Grado de magíster en fisiología / La obesidad, condición caracterizada por la presencia de un estado inflamatorio crónico, está estrechamente relacionada al desarrollo de diabetes tipo 2 (DM2), patología de alta prevalencia en individuos sedentarios. Se sabe que la actividad física regular es una de las medidas más eficaces para evitar los efectos deletéreos asociados a la obesidad y DM2, ya que además de reducir la actividad proinflamatoria, induce un ambiente antiinflamatorio. Proponemos en nuestra investigación que el entrenamiento de fortalecimiento muscular generará una disminución de la respuesta inflamatoria en la que participa el receptor de respuesta inmune TLR9, en un modelo de ratas obesas y DM2. Para tales efectos 8 ratas Wistar, macho, adultas, obesas y diabéticas fueron sometidas a un programa de entrenamiento de fortalecimiento muscular por 12 semanas (grupo entrenado (GE)), mediante el agarre, en sentido vertical, a una rejilla, por un tiempo predeterminado y con una carga externa sujeta a sus colas. 7 ratas de iguales características, no sometidas al entrenamiento, sirvieron como grupo control (GC). Al término del programa, se evaluó la fuerza muscular (tiempo máximo de agarre (segundos) sin carga externa) en todas las ratas. Luego, estas fueron sometidas a eutanasia y se cuantificó en el bazo la expresión del mRNA de genes implicados en la cascada de señalización de TLR9 y en la inducción de citokinas pro y antiinflamatorias. En el suero sanguíneo, se valoró la actividad inflamatoria sistémica por medio de la cuantificación de citokinas pro y antiinflamatorias y además, se midió la presencia de cfDNA (DNA de doble cadena, libre), ligando endógeno de TLR9. Adicionalmente, se midió masa corporal y grasa, parámetros de control glicémico y lipídico. En relación al GC, el GE mostró mayor fuerza muscular (47[16-139] segundos v/s 18 [10-22] segundos; p=0,01). Del total de ratas del GE, aquella mitad con valores de fuerza por sobre la mediana del grupo, las denominamos "respondedoras" (GR) al entrenamiento, mientras que al resto, las denominamos "subrespondedoras"(GSR). El GR mostró mayor fuerza respecto del GC y del GSR, presentando también una disminución significativa de su masa corporal respecto a los otros grupos. Además, el GR presentó menores valores en la expresión del mRNA de las citokinas proinflamatorias, TNF-α e IL-6, y de la proteína TNF-α valorada en el suero sanguíneo. No observamos modificaciones en la expresión del mRNA y proteína de la citokina antiinflamatoria IL-10. Por otra parte, se encontró en el GR una disminución significativa de la expresión de mRNA de las moléculas implicadas en la vía de señalización del receptor TLR9, así como menores concentraciones de cfDNA. Asociado a estos hallazgos, se observó en este grupo, menores valores en los parámetros metabólicos de control glicémico y mejoras en su perfil lipídico. En resumen, ratas obesas y diabéticas tratadas con un programa de entrenamiento de fortalecimiento muscular y que logran un aumento significativo en su fuerza muscular, presentan cambios también significativos en su composición corporal, marcadores metabólicos y de inflamación sistémica, así como una regulación negativa de la vía de señalización del receptor TLR9. Esto sugiere la necesidad de considerar las diferencias individuales en la capacidad de respuesta al entrenamiento de fortalecimiento muscular, al momento de su prescripción en pacientes obesos y diabéticos. / Obesity, a condition characterized by the presence of a chronic inflammatory state, is closely related to the development of type 2 diabetes (T2D), a pathology of high prevalence in sedentary individuals. It is known that regular physical activity is one of the most effective measures to avoid the deleterious effects associated with obesity and T2D, since in addition to reducing proinflammatory activity, it induces an anti-inflammatory environment. We propose in our research that muscle strengthening training will generate a decrease in the inflammatory response in which the immune response receptor TLR9 participates, in a model of obese rats and T2D. For this purpose 8 Wistar rats, male, adult, obese and diabetic rats were subjected to a muscle strengthening training program for 12 weeks (trained group (GE)), by gripping vertically to a grid, for a predetermined time and with an external load attached to their tails. 7 rats with the same characteristics, not subjected to training, served as a control group (CG). At the end of the program, muscle strength (maximum holding time (seconds) without external load) was evaluated in all rats. Then, they were euthanized and quantified in spleen the mRNA expression of genes involved in the TLR9 signaling cascade and induction of pro and anti-inflammatory cytokines. In the blood serum, the systemic inflammatory activity was assessed by means of the quantification of pro and anti-inflammatory cytokines and, in addition, the presence of cfDNA (free double-stranded DNA), endogenous ligand of TLR9, was measured. Additionally, body mass and fat, glycemic and lipid control parameters were measured. In relation to GC, the GE showed greater muscle strength (47 [16-139] seconds v / s 18 [10-22] seconds, p = 0.006). Of all the GE rats, which half with force values above the group median, we call them “responders” (GR) to training, while the rest, we call them "subresponders" (GSR). The GR showed greater strength with respect to the GC and the GSR, also presenting a significant decrease in their body mass with respect to the other groups. In addition, the GR presented lower values in the mRNA expression of the proinflammatory cytokines, TNF-αand IL-6, and TNF-α protein valued in the blood serum. We did not observe modifications in the mRNA and protein expression of the anti-inflammatory cytokine IL-10. On the other hand, a significant decrease in the mRNA expression of the molecules involved in the TLR9 signaling pathway was found in the GR, as well as lower concentrations of cfDNA. Associated with these findings, we observed in this group, lower values in the metabolic parameters of glycemic control and improvements in their lipid profile. In summary, obese and diabetic rats treated with a muscular strengthening training program that achieve a significant increase in their muscular strength, present also significant changes in their body composition, metabolic markers and systemic inflammation, as well as a negative regulation of the signaling path of the TLR9 receiver. This suggests the need to consider individual differences in the capacity to respond to muscle strengthening training, at the time of prescription in obese and diabetic patients.

[ES] Los receptores tipo Toll, TLR, son receptores clave en la defensa contra los patógenos capaces de iniciar la respuesta inmunitaria innata para proteger al huésped. Su papel no solo se relega a responder a estímulos foráneos, sino que también pueden detectar daños en los tejidos o células lesionadas induciendo su respuesta a lo que se conoce como "inflamación estéril". Las células del sistema inmunitario no son las únicas que presentan TLR; también se encuentran en células de la glía, neuronas y precursores neurales (NPC). Concretamente, TLR2 y TLR4 en NPC en cerebro contribuyen a la determinación del destino celular y plasticidad neuronal durante el desarrollo. Sin embargo, sus funciones en la fisiología y patología de la médula espinal no están bien definidas, así como en procesos críticos como la neurogénesis, autorrenovación o proliferación. Esta tesis doctoral, distribuida entre tres capítulos, se ha centrado 1) en el estudio del papel de TLR2 y TLR4 en precursores derivados de medula espinal neonatal (Capítulo 1); 2) en evaluar el papel de ambos, TLR2 y TLR4 en el proceso de regeneración espontánea o tras trasplante ectópico de NPC, en un modelo de lesión medular inducida (Capítulo 2); 3) en el estudio del papel de TLR4 en la modulación del fenotipo inflamatorio en respuesta al proteoglicano condroitín sulfato (CSPG) secretado tras la lesión medular con actividad inhibitoria del recrecimiento axonal tras lesión medular (Capítulo 3). / [CA] Els receptors tipus Toll, TLR, són receptors clau en la defensa contra els patògens capaços d'iniciar la resposta immunitària innata per a protegir l'hoste. El seu paper no sols es relega a respondre a estímuls forans, sinó que també poden detectar danys en els teixits o cèl·lules lesionades induint la seua resposta al que es coneix com a "inflamació estèril". Les cèl·lules del sistema immunitari no són les úniques que presenten TLR; també es troben en cèl·lules de la glia, neurones i precursors neurals (NPC). TLR2 i TLR4 en NPC en cervell contribueixen a la determinació del destí cel·lular i plasticitat neuronal. No obstant això, les seues funcions en la fisiopatologia de la medul·la espinal no estan ben definides, així com en processos crítics com la neurogènesi, autorenovació o proliferació. Aquesta tesi doctoral, distribuïda entre tres capítols, s'ha centrat: 1) En l'estudi del paper de TLR2 i TLR4 en precursors derivats de medul·la espinal neonatal (Capítol 1); 2) A avaluar el paper de tots dos, TLR2 i TLR4, en el procés de regeneració espontània o després de trasplantament ectòpic de NPC, en un model de lesió medul·lar induïda (Capítol 2); 3) En l'estudi del paper de TLR4 en la modulació del fenotip inflamatori en resposta al proteoglicà condroití sulfat (CSPG) secretat després de la lesió medul·lar amb activitat inhibitòria del recreixement axonal després de lesió medul·lar (Capítol 3). / [EN] Toll-like receptors, TLRs, are key receptors in the defence against pathogens capable of initiating the innate immune response to protect the host. Their role is not only limited to responding to foreign stimuli, but they can also detect damage to injured tissues or cells, inducing their response to what is known as 'sterile inflammation'. Immune system cells are not the only cells that display TLRs; they are also found in glial cells, neurons and neural precursors cells (NPCs). TLR2 and TLR4 NPCs from brain contribute to cell fate determination and neuronal plasticity. However, their roles in spinal cord pathophysiology and in critical processes such as neurogenesis, self-renewal or proliferation are not well defined. This doctoral thesis, distributed among three chapters, has focused: 1) on the study of the role of TLR2 and TLR4 in neonatal spinal cord-derived precursors (Chapter 1); 2) on evaluating the role of both TLR2 and TLR4 in the process of spontaneous regeneration or after ectopic transplantation of NPC, in a model of induced spinal cord injury (Chapter 2); 3) to study the role of TLR4 in modulating the inflammatory phenotype in response to chondroitin sulphate proteoglycan (CSPG) secreted after spinal cord injury with inhibitory activity on axonal regrowth after spinal cord injury (Chapter 3). / The student has been granted with a PhD fellowship from a predoctoral program at the CIPF and with International Research and Training Exchange Programme at the CIPF. This work has been supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (projects RTI2018-095872-B-C21; MAT2015-66666-C3-R; SAF2015-69187R) and Spanish Ministry of Heath, PNSD2018 I003. / Sánchez Petidier, M. (2022). Toll-like receptors in spinal cord derived neural precursor cells: implications on spinal cord injury and cell transplantation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180753 / TESIS