Tesi realitzada a l'Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC) / La formación de radicales libres en el cabello y la piel debido a una excesiva radiación solar, se asocia principalmente a la presencia de los rayos ultravioleta (UV) aunque la radiación infrarroja (IR) también puede desencadenar reacciones celulares que forman radicales libres y dañan proteínas como el colágeno. La aplicación de antioxidantes sobre la piel y el cabello podría reforzar el sistema antioxidante natural de estos dos tejidos reduciendo el daño causado por la radiación solar. Sin embargo, es necesaria la penetración de los antioxidantes en el tejido para poder esperar un efecto protector. En el caso de la piel, la penetración del tejido supone un reto debido a la función barrera que desempeña el estrato corneo, la capa más superficial de la piel. Además, la eficacia de los antioxidantes se pierde rápidamente debido a su inestabilidad. El uso de vehículos promueve la penetración de activos en la piel y retrasa la degradación de los antioxidantes. Las bicelas son nanoestructuras discoidales de 15- 25 nm de diámetro formadas por fosfolípidos de cadena larga y fosfolípidos de cadena corta. Los bicosomas surgen como una estrategia para proteger las bicelas en entornos de alta dilución acuosa. Para ello, las bicelas son encapsuladas en vesículas formando los sistemas de bicosoma de diámetro alrededor de 200 nm. En trabajos anteriores se ha demostrado la efectividad de las bicelas como vehículos tópicos. En el caso de los bicosomas, las ventajas de su uso tópico no se habían demostrado hasta esta tesis. Los objetivos de esta tesis han sido, por una parte, la optimización de las metodologías para evaluar la oxidación del cabello y la piel provocada por la radiación ultravioleta-visible (UV-VIS) e IR, y por otro lado, el estudio de la interacción de las bicelas y los bicosomas con la piel. Se ha evaluado la capacidad anti-radicalaria de ambos sistemas con y sin antioxidante, y se ha determinado la penetración de los bicosomas en piel normal y expuesta a radiación UV-VIS. Finalmente, se ha estudiado la estabilidad de los vehículos lipídicos frente a radiación UV-VIS, y con el fin de prolongar la eficacia de antioxidantes, se ha evaluado la capacidad de ambos sistemas lipídicos conservando estas moléculas. Las fibras de cabello mostraron un incremento de radicales frente a radiación UV-VIS. Además se observó una notable oxidación de la fracción proteica y lipídica del cabello. Las propiedades como el brillo y el color del cabello también se vieron afectadas bajo radiación UV-VIS. Estas propiedades físico-químicas del cabello se conservaron mediante la aplicación de diferentes formulaciones de antioxidantes provenientes de la alcachofa y del arroz. La aplicación en la piel de bicelas y bicosomas con y sin el antioxidante β-caroteno mostró una capacidad anti-radicalaria frente a radiación UV-VIS, siendo el sistema más efectivo el bicosoma con β-caroteno. La degradación del β-caroteno bajo radiación UV- VIS también disminuye al incluir este antioxidante en las bicelas y los bicosomas. Se demostró una significativa penetración de los bicosomas en piel normal, mientras que la penetración en piel expuesta a radiación UV-VIS fue menor. Se pudo comprobar que el alcance de penetración en la piel era también dependiente de las propiedades físico-químicas de la molécula incorporada en el bicosoma. Se evaluó la capacidad de la radiación IR de formar radicales libres en el cabello y la piel a temperaturas fisiológicas, y se observó un deterioro del colágeno cutáneo en piel expuesta a radiación IR, aunque en este último caso fue necesario elevar la temperatura de la piel hasta los 65ºC. Ambos daños causados por la radiación IR fueron reducidos con un previo tratamiento de la piel con bicosomas incorporando β- caroteno. / Ultraviolet (UV) and infrared radiation (IR) can damage human hair and skin. Antioxidants could avoid the harmful effects of sunlight, but the incorporation of these molecules especially into the skin is difficult due to the barrier function of the superficial layer of this tissue, the stratum corneum (SC). The lipid vehicles are used to facilitate the incorporation of different active compounds in the skin. Bicelles are described as discoidal nanostructures with diameters of approximately 15¬25 nm and a thickness of 5.4 nm formed by long and short alkyl chain phospholipid molecules dispersed in aqueous solution. Bicosomes emerge as strategy to stabilize and protect bicelles encapsulating these nanostructures in liposomes. The aims of this work were the optimization of the techniques in order to quantify the oxidation of hair and skin caused by UV, VIS and IR radiation. Additionally, the evaluation of two antioxidants formulations, coming from artichoke and rice, to reduce the oxidation of the hair, and the incorporation of 13-carotene in bicelles and bicosomes to reduce the oxidation of the skin was evaluated. The results showed the preservation of physical and chemical properties of hair fibers treated with the two antioxidant formulations under UV-VIS radiation. The skin treatment with bicelles and bicosomes incorporating 13-carotene reduced the free radical formation in the skin subjected to UV, VIS and IR radiation. The skin treatment with bicosomes incorporating 13-carotene also preserved the structure of collagen under IR radiation. Moreover, bicelles and bicosomes were useful vehicles stabilizing the 13-carotene under UV-VIS radiation. Bicosome systems were able to penetrate into the skin, and the physical-chemical properties of the actives incorporated in bicosome systems had influence in its penetration into this tissue. In addition, previous irradiation of the skin made skin more impermeable to bicosomes (in vitro experiments).

Tesi realitzada als Laboratoris Farmacèutics Esteve / The present Doctoral Thesis focuses on the study of the sigma-1 receptor (σ1R) in the field of pain. This research has been a part of the preclinical σ1R project focusing on drug discovery of σ1R ligands for the treatment of pain at the pharmaceutical company ESTEVE. The overall purpose of this Doctoral Thesis was to explore the role of σ1R in the sensory-discriminative and affective-motivational components of pain. To this end, acetic acid-induced visceral pain and partial sciatic nerve ligation in mice were used to model an acute and chronic pain state, respectively. The sensory discriminative and affective-motivational components of pain in these models were infered by changes in reflexive and non-reflexive behavioural outcomes, respectively. Abdominal contractions (writhing) and paw behavioural hypersensitivity to mechanical and thermal stimuli were analysed as reflexive outcomes. On the other hand, pain-related changes of sweet preference, locomotor activity and reward-seeking behaviour were analysed as non reflexive outcomes. These models and behavioural outcomes were used to evaluate the effect of pharmacological and genetic blockade of σ1R and also the effects of some reference compounds. Furthermore, electrophysiological and molecular studies in knock-out (σ1R /-) mice were used to understand the role of σ1R in the sensory discriminative component of chronic pain. Taken together, the results of this Doctoral Thesis provide new knowledge about σ1R and support the clinical development of selective σ1R antagonists as a suitable therapeutic intervention to treat neuropathic pain and its mood-related comorbidities. / El dolor es una experiencia sensorial y emocional desagradable. Es un mecanismo muy complejo determinado por dos componentes: el componente sensorial discriminativo, que corresponde a los mecanismos neurofisiológicos de la nocicepción y que informa de las características del dolor (naturaleza, duración, intensidad,…) y el componente afectivo-motivacional, que expresa la connotación desagradable relacionada con la percepción del dolor y que conlleva consecuencias emocionales que afectan al estado de ánimo y al bienestar del individuo. En la presente Tesis Doctoral se estudian estos dos componentes que conforman el dolor, evaluando respuestas de comportamiento en dos modelos animales de dolor, un modelo de dolor agudo visceral y un modelo de dolor crónico de origen neuropático. Además, se estudia el papel del receptor sigma-1 (σ1R) en cada modelo animal de dolor, evaluando su posible implicación tanto en el componente sensorial como en el afectivo. Para ello, se pusieron en práctica dos estrategias experimentales. Por un lado, se utilizaron ratones modificados genéticamente a los que se les ha eliminado el gen del receptor del sigma-1 (ratones knock-out σ1R) y por otro lado, se realizó un tratamiento farmacológico sistémico en ratones salvajes (wild-type) con el E-52862 (S1RA), un antagonista del receptor sigma-1 altamente selectivo. El E-52862 es un compuesto que ha sido desarrollado por ESTEVE y que tras su primera evaluación en seres humanos ha demostrado un buen perfil de seguridad y tolerabilidad (estudios clínicos de Fase I). Actualmente continúa siendo evaluado en subsecuentes estudios clínicos como indicación para el dolor neuropático de diferentes etiologías (estudios de Fase II). Los resultados de esta Tesis Doctoral proporcionan nuevos conocimientos sobre el receptor sigma-1 que apoyan el desarrollo clínico del antagonista selectivo para este receptor, el E-52862, como una opción terapéutica adecuada para el tratamiento del dolor neuropático y las comorbilidades afectivas asociadas a esta patología.

La piel es el órgano más extenso y accesible del cuerpo, debido a ello la administración de fármacos por vía tópica para efectos locales o sistémicos ha sido ampliamente documentada. A pesar de todas las ventajas que la administración tópica de fármacos ofrece, la piel y su compleja estructura formada de múltiples capas, la cual le proporciona excelentes propiedades de barrera, hacen que la administración de medicamentos a través de esta vía sea un proceso complicado. En las últimas décadas, con la finalidad de evadir la extraordinaria función de barrera del estrato córneo, se han empleado diversas estructuras nanoscópicas que han aumentado el espectro de fármacos susceptibles de ser administrados por vía tópica. Estos hechos alientan la investigación en el desarrollo de formulaciones para mejorar la administración tópica de fármacos. En la presente investigación, diseñamos formulaciones de liposomas para la administración tópica de fármacos, teniendo como hipótesis que la adición extemporánea de un activador de membrana en los liposomas, desestabiliza parcialmente las vesículas para que al contacto con la superficie de la piel humana promueva la liberación del principio activo y con ello aumente su biodisponibilidad. Se estudiaron dos fármacos, el ibuprofeno y el ácido hialurónico (AH), y la eficacia de las formulaciones fue evaluada mediante ensayos in vitro y ex vivo con piel humana. Posteriormente, para tener un conocimiento más profundo acerca de cómo las formulaciones desarrolladas aumentan la liberación de los fármacos, se utilizó el microscopio de fuerza atómica (AFM) y se observaron las estructuras que forman las formulaciones desarrolladas al ser aplicadas en la superficie de la piel humana. Inicialmente, se utilizó fosfatidilcolina (PC) para producir los liposomas y en una segunda etapa de la investigación, se diseñó una composición biomimética con los principales componentes del estrato córneo. En base a esta composición se siguió la estrategia de incorporar los fármacos previamente estudiados, en combinación con los surfactantes seleccionados. La eficacia de las formulaciones fue evaluada y se verificó que la adición de potenciadores de la permeación (PEs) a liposomas, mejora la permeación de AH e ibuprofeno a través de la piel humana. En relación a las imágenes obtenidas mediante el AFM, se observó que la adición de PEs promueve claramente la formación de las estructuras planas, debido a las regiones, parecidas a bicapas o multicapas de lípidos, en coexistencia con liposomas no fusionados y/o intactos observadas. Se estudiaron también las modificaciones de las propiedades elásticas que se producen en las formulaciones desarrolladas al ser aplicadas, lo que permitió correlacionar estas propiedades con la permeación del fármaco incorporado en los liposomas. Por lo tanto, la técnica empleada en el desarrollo del presente trabajo de investigación puede utilizarse como herramienta auxiliar en el desarrollo de sistemas nano vesiculares para administración transdérmica de fármacos. / Skin is the extensive and most accessible organ of the body because of that, topical and systemic delivery of drugs are widely documented. Even though all the advantages that topical drug delivery offers, the skin and their multilayered complex structure, provide excellent barrier properties which imply a complicated process to delivery of drugs through this administration via. From the last decades, in order to avoid the SC barrier, several nanocarrier structures have been developed to accomplish the administration of drugs by topical via. All of these facts encourage to investigating in the development of formulations to enhance drug delivery through the skin. In the present study, we design liposomal formulations for topical delivery according the thermodynamic stability of the components. Once obtained the adequate components, we started to develop liposomal formulations taking into account a preliminary hypothesis: the enhancement of the permeation of the drugs encapsulated in liposomes are relating with the ability to form planar bilayers. We studied the permeation through artificial membranes and human skin of two molecules, ibuprofen and hyaluronic acid, when they were entrapped in liposomes. To have a deeper knowledge about how the formulations developed are enhancing the liberation of drugs from the liposomes when applied to the human skin, the atomic force microscopy (AFM) was used. Initially, phosphatidylcholine (PC) was used to produce the liposomes. In a second stage of the investigation, a biomimetic composition with the main components of the stratum corneum was designed. The efficacy of the formulations was evaluated and we confirmed that the addition of permeation enhancers (PEs) to liposomes improves the permeation of AH and ibuprofen through human skin. Regarding the images obtained by the AFM, it was observed that the addition of PEs clearly promotes the formation of planar structures due to the regions like bilayers or multilayers lipids, in coexistence with liposomes fused and /or intact observed. Changes in the elastic properties that occur in the formulations developed to be applied is also studied, allowing to correlate these properties with the permeation of drug incorporated into liposomes. Therefore, the technique used in the development of this research can be used as an auxiliary tool in the development of nanovesicular systems for transdermal drug delivery.

El proyecto de esta tesis doctoral se basa en las metódicas de trabajo descritas en las guías ICH Q8, Q9 y Q10, que permiten establecer una estrategia de pruebas para optimizar los recursos existentes y acortar los tiempos de las etapas del desarrollo y mejora de proceso de fabricación de un producto, minimizando el número de pruebas y mejorando el conocimiento obtenido. El trabajo llevado a cabo en esta tesis doctoral se centra en los procesos de recubrimiento pelicular y en la aplicación de las herramientas estadísticas para la optimización del proceso de fabricación de un producto ya comercializado que presenta problemas de calidad, ya que ha sido desarrollado siguiendo la metodología tradicional de ensayo-error. Se pretende plantear una optimización del proceso de recubrimiento que permitirá abaratar costes de producción y mejorar ciertos atributos de calidad, así como aportar una sistemática de estudio apta para aplicar en la mejora de procesos de producción de medicamentos. Con la optimización de los tiempos de proceso se pueden reducir los costes de producción, debido a una menor ocupación de la maquinaria de producción, estando por tanto disponibles para la fabricación de otros lotes comerciales u otros productos que se recubran en el mismo equipo. A su vez, también hay una disminución de horas necesarias (horas de máquina y de mano de obra directa) para la elaboración de un lote comercial, es decir, una optimización de tiempos. También hay que tener en cuenta que al mejorar la calidad de producto final se reducen las horas destinadas a reprocesar el lote para eliminar los comprimidos que presentan defectos de calidad. En general, la optimización de los procesos de recubrimiento requiere trabajos experimentales exhaustivos, no obstante la hipótesis del trabajo es comprobar si se pueden alcanzar mejoras sin necesidad de invertir mucho tiempo en recursos ni pruebas adicionales a nivel galénico para mejorar los procesos y que esto se traduzca en una mayor eficiencia en la fabricación de campañas comerciales. Es decir, para optimizar procesos comerciales no es necesario volver a la fase de desarrollo galénico, ya que con la información de los propios lotes comerciales anteriores se podrían plantear las mejoras. Se pretende en este caso aplicar la metodología a un proceso más complejo como es el recubrimiento de comprimidos. Este proyecto ha permitido identificar los parámetros críticos de proceso de la fase de recubrimiento de un producto comercial mediante un estudio retrospectivo de lotes comerciales. Por tanto, se demuestra que se pueden mejorar los procesos existentes mediante una evaluación de un histórico de datos sin necesidad de realizar pruebas de desarrollo del producto de nuevo. Mediante el análisis estadístico retrospectivo se han establecido los parámetros de proceso para mejorar los defectos de calidad estudiados, sin necesidad de llevar a cabo un diseño experimental con una batería de pruebas asociada. Se han aportado técnicas de mejora del proceso actual, desde un punto de vista tecnológico, que han permitido optimizar el proceso de recubrimiento sin implementar cambios en el proceso de fabricación y reducir los defectos de calidad estéticos. Mediante los datos evaluados retrospectivamente se ha podido llevar a cabo un diseño de experimentos que ha permitido seleccionar el mínimo número de factores que influyen para optimizar el proceso. Gracias al diseño factorial y a la posterior validación, se ha establecido un espacio de diseño que permite tener un proceso de recubrimiento que garantiza un medicamento producible, seguro, eficaz y de calidad. En la posterior validación industrial se ha demostrado que estos parámetros son los óptimos para obtener un producto con la calidad adecuada. También se ha alcanzado una reducción de costes, directos e indirectos, en el proceso de recubrimiento de comprimidos, mejorando simultáneamente los atributos de calidad del medicamento, ya que un espacio de diseño se puede establecer mediante una inversión mínima en experimentos, porque los datos retrospectivos de los lotes comerciales pueden ser evaluados y tratados estadísticamente. Mediante la validación comercial, los resultados demuestran que una evaluación retrospectiva de datos es una herramienta muy útil para mejorar los procesos de recubrimiento de productos comerciales. Por consiguiente, se ha establecido una sistemática de investigación apta para la mejora de procesos de producción de medicamentos, que da cumplimiento a las normativas ICH Q8, Q9 y Q10. / Although tablet coating processes are widely used in the pharmaceutical industry, they often lack adequate robustness. Up-scaling can be challenging as minor changes in parameters can lead to varying quality results. The aim of this study is to improve the current coating process of a commercial product, from a technological point of view, in order to optimize the coating process and decrease coating aesthetic defects. Then, to establish a design space, which would allow to obtain reproducible between-batch results. We describe the manufacturing process of the selected product and compile the process parameters of several commercial batches and analyze them retrospectively to establish the design space, based on the previously identified quality ranges. Without implementing changes to the process, the aim of this study is to identify the most adequate working ranges in order to reduce the number of aesthetic defects and avoid variations that are not within the registered product specifications. The main objective is to select critical process parameters (CPP) using retrospective data of a commercial product and to establish a design of experiments (DoE) that would improve the robustness of the coating process. A retrospective analysis of data from 36 commercial batches was carried out. Batches were selected based on the quality results generated during batch release, some of which revealed quality deviations concerning the appearance of the coated tablets. The product is already marketed and belongs to the portfolio of a multinational pharmaceutical company. The data were statistically processed to determine critical process parameters in order to propose new working ranges. This study confirms that it is possible to determine the critical process parameters and create design spaces based on retrospective data of commercial batches. This type of analysis is thus converted into a tool to optimize the robustness of existing processes. Our results show that a design space can be established with minimum investment in experiments, since current commercial batch data are processed statistically.

Diversos alcaloides indòlics que pertanyen a famílies biogenètiques diferents es caracteritzen per presentar estructures tetracícliques amb pont constituïdes per un anell mitjà fusionat amb l'indole i una piperidina 3-substituïda. En aquest sentit, el nostre grup de recerca ha realitzat amb éxit la construcció dels sistemes tetracíclics de l'ervitsina i la 5-nor cleavamina, i la síntesi total de l'aparicina i les cleavamines utilitzant una estratègia unificada que combina dues reaccions d'eficàcia reconeguda en la formació d'enllaços C-C: una reacció de metàtesi intramolecular d'alquens (ring-closing metathesis, RCM) i una ciclació de Heck d'un halur vinílic. En la present Tesi Doctoral ens proposàrem avaluar les possibilitats sintètiques de l'estratègia de doble anulació RCM-Heck per la síntesi dels alcaloides indòlics pericina (subincanadina E) i quebrachamina. En el Capítol 2 es detallen els nostres esforços per establir una nova aproximació sintètica a l'alcaloide pericina basada en aquests conceptes. Després d'haver desenvolupat una ruta basada en reaccions de RCM de diens indòlics per accedir a estructures tricícliques que incorporen l'anell central de 9 baules característic de l'alcaloide, s'ha perseguit sense èxit la ciclació de Heck que hauria completat l'esquelet de la pericina. Al Capítol 3 es descriu la construcció d'estructures tricícliques d'azonino[5,4-b]indole substituïdes a la posició 5, com a intermedis potencials en la síntesi de l'alcaloide quebrachamina. Aquest estudi sintètic ha implicat avaluar l'ús de reaccions de RCM, tant de diens com d'enins indòlics. En concret, cal destacar la utilització d'halurs alquinílics com a substrats en la reacció de metàtesis d'enins (RCEYM) ja que, fins al present, no havien estat mai explorats per aquesta finalitat. / Several indole alkaloids belonging to different biogenetic families are characterized by a bridged tetracyclic structure formed by a medium ring fused with the indole system and a 3-substituted piperidine. In this regard, our group has successfully completed the construction of the tetracyclic systems ervitsine and 5-nor cleavamine and the total synthesis of aparicine and cleavamines using a unified strategy that combines two highly recognized reactions in C-C bond formation: the ring-closing metathesis reaction (RCM) and the Heck reaction. In the present work we wanted to evaluate the synthetic possibilities of the double annulation strategy RCM-Heck for the synthesis of indole alkaloids pericine (subincanadine E) and quebrachamine. Chapter 2 details our efforts to establish a new synthetic approach to pericine alkaloid based on these concepts. Having developed an indole templated diene RCM-based route to access to the tricylic structures that incorporate the characteristic central 9-membered ring of the alkaloid, we have pursued the Heck cyclization for the completion of the pericine skeleton unsuccessfully. Chapter 3 describes the construction of tricyclic azonino[5,4-b]indole structures substituted at position 5 as potential intermediates for the synthesis of quebrachamine alkaloid. This synthetic study involved evaluating the use of RCM reactions (indole templated dienes and enynes). In particular, it is noteworthy the use of alkynyl halides as substrates for enyne metathesis reaction (RCEYM) because, up to now, they had never been explored for this purpose.

La polimedicación es una situación frecuente en el ámbito de la atención primaria, sobre todo en pacientes mayores, con enfermedades crónicas y tratamientos complejos, que supone un gran porcentaje del presupuesto en salud de los gobiernos. Por este motivo es importante llevar a cabo estudios que describan los patrones de uso y consumo de medicamentos en esta población, dadas sus características de elevado consumo. Los resultados ayudarán a que la gestión de los sistemas sanitarios sea más racional y se administren mejor los recursos en salud destinados a la población, estableciendo herramientas y mecanismos de control más específicos. En este sentido juegan un papel muy importante las nuevas tecnologías, entre las que se incluye la receta electrónica, desarrollada para favorecer un uso más seguro y eficiente de los medicamentos, entre otras ventajas asistenciales. Este sistema permite integrar los procesos de prescripción y dispensación de la prestación farmacéutica, estableciendo mecanismos de control que favorecen el uso racional del medicamento y aportando información muy importante para el control de los usuarios de mayor riesgo, como sería el caso de los crónicos polimedicados. Esta Tesis es un compendio de 2 artículos indexados (2º cuartil, 1º tercil en la categoría: Medicine, General & Internal) que describen a los usuarios polimedicados de la Región Sanitaria de Barcelona y evalúan la implantación del sistema de receta electrónica en estos pacientes en base a unas variables e indicadores de consumo de medicamentos. En la primera publicación se describe detalladamente a los usuarios polimedicados, en términos de su perfil farmacoterapéutico y el coste que genera su consumo de medicamentos en el sistema público de salud. Cabe destacar que la población evaluada fue de 36.880 usuarios, dato que representó a todos los pacientes polimedicados durante el año 2008 en la Región Sanitaria de Barcelona (edad promedio = 74,5±10,9 años). Esta región representaba aproximadamente el 68% de la población total de Cataluña y concentró el 78% de los usuarios polimedicados de esta Comunidad Autónoma, por lo que este estudio aporta información muy relevante y representativa sobre este grupo de población. El criterio de selección de estos pacientes polimedicados fue un consumo >=16 principios activos diferentes al mes, tratándose pues de una población frágil y altamente polimedicada. El segundo artículo es el primer estudio publicado actualmente que evalúa la introducción de la receta electrónica como herramienta de racionalización del consumo de medicamentos en la población polimedicada. Los resultados sugieren que después de la implantación de la prescripción electrónica en la Región Sanitaria de Barcelona, la racionalidad de la prescripción en pacientes polimedicados mejoró, en términos de número de recetas por usuario y coste por usuario. Este estudio proporciona sin duda un enfoque valioso para una futura evaluación de impacto sobre la implantación de esta nueva tecnología. Para completar ambos trabajos se realizaron revisiones sistemáticas de la literatura, con el objetivo de: 1) Identificar la evidencia disponible sobre la prevalencia y el perfil de usuarios polimedicados, y determinar el número de medicamentos a partir del cual se considera que un usuario es polimedicado; 2) Identificar la evidencia disponible sobre experiencias en las que se relacionase la receta electrónica con polimedicación y/o uso de recursos (análisis de costes o gasto sanitario concretamente). / Polypharmacy is a common situation in primary care setting, specially in the elderly, chronic diseases and complex treatments. It represents a large percentage of governments health budget, so it is important to conduct studies describing the patterns of use and drug consumption in this population. Results will help to better manage resources, establishing tools and mechanisms for more specific control of health systems. In this sense new technologies as electronic prescription play a key role to promote safer and more effective use of medicines, including welfare benefits. This system enables the integration of prescribing and dispensing processes, establishing control mechanisms to promote rational use of medicines and providing valuable information for users in greatest risk, as polymedicated chronic patients. This thesis is a compendium of two indexed articles describing polymedicated users in the Barcelona Health Region and assessing the implementation of electronic prescription in them, based on variables of drug consumption. In the first publication, polymedicated users were described in detail, in terms of therapeutic profile and cost generated by their drug consumption in the public health system. It is noteworthy that the evaluated population was 36,880 users, all polymedicated patients in 2008 in Barcelona Health Region (mean age = 74.5±10.9 years). This region accounted for 68% of the total population of Catalonia and 78% of polymedicated users in this region, so this study provides very important and representative information about this population group. The selection criteria for these patients was consumption of >=16 different drugs/month. The second article is the first published report that evaluates electronic prescribing as a tool that may contribute to rational drug use, particularly in polymedicated patients. Results suggest that after the implementation of electronic prescribing, the rationality of prescribing improved, in terms of number of prescriptions per user and cost per user. This study provides a very valuable approach for future impact assessment. Systematic literature reviews were also conducted to identify the available evidence on: 1) Prevalence and medication profile of polymedicated users, as well as the cut-offs indicating multiple drug use; 2) Electronic prescribing related to polypharmacy and health expenditure or cost analysis.

Tesi realitzada als Laboratoris Farmacèutics Esteve / The present Doctoral Thesis focuses on the study of the Sigma-1 receptor (σ1R) in the field of pain. This research has been a part of the preclinical σ1R project focusing on drug discovery of σ1R ligands for the treatment of pain of different aetiologies at the pharmaceutical company ESTEVE. The main goal of this Doctoral Thesis was to explore the therapeutic interest of σ1R blockade in the pharmacological management of neuropathic, inflammatory and postoperative pain. Neuropathic pain was the main indication at the beginning of this Doctoral Thesis, but inflammatory and postoperative pain had never been explored. The efficacy of the selective σ1R antagonist S1RA (E-58262) in these different types of pain was evaluated, and its potency and efficacy was compared to other marketed analgesic drugs. To this end, two species (rat and mouse), different pain-related behavioural endpoints (hind paw withdrawal response to thermal and mechanical stimulation), and different pharmacological strategies (systemic acute and repeated E-52862 administration), were evaluated. σ1R knockout mice were also used to study the in vivo specificity of E-52862 and the involvement of σ1R in the spinal modulation of several pain-related molecular markers in order to ascertain the mechanism of action of σ1R. Taken together, the results of this Doctoral Thesis provide new knowledge about σ1R and support the clinical development of selective σ1R antagonists as a suitable therapeutic intervention to achieve analgesia in pain conditions of different aetiology. / La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio del receptor sigma-1 (σ1) en el campo del dolor. Esta investigación ha sido parte de un proyecto de la empresa farmacéutica ESTEVE centrado en el descubrimiento de fármacos con afinidad por el receptor σ1 para el tratamiento de dolor de diferente etiología. El objetivo principal de esta Tesis fue explorar el interés terapéutico del bloqueo del receptor σ1 para el manejo farmacológico del dolor neuropático, inflamatorio y postoperatorio. Se evaluó la potencia y eficacia del antagonista selectivo del receptor σ1, S1RA (E-52862) en estos diferentes tipos de dolor, y se comparó con otros fármacos analgésicos comercializados. Con este fin, se emplearon dos especies (rata y ratón), diferentes evaluaciones comportamentales relacionadas con el dolor (respuesta de retirada de la pata trasera a la estimulación térmica y mecánica), y diferentes estrategias farmacológicas (administración sistémica aguda y repetida del antagonista E-52862). También se utilizaron ratones knockout por el receptor σ1 para estudiar la especificidad in vivo del E-52862 y la participación del receptor σ1 en la modulación espinal de varios marcadores moleculares relacionados con el dolor con el fin de determinar el mecanismo de acción del receptor. En resumen, los resultados de esta Tesis Doctoral proporcionan nuevos conocimientos sobre el receptor σ1 y apoyan el desarrollo clínico de antagonistas selectivos por este receptor como una intervención terapéutica adecuada para lograr analgesia en condiciones de dolor de diferente etiología.

Los alcaloides indólicos monoterpénicos constituyen un grupo muy importante de productos naturales. Estos alcaloides presentan una gran variedad de estructuras químicas y muchos de los miembros de esta clase de alcaloides tienen importantes actividades farmacológicas, con un gran potencial para su utilización clínica, como los alcaloides antitumorales vinblastina y vincristina. A partir de la lactama 1, hemos descrito la formación estereocontrolada de los diasteroisómeros 12b-Ry 12b-S de las correspondientes indolo[2,3-a]quinolicidinas, utilizando HCl o BF3·Et2O, respectivamente, como ácidos promotores de la reacción de alfa-amidoalquilación intramolecular. Para la construcción del anillo carbocíclico E del núcleo yohimbánico a partir de las lactamas indoloquinolicidínicas insaturadas hemos decidido emplear un procedimiento basado en el uso del reactivo de Nazarov. El reactivo de Nazarov es un agente utilizado frecuentemente en reacciones de anulación de Robinson y ha sido empleado extensivamente en la síntesis de terpenos y alcaloides. Este reactivo tiene el inconveniente de ser muy inestable bajo las condiciones básicas por su gran tendencia a la polimerización. Numerosos derivados sustituidos con grupos alquilos en las posiciones alfa y beta han sido también empleados en la síntesis de decalinas y esteroides. Mientras la reacción de doble adición de Michael con nuestras lactamas insaturadas activadas con el derivado metilado en la posición beta tuvo lugar con excelente rendimiento y estereoselectividad, el reactivo de Nazarov original no condujo al producto de adición esperado. Recientemente hemos desarrollado el derivado sililado 5, un nuevo equivalente sintético del reactivo de Nazarov, más estable bajo las condiciones básicas requeridas para la reacción de doble adición de Michael con compuestos carbonílicos alfa, beta-insaturados. En esta transformación se forman dos enlaces carbono-carbono (C-15/C-16 y C-19/C-20), con generación de dos centros estereogénicos (C-15 y C-20) en una reacción one-pot. En el contexto de nuestros estudios sobre el uso de lactamas derivadas del triptofanol como scaffolds enantioméricos para la síntesis enantioselectiva de alcaloides indólicos, hemos desarrollado una metodología para el acceso diastereodivergente a sistemas de tipo yohimbano mediante una reacción de doble adición de Michael entre una lactama indoloquinolicidínica insaturada y el reactivo de Nazarov sililado 5. Gracias a la modulación de las condiciones de reacción podemos controlar la estereoselectividad de la ciclación: utilizando Cs2CO3 y DCM, el sistema pentacíclico H-3/H-15 trans (6-a) se obtiene con elevada diastereoselectividad, mientras que el uso de DBU en THF cambia la selectividad de la reacción, conduciendo exclusivamente al correspondiente isómero H-3/H-15 cis (6-b). Se han realizado cálculos teóricos que han permitido explicar y racionalizar la distinta estereoselectividad observada en la reacción de doble adición de Michael. El potencial sintético de la metodología estudiada se ha demostrado mediante su aplicación a la síntesis de derivados de los alcaloides de tipo yohimbina como la 17a-carbaakuamigina. Por otro lado, hemos sintetizado las estructuras propuestas para el alcaloide nitraraína, un producto natural cuya asignación estructural no está todavía confirmada, ya que los datos físicos y espectroscópicos de los compuestos sintetizados no coinciden con los descritos para el compuesto aislado. Originalmente se había propuesto una estructura tipo yohimbina mientras que posteriormente, Erwan Poupon ha propuesto una estructura basada en un esqueleto de tipo tangutorina. En este contexto, hemos sintetizado los compuestos 14-a/b y los derivados O-acetilnitraraína 15-a/b, dihidronitraraína16-a/bynitraraidina 17b, productos naturales relacionados con la nitraraína y aislados de las mismas plantas. Hemos sintetizado también la estructura 18, propuesta por Erwan Poupon para el alcaloide nitraraína mediante una secuencia que tiene como etapas claves: i) una ciclocondensación estereoselectiva entre el (S)-triptofano y un ceto-éster oportunamente funcionalizado; ii) una ciclación de Bischler-Napieralski; iii) la eliminación de la cadena de hidroximetilo. La comparación de los datos físicos y espectroscópicos de estos compuestos sintéticos con los descritos en la literatura para los productos naturales nos permitió concluir que ninguna de las estructuras sintetizadas parece ser la correcta asignación para la nitraraína y los alcaloides relacionados. / Monoterpenoid indole alkaloids constitute an important group of natural products with a wide variety of complex chemical structures. A large number of members of this class of alkaloids display pharmacologically important activities, with considerable potential for clinical use, such as the antitumor alkaloids vinblastine and vincristine. Starting from lactams we have described the stereocontrolled formation of C‐12b diastereomeric indolo[2,3‐a]quinolizidines using either HCl or BF3∙Et2O, respectively, to promote the intramolecular alpha-amidoalkylation reaction. In order to assemble the carbocyclic E ring of the yohimbane nucleus from tetracyclic unsaturated lactams we have devised an expeditious procedure based on the use of Nazarov reagents. The Nazarov reagent is a well‐known annelating agent that has been extensively used in terpene and alkaloid syntheses. The silyl derivative, a new stable and practical synthetic equivalent of the Nazarov reagent recently developed in our laboratory, is able to undergo base‐promoted double Michael annulations with alpha, beta-unsaturated carbonyl compounds. In this transformation, two carbon‐carbon bonds would be formed (C‐15/C‐16 and C‐19/C‐20), with generation of two stereogenic centers (C‐15 and C‐20), in a one‐pot reaction. In the context of our studies on the use of tryptophanol‐derived lactams in the enantioselective synthesis of indole alkaloids, we have developed a methodology for the diastereodivergent access to yohimbinone‐type systems by a double Michael reaction between an unsaturated indolo[2,3‐a]quinolizidine lactam and the Nazarov reagent equivalent By simply modulating the reaction conditions we are able to control the stereochemical outcome of the cyclization: when Cs2CO3 and DCM are used, the H‐3/H‐15 trans pentacyclic system is obtained with high diastereoselectivity, whereas the use of DBU in THF reverses the selectivity, exclusively leading to the cis isomer. This methodology allows the straightforward construction of pentacyclic yohimbinonetype systems. Following the reported methodology, we prepared compounds and studied their transformation into the dihydro derivative, and the quaternary salt, structures originally proposed for the natural product nitraraine and related alkaloids. We also synthesized the structure proposed by Erwan Poupon for nitraraine. Comparison of the physical and spectroscopic data of these synthetic compounds with those reported for the natural products allowed us to conclude that none of the synthesized structures seem to be the correct assignment for the natural compounds nitraraine, dihydronitraraine, and nitraraidine.

Global obesity is a pandemic status, estimated to affect over 2 billion people, and has resulted in an enormous strain on healthcare systems worldwide. The situation is compounded by the fact that apart from the direct costs associated with overweight pathology, obesity presents itself with a number of comorbidities, including an increased risk for the development of neurodegenerative disorders. Alzheimer disease (AD), the main cause of senile dementia, is no exception. Spectacular failure of the pharmaceutical industry to come up with effective AD treatment strategies is forcing scientific community to rethink the underlying molecular mechanisms leading to cognitive decline. Research described in this doctoral thesis is focused on the effects of a high-fat diet (HFD) versus control chow in C57/Bl6 Wild-type (WT) and APPswe/PS1dE9 (APP/PS1) mice, a well-established mouse model of familial AD. WT and APP/PS1 mice were fed control chow from the time of weaning (21 days) until the age of 3 months. In addition, a separate group of animals were fed either a control or a HFD from the time of weaning until 6 months of age. We have detected tau hyperphosphorylation, amyloidogenesis and impaired mitochondrial signaling in the hippocampi of 3-month-old APP/PS1 mice. By the time the mice reached 6 months of age this phenotype was exacerbated. In addition, 6-month-old APP/PS1 mice present with cognitive deficits, hippocampal insulin signaling abnormalities and impairments in peripheral glucose and insulin tolerance. On a HFD, diet-induced obesity and metabolic syndrome were present both in the WT and APP/PS1 groups. Both groups demonstrate memory loss and impaired peripheral glucose metabolism as well as abnormal hippocampal insulin signaling and mitochondrial metabolism, with APP/PS1 mice exhibiting a nearly diabetic phenotype. Significantly higher levels of insoluble Aβ (1-42) were detected in the cortical extracts of HFD-fed APP/PS1 mice versus APP/PS1 animals on a control chow. In transgenic animals predisposed to AD development, the introduction of hypercaloric diet significantly worsened existing phenotype both at the periphery and in the hippocampal networks. Overall, our results suggest that metabolic syndrome, diabetes and related comorbidities clearly do have a potential to significantly worsen the symptoms of AD disease. / La obesidad es una pandemia mundial, la cual según estudios recientes afecta a más de 2.000 millones de personas en todo el mundo y conlleva una fuerte presión de los sistemas sanitarios globales. El problema se ve aumentado no sólo por los costes directos asociados al sobrepeso, sino también por las comorbilidades relacionadas, entre ellas el incremento del riesgo de desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, como por ejemplo la enfermedad de Alzheimer (EA), principal causa de demencia senil. Hasta el momento, la industria farmacéutica no ha sido capaz de desarrollar estrategias eficaces para el tratamiento de la EA. Por ello, ha surgido la necesidad de plantearse nuevos mecanismos moleculares que puedieran explicar el declive cognitivo de esta enfermedad. La presente tesis doctoral trata sobre los efectos provocados por la ingesta de una dieta rica en grasa (high-fat diet, HFD) en ratones salvajes C57/Bl6 (wild-type, WT) y en ratones APPswe/PS1dE9 (APP/PS1), como modelo experimental de EA familiar. Dichos ratones fueron alimentados con dieta estándar a partir del destete (21 días) hasta los 3 meses. Por otro lado se estableció un nueva línea de investigación en la cual los animales fueran alimentados con dieta estándar o HFD hasta los 6 meses de edad. Se detectó hiperfosforilación de la proteína tau, amiloidogénesis y deterioro de la señalización mitocondrial en el hipocampo de los ratones APP/PS1 a 3 meses de edad. Por otro lado, los ratones presentaban un fenotipo exacerbado a 6 meses. Además, presentaban defectos cognitivos, anomalías en la vía de señalización de la insulina en el hipocampo y alteraciones en el metabolismo periférico de la glucosa y de la insulina. La ingesta de la HFD indujo obesidad y desarrollo de síndrome metabólico, tanto en el grupo de ratones WT como en APP/PS1. Ambos grupos presentaron pérdida de memoria, alteración del metabolismo periférico de la glucosa, así como anomalías en la vía de señalización de la insulina y en el metabolismo mitocondrial en hipocampo, desarrollando un fenotipo casi diabético en el caso de los ratones APP/PS1. En los extractos corticales de estos animales alimentados con HFD se detectaron niveles de Aβ insoluble (1-42) significativamente más elevados en comparación con los alimentados con dieta estándar. En los animales transgénicos con predisposición al desarrollo de EA, la introducción de una dieta hipercalórica provocó un empeoramiento significativo del fenotipo, tanto en la periferia como en el hipocampo. En general, nuestros resultados parecen indicar que el síndrome metabólico, la diabetes y las comorbilidades asociadas podrían causar un empeoramiento significativo de los síntomas de EA.

Les guies de pràctica clínica (GPC) proporcionen recomanacions per ajudar als professionals sanitaris i als pacients en el procés de presa de decisions en patologies específiques per millorar la qualitat de l’atenció al pacient. La malaltia arterial perifèrica (MAP) és un predictor de morbi-mortalitat cardiovascular. Aquesta tesi consta de dues parts que tenen en comú el tractament farmacològic de la MAP. La primera part, té com a objectiu revisar la qualitat de les GPC en el tractament farmacològic de la MAP. Es va realitzar una revisió sistemàtica de les GPC en el maneig farmacològic de la malaltia. Es van identificar les GPC publicades entre el 2003 i gener del 2015, en anglès, francès o castellà, a les bases de dades PubMed, Cochrane i TRIP database, i a pàgines web d’organitzacions que desenvolupen GPC i de societats científiques europees i americanes relacionades amb la MAP. Tres avaluadors independents van valorar la qualitat de les guies utilitzant l’instrument AGREE II (Appraisal of Guidelines, REsearch and Evaluation). Es van incloure un total de set GPC, publicades entre el 2006 i el 2012. La mitjana de puntuacions AGREE II de les guies va variar del 45% al 72%. Els dominis amb major puntuació van ser "Claredat a la presentació" i "Independència editorial" i el de menor puntuació "Aplicabilitat". Les classificacions i recomanacions utilitzades per avaluar la qualitat de l'evidència i la força o el grau de les recomanacions van ser molt heterogènies entre les guies, així com també hi havia variabilitat en les recomanacions dels fàrmacs vasodilatadors entre elles. El cilostazol va ser el fàrmac de primera línia més recomanat per les guies (71,4%), el naftidrofuril només el recomana la guia NICE com de primera línia (28,6%) i la pentoxifil·lina, quan es recomana, és de segona línia (28,6%). La segona part de la tesi, és un estudi observacional que avalua la morbi-mortalitat de pacients amb MAP que reben tractament amb pentoxifil·lina. Els pacients estan inclosos en un registre nacional multicèntric de pacients ambulatoris estables amb malaltia arterioscleròtica: registre FRENA (Factores de Riesgo y Enfermadad Arterial), iniciat al 2003. Al setembre del 2015, 5.204 pacients estaven inclosos al registre, dels què 1.732 tenien diagnòstic de MAP (33,2%) i 554 (32%) rebien tractament amb pentoxifil·lina; cap pacient rebia tractament amb naftidrofuril. Després d'un seguiment mitjà de 900 pacients-any, 56 pacients (3,2%) van desenvolupar infart de miocardi, 47 (2,7%) un ictus isquèmic, 68 (3,9%) pacients van patir amputació de l'extremitat, 19 (1,1%) van presentar un episodi de sagnat major i 117 (6,7%) van morir. No es van observar diferències estadísticament significatives entre els pacients que rebien o no rebien pentoxifil·lina en l'anàlisi multivariant, per a esdeveniments isquèmics (HR 0,91; IC 95% 0,64-1,29), sagnat major (HR 0,38; IC 95% 0,11-1,33) o mort (HR 1,32; IC 95% 0,90-1,94). Conclusions: Hi ha una gran variabilitat en la qualitat entre les guies i en llurs recomanacions sobre el tractament farmacològic dels pacients amb MAP. Una tercera part dels pacients amb MAP estan tractats amb un fàrmac de segona línia (pentoxifil·lina) segons les recomanacions de les guies, però el seu ús no s’ha associat a un augment de la morbi-mortalitat. / Clinical practice guidelines (CPGs) provide recommendations to assist health professionals and patients in the process of making decisions for specific clinical conditions to improve the quality of the patient care. Peripheral artery disease (PAD) is a predictor of cardiovascular morbidity and mortality. This thesis consists of two parts that have in common the pharmacological treatment of peripheral arterial disease (PAD). The aim of the first part is to review the quality of CPGs in pharmacologic management of PAD. A systematic review of CPGs for the pharmacologic treatment of peripheral artery disease was performed. CPGs published between 2003 and January 2015 in English, Spanish or French were retrieved using PubMed, Cochrane and TRIP databases, guideline developer organizations websites, and European and American scientific societies related to PAD websites. Three appraisers independently assessed the quality of CPGs using the Appraisal of Guidelines, REsearch and Evaluation II (AGREE II) instrument. A total of seven CPGs, published between 2006 and 2012, were included. Average AGREE II guidelines scores varied from 45% to 72%. The highest scored domains were “Clarity and presentation” and “Editorial independence” and the lowest scored domain was “Applicability”. The ratings and recommendations used to assess the quality of evidence and the strength or degree of recommendations were very heterogeneous between the CPG. Also was the extent of the drug recommendations regarding vasoactive drugs. Cilostazol was the first-line drug recommended by most guidelines (71.4%), naftidrofuryl as first-line treatment was only recommended by NICE guideline (28.6%) and pentoxifylline when recommended, was a second line option (28.6%). The second part of the thesis is an observational study that assesses morbidity and mortality of patients with PAD who receive treatment with pentoxifylline. Patients are included in a national multicentre registry of clinical data of stable outpatients with atherosclerotic disease, the FRENA Registry (Factores de Riesgo y Enfermadad Arterial), that began in 2003. In September 2015 there were 5.204 patients included in the registry, of which 1.732 (33.2%) had PAD diagnosis and 554 (32%) received treatment with pentoxifylline; no patient received treatment with naftidrofuryl. After a median follow-up of 900 patients-year, 56 patients (3.2%) developed myocardial infarction, 47 (2.7%) ischemic stroke, 68 patients (3.9%) underwent amputation of the limb, 19 (1.1%) showed a major bleeding episode and 117 (6.7%) died. No statistically significant differences were observed between patients receiving or not receiving pentoxifylline in multivariate analysis for subsequent ischemic events (HR 0.91, 95% CI 0.64-1.29), major bleeding episode (HR 0.38, 95% CI 0.11-1.33) or death (HR 1.32, 95% CI 0.90-1.94). Conclusions: There is great variability in quality between the guidelines and their recommendations on the pharmacological treatment of patients with PAD. One third of patients with PAD are treated with a second-line drug (pentoxifylline) according to the recommendations of the guidelines, but its use was not associated with increased morbidity and mortality.