators. One of these genes, polo-like kinase 1 (plk1), is upregulated in the regenerating area of the zebrafish heart and, by specifically inhibiting plk1 activity, we show that it is essential for regeneration. We have also identified a series of additional transcripts differentially expressed during zebrafish heart regeneration that warrant further research. The data presented here offer new insights to understanding heart regeneration in zebrafish and should provide useful information for cardiac repair in humans.De manera oposada als mamífers, els peixos zebra sí tenen la capicitat de regenerar el cor després d'una lesió. Entenent millor com s'ho fan les espècies capaces de regenerar hauria d'ajudar-nos a desenvolupar estratègies per a augmentar la capacitat de regeneració en humans. Aquí, mitjançant un sistema Cre/lox de traçat genètic de llinatge, mostrem que la creació de nous cardiomiòcits prové de la proliferació de cèl·lules cardíaques diferenciades. Aquests resultats discrepen amb una contribució significativa de cèl·lules mare o progenitores en aquest procés. Les dades obtingudes de microarray i de microscòpia electrònica evidencien que la proliferació de cardiomiòcits és deguda a una dediferenciació parcial i a un increment de l'expressió de gens que promouen el cicle cel·lular. Un d'aquests, el polo-like kinase 1 (plk1), augmenta d'expressió a l'àrea regenerant del cor de peix zebra i, un cop inhibida la seva activitat, mostrem que és essencial per a la regeneració. També hem identificat una sèrie adicional de trànscrits que s'expressen de manera diferencial durant la regeneració cardíaca en el peix zebra i que mereixen més investigació. Els resultats aquí presents profunditzen en la comprensió de la regeneració cardíaca en el peix zebra i ofereixen informació rellevant per la teràpia cardíaca en humans.

Aquest treball es centra en el coneixement de l'estructura poblacional de tres espècies piscícoles de la família Scombridae, el bonítol (Sarda sarda), la bacora (Thunnus alalunga) i la tonyina (Thunnus thynnus) en la seva distribució de l'atlàntic i el mediterrani. / This work focuses on understanding the population structure of three fish species of the family Scombridae, bonito (Sarda sarda), the figs (Thunnus alalunga) and bluefin tuna (Thunnus thynnus) distribution in the Atlantic and the Mediterranean.

The recently discovered decapeptide kisspeptin and its G-protein coupled receptor form a signaling system expressed ubiquitously and are implicated in a variety of still poorly characterized functions. In the brain, kisspeptin is secreted by specific neurons and its receptor is localized in GnRH neurons. Kisspeptin signaling has been fully established in the control of the onset of puberty in vertebrates, from fish to mammals. In this study, we characterized the kisspeptin gene in the Senegalese sole and characterized the kisspeptin receptor genes in both the Senegalese sole and in the Atlantic halibut. In contrast to other fish species, the two species analyzed here showed only the presence of one ligand and one receptor, probably as a consequence of the genome reduction characteristic of Pleuronectiformes. However, in both cases we found an alternative splicing mechanism based on intron retention that produces also non-functional isoforms, but whether this is part of a mechanism to control abundance of the active gene product is still not known. We document spatial and temporal changes of expression of kisspeptin and its receptor in the brain, pituitary and gonads related to the annual reproductive cycle. Finally, we present the first evidence of a possible link between energy balance and reproduction mediated by kisspeptin signaling in a non-mammalian vertebrate. / El recentment descobert decapèptid kisspeptina i el seu receptor associat a una proteïna G formen un sistema que s’expressa ubiqüitament i que està implicat en diverses funcions, moltes de les quals encara no estan ben caracteritzades. En el cervell, la kisspeptina és secretada per neurones específiques, mentre que el seu receptor es troba a les neurones GnRH. Aquest sistema s’ha relacionat amb el control de l’inici de la pubertat en diferents vertebrats, des de peixos fins a mamífers. En aquest estudi, hem caracteritzat el gen de la kisspeptina en el llenguado senegalès, i els gens del receptor de la kisspeptina tant a llenguado senegalès com en l’Halibut de l’Atlàntic. Al contrari del que ocorre en moltes altres espècies de peixos, aquestes dues espècies només presenten un gen pel lligand i un gen pel recep- tor. Aquest fet és probable que estigui relacionat amb la reducció de la mida del genoma que han sofert els Pleuronectiformes. Tot i així, en les dues espècies s’hi troba un mecanisme d’empalmament alternatiu conseqüència d’una retenció intrónica que produeix una isoforma no funcional. Ara bé, si aquest mecanisme està relacionat amb el control de l’abundància dels trànscrits de la isoforma funcional encara està per esbrinar. Per altra banda, hem trobat canvis en l’expressió gènica tant en l’espai com en el temps durant un cicle reproductiu dels gens de la kisspeptina i el seu receptor en el cervell, pituïtària i gònades. Finalment, també presentem la primera evidència, en un vertebrat no mamífer, d’una possible relació entre el balanç energètic i la reproducció controlada pel sistema kisspeptina.

L'objectiu d'aquesta tesi és aportar les primeres dades sobre l'ecologia del silur (Silurus glanis) introduït a la Península Ibèrica i estimar els seu impacte ecològic sobre la biota nativa. Es van mostrejar les comunitats de peixos de 14 embassaments catalans. El silur es troba actualment introduït a quatre conques Ibèriques: a la de l'Ebre fa uns 30 anys, a les del Ter i Tajo fa uns pocs anys i recentment al Llobregat. Hem demostrat la utilitat de comparar estadis d'invasió recents i avançats per mirar d'entendre els canvis ecològics causats per espècies invasores: les introduccions recents presenten silurs més joves, de menor mida i amb taxes de creixement superiors a les de les poblacions introduïdes anteriorment i també respecte les poblacions natives; a més, depreden majoritàriament sobre peixos, en contra de les poblacions més antigues que s'alimenten sobretot de cranc. Finalment, aportem les primeres dades publicades de telemetria del silur. / The aim of this thesis is to provide the first data on the ecology of European Catfish (Silurus glanis) introduced to the Iberian Peninsula and to appraise its ecological impact on native biota. We sampled the fish assemblage of 14 Catalan reservoirs (Spain). The European catfish is nowadays introduced in four Iberian river basins: in the Ebro river basin for 30 years, in the Ter and Tajo river basin for a few years and we report the first record for the Llobregat river basin. We demonstrate the utility of comparing early and late invasion stages to understand the ecological changes caused by invasive species: recent introductions of catfish had smaller and younger catfish with growth rates higher than old and native populations and preying on fish instead of crayfish for old introductions. We also report the first published telemetry data for catfish.