El linfoma de células del manto (LCM) es una entidad heterogénea tanto en sus aspectos biológicos como en su comportamiento clínico. La existencia de pacientes con mala respuesta al tratamiento sugiere que, de manera análoga a otros síndromes linfoproliferativos crónicos, existen alteraciones en los mecanismos de citotoxicidad inducida por fármacos. La heterogeneidad clínica del LCM queda reflejada, entre otros, por la variabilidad en la presentación de expresión hemoperiférica e infiltración del sistema nervioso central (SNC), dos complicaciones controvertidas y no suficientemente estudiadas. La hipótesis planteada en la presente tesis fue que la heterogeneidad observada en el LCM podría ser debida a la existencia de alteraciones en los mecanismos de apoptosis en un subgrupo de pacientes y se relacionaría con el pronóstico de éstos. Por otro lado, el análisis exhaustivo de los pacientes con expresión hemoperiférica o infiltración del SNC permitiría establecer cuáles son las características clínicas y biológicas que determinan la aparición de estas complicaciones en determinados enfermos. Para confirmar esta hipótesis nos planteamos los siguientes objetivos: 1) estudiar las bases moleculares de la regulación de la apoptosis en el LCM, tanto en líneas celulares como en células primarias de pacientes afectos; 2) analizar la incidencia y el impacto pronóstico de la expresión hemoperiférica en los enfermos con LCM mediante citología y citometría de flujo y 3) estudiar la incidencia y los factores determinantes de la infiltración del SNC en pacientes afectos de esta hemopatía.Para el estudio de las bases moleculares de la apoptosis en el LCM se analizaron cuatro líneas celulares portadoras de la t(11;14)(q13;q32), característica de esta entidad, y células primarias de 10 pacientes con LCM. El análisis de la viabilidad celular mediante marcaje con anexina V y yoduro de propidio, la detección de la pérdida de potencial de membrana y la producción de ROS, la determinación de caspasa 3 activa y de los cambios de conformación de BAX y BAK se llevaron a cabo mediante citometría de flujo (CMF). El análisis de diversas proteínas de la familia de BCL-2 se realizó mediante "Western blot". El estudio del ciclo celular se efectuó asimismo mediante CMF. El análisis de las alteraciones cromosómicas existentes en los LCM leucemizados se realizó mediante hibridación genómica comparada (CGH). Las diferencias entre subgrupos de pacientes se analizaron mediante la prueba exacta de Fisher y la t de Student. El análisis de supervivencia se llevó a cabo mediante el método de Kaplan y Meier y las diferencias observadas en términos de supervivencia se analizaron con el "log-rank test". El análisis de variables dependientes del tiempo se efectuó mediante el método de Mantel y Byar. Los resultados obtenidos en el primer trabajo demuestran que la citotoxicidad inducida por mitoxantrona en las células del LCM fue debida a la activación de la vía mitocondrial de apoptosis, y tiene lugar, probablemente, de manera dependiente de la integridad de los sensores de daño al ADN. Los resultados del segundo trabajo permiten concluir que la expresión hemoperiférica detectada mediante CMF se observa en la mayoría de los pacientes con LCM, incluso en aquellos con recuentos linfocitarios normales. Aunque la leucemización morfológica no se asoció en nuestro estudio con ninguna alteración citogenética específica detectable mediante CGH, los casos con linfocitosis >/5 x 10(9)/L presentaron anomalías citogenéticas diferenciales y un peor pronóstico. Los resultados del tercer trabajo demuestran que la infiltración del SNC se presenta fundamentalmente en pacientes con LCM blastoide, índice proliferativo elevado, niveles de LDH sérica elevados e IPI de riesgo intermedio/alto o alto, en general en el contexto de recidivas o progresiones sistémicas. / "BIOLOGICAL AND CLINICAL PROGNOSTIC FACTORS IN MANTLE CELL LYMPHOMA"TEXT:Mantle cell lymphoma (MCL) is characterized by the presence of translocation t(11;14)(q13;q32), an aggressive clinical course and poor response to chemotherapy. Few data concerning drug-induced apoptosis in MCL have been reported. The aim of the first study that constitutes the present thesis was to analyze the mechanisms of drug-induced apoptosis in MCL. Four cell lines carrying the t(11;14) and primary cells of 10 patients with MCL were incubated in vitro with several drugs currently used in the treatment of lymphoproliferative disorders and drug-induced cell death was characterized. Our results support that MCL cells have functional apoptotic machinery but require the integrity of functional DNA-damage response genes for its activation. From a clinical standpoint, extranodal involvement is a well-known feature in patients with MCL. Relatively few studies to date have focused on the peripheral blood (PB) involvement and the incidence of leukemic expression in MCL varies highly in different studies. The objective of our second study was to analyze the incidence, and the biological and clinical significance of leukemic involvement in patients with MCL. We investigated the incidence of PB involvement by both morphologic and flow cytometry (FC) analyses. Clinical features, genetic abnormalities detected by comparative genomic hybridization (CGH) and patient outcome were also determined. Leukemic expression at diagnosis detected by FC was a highly common feature, even in patients with a normal lymphocyte count. Although morphologically apparent leukemic expression was not associated with specific chromosomal alterations detected by CGH, a lymphocyte count >/ 5 x 10(9)/L was correlated with particular genetic abnormalities and a poor outcome.The incidence of central nervous system (CNS) involvement in patients with MCL is also highly variable in different studies, and predicting factors and outcome of CNS infiltration in these patients have not been thoroughly investigated. The aim of our study was to assess the incidence and factors for CNS involvement in MCL. In addition, we analyzed the clinical features, therapy and outcome of patients with MCL once CNS infiltration was detected. Our results suggest that, in most cases, CNS involvement occur late in the course of the disease, as part of a generalized relapse or progression. Blastoid histology, high proliferative index, high serum LDH and high-risk IPI are the variables associated with a higher risk to develop this complication.

En primer lloc, s'ha examinat el procés de cicatrització durant la regeneració de fragments de discs d'ala de Drosophila. S'ha observat que després de tallar, les cèl·lules de la vora de la ferida comencen a tancar-la a través de la contracció d'un cable d'actina. A més, filopodis emesos per cèl·lules de la vora també cosiran la ferida formant una cremallera des del centre cap als seus extrems. L'activació de la via JNK està involucrada en aquest procés. L'expressió de puckered (puc), s'indueix en vàries fileres de cèl·lules a la vora de la ferida, mentre que la manca d'activitat de la via, aconseguida utilitzant mutants per hep, bsk, o Dfos, impedeix la cicatrització. Aquests defectes van acompanyats a més, per una disminució de l'expressió de puc. Donant suport al paper de puc en la cicatrització, s'han rescatat mutants per hep reduint la funció de puc, i s'ha inhibit la cicatrització sobreexpressant-lo. Aquests resultats demostren un paper de la JNK en la cicatrització dels discs imaginals semblant a l'observada en processos com els tancaments dorsal i toràcic i, semblant també a la cicatrització de l'epidermis embrionària, l'epidermis larval o de la cutícula adulta de Drosophila. En segon lloc, s'ha estudiat el procés de proliferació i creixement durant la regeneració. S'ha examinat per una banda, la distribució de cèl·lules en fase S i en mitosis i, de cèl·lules mortes. Per altra banda, s'han utilitzat tècniques de llinatge cel·lular per marcar l'origen i les fronteres del blastema i, per testar si hi ha canvis en les identitats dels compartiments. Per últim, s'ha realitzat un anàlisi clonal per determinar la topologia de la proliferació cel·lular i la seva relació amb la formació del patró. S'ha demostrat que tant la proliferació s'activa abans no es completa la cicatrització, sobre una distància de 10-15 fileres de cèl·lules des de la ferida. En experiments de llinatge cel·lular amb puc, s'ha vist que la majoria de cèl·lules del blastema s'origina de cèl·lules amb la via JNK activa. L'activitat de puc ha resultat ser un molt bon marcador de les fronteres del blastema. De manera interessant, la mort cel·lular no sembla jugar un paper important en la regeneració dels discs d'ala. L'anàlisi clonal mostra una estreta relació entre el nombre, la freqüència i la forma (orientació de la divisió cel·lular) dels clons, amb la disparitat de valors posicionals confrontats per la cicatrització. Finalment, els experiments de llinatge suggereixen que els compartiments no es reespecifiquen durant la regeneració. Aquests resultats són consistents amb la idea de que la regeneració dels discs imaginals de Drosophila no és un procés epimòrfic estricte i que la proliferació és estimulada, de manera independent de la cicatrització, en una àmplia àrea de la ferida per l'activitat de la via JNK. Després de la cicatrització, la regeneració és conduïda per les disparitats posicionals entre les superfícies contraposades, a través d'una proliferació diferencial i una divisió cel·lular orientada. Per últim, s'ha examinat la formació del patró durant la regeneració. En el desenvolupament, la formació del patró en l'eix Pr/Ds té lloc seguint una seqüència precisa i està mitjançada per la distalització i intercalació és a dir, els nous destins s'afegeixen a la punta i alguns són intercalats entre dos destins preexistents. Durant la regeneració es reprodueix el patró normal que s'aconsegueix durant el desenvolupament però, des d'un punt de partida diferent. La seqüència de formació del patró observada, difereix del desenvolupament. Durant la regeneració, els marcadors posicionals reapareixen de manera semi-simultània i amb solapaments i després, quan el teixit creix, són refinats en dominis discrets reproduint el patró normal. / My thesis has been focused on the study, at different levels, of the regenerating process in imaginal discs of "Drosophila melanogaster". On one hand we described the process of wound healing by studying epithelial and cytoskeletal dynamics, and the involvement of the Djun kinase signaling pathway (JNK). A second part of my thesis involved the study of the mechanism of regeneration and the dynamics and origin of the blastema. This was addressed by analyzing cell proliferation (S and M phases of the cell cycle), cell death, cell lineage and by clonal analysis. Finally, the question of how pattern formation occurs during regeneration was addressed using the leg disc and its pattern of gene expression along the proximal-distal axis. Main conclusions are: 1) wound healing in imaginal discs implies the formation of purse-string forces, filopodia protrusion and cell shape changes and is regulated by the JNK signaling pathway. 2) Proliferation is specifically localized to the regenerating area and shows higher number of dividing cells where more tissue needs to be regenerated. 3) Regenerated cells derive from the desdetermination of intact cells at the edge of the wound. 4) Regeneration reproduces the normal pattern achieved during development but following a different sequence of gene expression.

La apoptosis es un proceso de muerte celular programada que está involucrada en la selección del repertorio de linfocitos T y en el mantenimiento de la tolerancia inmunológica, ya que es el mecanismo por el que se eliminan las células que podrían dar lugar a respuestas autoinmunes. Existen evidencias de que la alteración en los mecanismos apoptóticos están implicados en la patogenia y la actividad de las enfermedades autoinmunes sistémicas, de las cuales, el lupus eritematoso sistémico (LES) es la más representativa. Se han identificado en el ser humano algunos genes que codifican oncoproteínas y citocinas cuya transcripción parece ser crucial en este proceso: unos pro-apoptóticos (fas, p53 y TNF-alfa) y otros anti-apoptóticos (bcl-2 y IL-10). Se sospecha que cambios en la expresión de los mismos podrían desempeñar algún papel en la patogenia del LES, al favorecer la proliferación de determinadas poblaciones celulares de efecto autorreactivo.Con los trabajos de la presente tesis doctoral nos propusimos: determinar la implicación de los oncogenes (bcl-2, fas y p53) y las citocinas (IL-10 y TNF-alfa) en la disregulación apoptótica que presentan los pacientes con LES; estudiar la interrelación existente entre ellos; y analizar la relación de las posibles disregulaciones de los elementos que participan en la apoptosis con la actividad de la enfermedad lúpica.Los resultados obtenidos muestran cómo los oncogenes fas, bcl-2 y p53, las citocinas IL-10 y TNF-alfa, y la fracción proteica soluble del Fas (sFas) tienen una notable importancia en la patogenia y la actividad de la enfermedad lúpìca. Las vías apoptóticas del Fas y p53 son independientes entre sí. Sin embargo, diversas citocinas (IL-10, TNF-alfa), oncoproteínas (Bcl-2) y fracciones proteicas solubles (sFas) pueden ser las encargadas de relacionarlas entre sí. La interferencia de estas vías apoptóticas produciría una eliminación deficiente de los linfocitos autorreactivos. Ello favorecería su supervivencia, lo que provocaría las alteraciones de disregulación inmunológica propias del LES.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Mechanismen zu identifizieren, die an der Induktion von Zellwachstum und/oder Zelltod von Kardiomyozyten beteiligt sind. Zunächst wurde ein Modell entwickelt, das es erlaubt, genregulatorische Elemente in vivo zu identifizieren. Es wurden die verschiedenen Variablen, die die Expression in vivo ins Myokard injizierter Reportergenplasmide regulieren, analysiert. Es stellte sich heraus, daß die Injektion von Reportergenkonstrukten ins Myokard des Hundes ein ausgezeichnetes Modell darstellt zur Analyse der Genregulation im Myokard großer Säugetierspezies. Mit Hilfe dieses Modells gelang durch Injektion von ANF (atrialer natriuretischer Faktor)-Promotorkonstrukten mit anschließendem aortic banding die Identifizierung einer AP1-Bindungsstelle im Promotor des ANF-Gens als cis-regulatorisches Element, das für die Aktivierung des ANF-Gens bei der Druckhypertrophie verantwortlich ist. Zur Identifizierung von Faktoren, die für den Zellzyklusarrest von Kardiomyozyten verantwortlich sind, wurde der ubiquitär exprimierte Transkriptionsfaktor E2F-1 in isolierte Kardiomyozyten mittels adenoviralem Gentransfer eingebracht. Die Überexpression von E2F-1 in Kardiomyozyten führte zur Induktion von programmiertem Zelltod (Apoptose). Die Apoptose wurde in Anwesenheit von Insulin-like Growth Factor-I (IGF-I) supprimiert und es konnte nun gesteigerte DNA-Synthese beobachtet werden. Es zeigte sich weiterhin, daß die Zellzyklusinhibitoren p21CIP1 und p27KIP1 eine besondere Rolle bei der Aufrechterhaltung des Zellzyklusarrestes von Kardiomyozyten spielen, denn in der Anwesenheit von IGF-I verschwanden in Kardiomyozyten, die E2F-1 exprimierten, diese Faktoren aus den Komplexen, die sie mit Zyklinen und zyklin-abhängigen Kinasen (cdks) bilden. Um zu verstehen, über welche Faktoren Apoptose in Kardiomyozyten induziert und über welche intrazellulären Signalwege sie vermittelt wird, wurden isolierte Kardiomyozyten mit freien Sauerstoffradikalen (ROS) exponiert, von denen bekannt ist, daß sie in bestimmten Zellen in einem bestimmten Dosisbereich Apoptose erzeugen können. Obwohl beides, H2O2 und O2-, zur Induktion von Apoptose in Kardiomyozyten führt, werden jeweils unterschiedliche intrazelluläre Signalwege aktiviert. So führt H2O2 zur Freisetzung von mitochondrialem Cytochrom C, was mit einer Translokation von Bax an die Mitochondrien und seiner Interaktion mit dem anti-apoptotischen Faktor Bcl-2 einhergeht. Dies führt zur Aktivierung der Caspase 3. O2- hingegen führt zur Aktivierung der Caspase 6 und Spaltung von Lamin A. / The aim of the study was to elucidate mechanisms controlling death and growth of cardiomyocytes. First, a model was developed suitable to identify regulatory gene sequences in vivo. Multiple variables controlling expression of reportergene constructs injected into the heart were investigated. The results showed that injection of reportergene constructs into the heart of dogs is an appropriate model to analyse regulation of gene expression in vivo in large mammals. Using this approach reportergene constructs harboring the promoter of the ANF (atrial natriuretic factor)-gene were injected in dog hearts which were subjected to pressure overload by aortic banding. Serial mutations of the promoter region revealed an AP-1 like sequence to be of importance for the induction of this gene in pressure overload hypertrophy. In order to identify factors responsible for the cell cycle arrest of cardiomyocytes the transcription factor E2F-1 was overexpressed in isolated cardiomyocytes using adenoviral gene transfer. In cardiomyoccytes the overexpression of E2F1- was followed by apoptosis. Apoptosis was suppressed in the presence of insulin-like growth factor-I (IGF-I) and the re-induction of DNA synthesis could be observed. Cyclin dependent inhibitors (cdi) p21CIP1 and p27KIP1 appear to play an important role in the maintenance of the cell cycle arrest in cardiomyocytes, since these factors dissappeared from cyclin complexes in the presence of IGF-I. In order to understand how apoptosis is induced in cardiomyocytes and which intracellular signalling cascades may be involved, isolated cardiomyocytes were exposed to reactive oxygen species (superoxide anion (O2-) or hydrogen peroxide (H2O2)). Both O2- and H2O2 induced apoptosis in cardiomyocytes dose-dependently. However, different intracellular signalling cascades were activated. Cytochrome C was released by H2O2, but not by O2-. Release of cytochrome c was followed by translocation of Bax from the cytosol to mitochondria where it was interacting with anti-apoptotic Bcl-2 leading to the subsequent activation of caspase-3. O2- lead to an activation of caspase-6 which was followed by the cleavage of lamin A.

Em concentrações elevadas no plasma ou no tecido renal a Angiotensina II (Ang II) induz, alterações na hemodinâmica renal, injúria glomerular, aumento da síntese de componentes da matriz extracelular glomerular, estresse oxidativo e apoptose de células glomerulares, incluindo os podócitos. Os podócitos possuem um sistema reninaangiotensina (SRA) próprio e expressam os receptores AT1 e AT2 para o peptídeo, além do trocador Na+/H+ isoforma 1 (NHE1). O NHE1 está envolvido com a resistência e indução de apoptose, controle do volume celular e manutenção do fenótipo celular. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar em podócitos, o papel da Ang II na indução de apoptose, e os eventos intracelulares associados à atividade do NHE1 nesta condição. Nossos resultados indicam que o tratamento com Ang II em alta concentração por 24 horas promove apoptose em podócitos. Nesta condição o NHE1, promove ativação da via de sinalização intracelular p38 MAPK e aumenta a atividade do NHE1 levando a alcalose, ativação da Bax e apoptose nos podócitos. / It has been observed that high plasma, or kidney tissue concentrations of angiotensin II (Ang II) leads to changes in renal hemodynamics, severe glomerular injury, increased synthesis of glomerular extracellular matrix components, oxidative stress and apoptosis in glomerular cells, including podocyte and mesangial cells. Podocytes a local renin-angiotensin system (RAS), expresses the AT1 and AT2 receptors for Ang II and the Na + / H + exchanger (NHE1). The NHE1 is involved with resistance and induction of apoptosis, cell volume control and maintenance of cell phenotype. Thus, the goal of this study was to investigate in podocytes the role of Ang II in the induction of apoptosis, and intracellular events linked to the NHE1 activity in this condition. Our results indicate that the treatment with Ang II, in a high dose, for 24 hours induces apoptosis in podocytes, and promotes oxidative stress. However, the activation of NADPH oxidase subunits Nox4 and p22 (phox) and pro- apoptotic pprotein Bax, came before the late apoptosis observed in 24 hours of treatment with Ang II. Under physiological conditions, the NHE1 activity contributes to cell survival by preventing cytosolic acidification. Moreover, Ang II via the AT1 receptor, activates intracellular signaling pathway p38 MAPK and increases the NHE1 activiy leading to alkalosis, Bax activation and apoptosis in podocytes.

L'apoptosi pot ser induïda a través de nombrosos estímuls, entre els quals hi ha elsreceptors de mort. Per induir apoptosi TNFα necessita la participació d'inhibidors de latranscripció d'ARN o de la síntesi proteica, com són ActD i CHX. En aquest estudidemostrem com la citotoxicitat de TNFα en cèl·lules PC12 i en neurones corticalssensibilitzades amb ActD es dóna a través de l'activació de la caspasa iniciadora 8, dela generació de tBid i de la conseqüent activació de les pro-caspases-9 i -3. A més, eltractament amb TNFα/ActD no indueix diferències detectables en l'expressió deproteïnes involucrades en el complex de senyalització de TNFα. L'anàlisi de lesprincipals proteïnes antiapoptòtiques, com són FLIP, IAPs i els membres de la famíliade Bcl-2, demostra que Bcl-xL endogen és capaç de regular l'apoptosi induïda perTNFα, sense afectar l'activació de la via del factor de transcripció NF-κB. Lasobreexpressió de Bcl-xL dóna resistència a la mort promoguda per TNFα i ActD, i lareducció dels seus nivells indueix mort cel·lular per mitjà de TNFα, a través del'activació de JNK. Per confirmar la rellevància de Bcl-xL en el senyal promogut perTNFα, es va avaluar l'efecte de la reducció dels nivells basals de proteïnesantiapoptòtiques com Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w i Mcl-1, en el model cel·lular HeLa, onaquestes s'hi troben expressades de forma fisiològica, contràriament al que passa enles cèl·lules PC12, demostrant que Bcl-xL és la proteïna antiapoptòtica més rellevanten la protecció de la mort induïda per TNFα.Per altra banda, l'apoptosi induïda per TNFα pot ser deguda a l'acumulació d'elevatsnivells de hemo lliure. El grup hemo sensibilitza les cèl·lules Hepa a l'acció citotòxicade TNFα a través de la inducció d'estrès oxidatiu, que provoca un dany cel·lular queporta a l'activació de la via de JNK y de pro-caspasa-3. La producció de ROS i el danyinduït per estrès oxidatiu, així com la mort induïda per TNFα, conjuntament ambelevats nivells del grup hemo lliure, poden inhibir-se amb l'expressió de proteïnesprotectores com HO-1 y H-Ferritina. / La apoptosis puede ser inducida a través de numerosos estímulos, entre los cuales losreceptores de muerte. Para promover la apoptosis, TNFα necesita la colaboración deinhibidores de la trascripción del RNA o de la síntesis proteica, como ActD y CHX. Eneste estudio demostramos como la citotoxicidad de TNFα en células PC12 y enneuronas corticales sensibilizadas con ActD ocurre a través de la activación de lacaspasa iniciadora 8, la generación de tBid y la activación de las pro-caspasas-9 y -3.Además no se detectan diferencias de expresión, inducidas por TNFα/ActD, deproteínas involucradas en la formación del complejo de señalización de TNFα. Elanálisis de las principales proteínas antiapoptóticas, como FLIP, IAPs y miembros dela familia de Bcl-2, demuestra que Bcl-xL es la molécula endógena capaz de regular laapoptosis promovida por TNFα, sin afectar la activación de la vía del factor detrascripción NF-κB. La sobre-expresión de Bcl-xL confiere resistencia a la muerteapoptótica mediada por TNFα y ActD, y su disminución forzada es capaz de inducirmuerte celular únicamente tratando con TNFα por activación de JNK. Para confirmar larelevancia de Bcl-xL en la señal promovida por TNFα, la represión de proteínas antiapoptóticascomo Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w y Mcl-1 ha sido evaluada en el modelo de célulasHeLa, donde estas se expresan fisiológicamente al contrario que en las células PC12,demostrando que Bcl-xL es la proteína anti-apoptótica más importante en la protecciónde la muerte inducida por TNFα.Por otra parte, la apoptosis mediada por TNFα puede ser promovida por laacumulación de elevados niveles del grupo hemo libre. El grupo hemo sensibiliza lascélulas Hepa a la acción citotóxica de la citoquina TNFα a través de la inducción deestrés oxidativo, cuyo daño resulta en la activación de la vía de JNK y de pro-caspasa-3. La producción de ROS y el daño inducido por estrés oxidativo, así como la muerteinducida por elevados niveles del grupo hemo libre y de TNFα, pueden inhibirse por lasobre-expresión de proteínas protectoras como HO-1 y H-Ferritina. / Apoptotic cell death is triggered by several different stimuli, among which deathreceptors. To induce apoptosis, TNFα needs the cooperation of RNA transcription orprotein synthesis inhibitor, i.e. ActD and CHX. In this study we demonstrate that ActDrenders rat PC12 cells and primary mouse cortical neurons susceptible to the cytotoxiceffect of TNFα by the activation of the initiator caspase 8, generation of tBid andactivation of pro-caspase-9 and -3. Proteins involved in TNFα receptor signalingcomplex are not affected by TNFα/ActD stimulation. However, the analysis of antiapoptoticproteins, e.g. FLIP, IAPs and Bcl-2 family members, demonstrates that Bcl-xLis the endogenous regulator of neuronal sensitivity to TNFα-induced apoptosis and thatit operates in a NF-κB-independent manner. Bcl-xL overexpression completely protectsagainst TNFα/ActD-induced apoptosis, whereas its endogenous decrease sensitizes toTNFα cytotoxic effect promoting JNK-dependent cell death. To point out the relevanceof Bcl-xL in TNFα signaling pathway, endogenous decrease of the main anti-apoptoticBcl-2 family members, e.g. Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w and Mcl-1, was performed in HeLa cellline in which, contrarily to PC12, these proteins are expressed. The results obtaineddemonstrate that Bcl-xL is the most important Bcl-2-cytoprotective protein in regulatingTNFα cytotoxicity.Moreover, TNFα-induced cell death is promoted by high levels of free hemeaccumulation. Heme sensitizes Hepa cell line to TNFα-triggered apoptosis enhancingROS production and ROS-mediated damage. This results in JNK and pro-caspase-3activation. Oxidative stress-promoted apoptosis induced by heme/TNFα treatment isinhibited by the overexpression of HO-1 and H-Ferritin cytoprotective proteins.

L’atròfia muscular espinal (AME) és una malaltia d’origen genètic que afecta, majoritàriament a la població infantil. La malaltia cursa amb una mort de les motoneurones  i atròfia muscular. El gen implicat és el survival motor neuron (SMN) que està delecionat en un 95% dels casos. El nostre estudi està dividit en dues parts: 1- l’aprofundiment de les alteracions musculars en dos models animals murins transgènics que pateixen les formes més greus d’AME (Tipus 1-2) i 2- estudi dels possibles efectes terapèutics del liti en un d’aquests models d’AME. S’ha trobat alteracions greus en les unions neuromusculars d’animals nounats i prenatals en marcadors relacionats amb l’ancoratge de les vesícules a la membrana presinàptica, organització dels canals de calci presinàptics i altres proteïnes presinàptiques, desorganització i apoptosi de les cèl•lules musculars, apoptosi massiva del timus i alteracions generalitzades en els òrgans limfoides. L’estudi ultraestructural del múscul ens indica que hi ha una mort, per apoptosi, de les cèl•lules satèl•lit, confirmat amb la tècnica de TUNEL. L’augment de les apoptosi, però no es reflexa en un increment, per altra banda esperat, de la densitat dels macròfags. El tractament amb concentracions terapèutiques del liti no millora l’evolució de la malaltia en els ratolins que manifesten l’AME, s’observa una acumulació progressiva dels nivells de liti, provocant toxicitat en l’animal. L’efecte del liti inhibint la GSK3 no es tradueix en el increment d’expressió de SMN, tal com s’ha deduït d’alguns experiments publicats. / La atrofia muscular espinal (AME) es una enfermedad de origen genético que afecta, mayoritariamente a la población infantil. La enfermedad cursa con muerte de las motoneuronas y atrofia muscular. El gen implicado es el “survival motor neuron” (SMN) que está delecionado en un 95% de los casos. Nuestro estudio está dividido en dos partes: 1 - la caracterización de las alteraciones musculares en dos modelos animales murinos transgénicos que sufren las formas más graves de AME (Tipo 1-2) y 2 - estudio de los posibles efectos terapéuticos del litio en uno de estos modelos. Se han encontrado alteraciones pre y postnatales graves en las sinapsis neuromusculares a nivel de marcadores relacionados con el anclaje de las vesículas en la membrana presináptica, en la organización de los canales de calcio presinápticos y en otras proteínas presinápticas, Asimismo se ha hallado desorganización y apoptosis de las células musculares, apoptosis masiva del timo y alteraciones generalizadas en los órganos linfoides. El estudio ultraestructural del músculo nos revela muerte, por apoptosis, de las células satélite, confirmado con la técnica de TUNEL. El aumento de las apoptosis muscular no conlleva un incremento, por otra parte esperado, de la densidad de los macrófagos. El tratamiento con litio no mejora la evolución de la enfermedad en los ratones con AME. Se observa un incremento progresivo de los niveles de litio, provocando toxicidad en el animal. Por otra parte, el efecto del litio inhibiendo la GSK3 no se traduce en un aumento de la expresión de SMN, tal como se ha deducido de algunos experimentos publicados. / The spinal muscular atrophy (SMA) is a pediatric genetic disease. The SMA is a motor neuron disease that affects the motor neurons causing its death and muscle atrophy. The gene involved is the survival motor neuron (SMN) that is mutated in the 95% of the cases. Our study is divided into two parts: 1 – studies of the neuromuscular junction in two transgenic SMA murine models that develop the most severe forms of SMA (type 1-2) and 2 - study of the possible therapeutic effects of lithium on one of these models of SMA. We found severe alterations in the neuromuscular junctions of newborn animals and also in prenatal markers related to the vesicle docking at the presynaptic membrane, lack of organization of presynaptic calcium channels and defects in the expression of other presynaptic proteins. We found also, disruption and apoptosis of muscular cells, massive apoptosis of the thymus and widespread alterations in lymphoid organs. The ultrastructural study of muscle identifies apoptotic satellite cells that was confirmed by the TUNEL technique. The increase in apoptosis is not followed by the expected increase, in the macrophage density. Treatment with therapeutic concentrations of lithium does not improve the course of the disease in SMA mice. There was a progressive accumulation of lithium, causing toxicity in the animal. The effect of lithium inhibiting GSK3 does not determine an increased expression of SMN, as could be deduced from some published experiments.

The product of the snail1 gene (SNAIL1) is a transcriptional repressor required for triggering the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). SNAIL1 transcription is induced when epithelial cells are forced to acquire a mesenchymal phenotype. Furthermore, ectopic expression of snail1 in epithelial cells promotes resistance to apoptosis. In this study, we demonstrate that this resistance to ã radiation-induced apoptosis caused by Snail1 is associated with the transcriptional inhibition of PTEN phosphatase. The binding of Snail1 to PTEN promoter increases after ã radiation, correlating with the stabilization of snail1 protein that prevents the association of p53 to PTEN promoter. These results stress the critical role of Snail1 in the control of apoptosis and demonstrate the regulation of PTEN phosphatase by this transcriptional repressor.In this work we also demonstrate that snail1 protein modulates its own expression in tumor cells in a bimodal fashion. Snail1 binds to an E-box present in its promoter and represses its activity. However, in tumor cell lines with low levels of E-cadherin, snail1 stimulates its own promoter. This positive effect prevails on the inhibitory effect, does not require the E-box, and is independent on the SNAG box in snail1 protein. Transcriptional stimulation of SNAIL1 promoter by snail1 is dependent on the activation of NFêB and is negatively modulated by E-cadherin transfection. These results indicate that the expression of snail1 gene can be regulated by its product and by the levels of E-cadherin, and evidence the existence of a fine-tuning feed-back mechanism of regulation for snail1 transcription. / El producte del gen snail1 (SNAIL1) és un repressor transcripcional requerit per a la transició epiteli-mesénquima (TEM). La seva transcripció s'indueix quan les cèl·lules epitelials són forçades a adquirir un fenotip mesenquimal. A més, l'expressió ectòpica d'snail1 en cèl·lules epitelials promou resistència a apoptosi. En aquest estudi varem demostrar que la resistència a apoptosi, induïda per radiació gamma, en aquestes cèl·lules és causada per snail1 i està associada a la inhibició transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unió de snail1 al promotor de PTEN augmenta després de la radiació gamma, es correlaciona amb l'estabilització de la proteïna snail1 i impedeix l'associació de p53 al promotor de PTEN. Aquests resultats expliquen el paper crític de snail1 en el control de la apoptosi i demostren la regulació de la fosfatasa PTEN per aquest repressor transcripcional. En aquest treball també varem demostrar que la proteïna snail1 modula la seva pròpia expressió en cèl·lules tumorals d'una manera bimodal. Snail1 s'uneix a una caixa E present en el seu promotor i reprimeix la seva activitat. No obstant això, en cèl·lules tumorals amb nivells baixos d'E-cadherina, snail1 estimula el seu propi promotor. Aquest efecte activador preval sobre l'efecte inhibitori, no requereix de la caixa E i és independent del domini SNAG en la proteïna snail1. L'estimulació transcripcional del promotor SNAIL1 per snail1 és depenent de l'activació de NFκB i és modulada negativament per la transfecció d'E-cadherina. Aquests resultats indiquen que l'expressió del gen snail1 es pot regular pel seu propi producte i pels nivells d'E-cadherina, i evidencien l'existència d'un fi mecanisme de control en la regulació transcripcional de snail1. / El producto del gen snail1 (SNAIL1) es un represor transcripcional requerido para la transición epitelio-mesénquima (TEM). Su transcripción se induce cuando las células epiteliales son forzadas a adquirir un fenotipo mesenquimal. Además, la expresión ectópica de snail1 en células epiteliales promueve resistencia a apoptosis. En este estudio demostramos que la resistencia a apoptosis, inducida por radiación gamma, en estas células es causada por snail1 y está asociada a la inhibición transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unión de snail1 al promotor de PTEN aumenta después de la radiación gamma, se correlaciona con la estabilización de la proteína snail1 y previene la asociación de p53 al promotor de PTEN. Estos resultados explican el papel crítico de snail1 en el control de la apoptosis y demuestran la regulación de la fosfatasa PTEN por este represor transcripcional. En este trabajo también demostramos que la proteína snail1 modula su propia expresión en células tumorales de una manera bimodal. Snail1 se une a una caja E presente en su promotor y reprime su actividad. Sin embargo, en células tumorales con niveles bajos de E-cadherina, snail1 estimula su propio promotor. Este efecto activador prevalece sobre el efecto inhibitorio, no requiere de la caja E y es independiente del dominio SNAG en la proteína snail1. La estimulación transcripcional del promotor SNAIL1 por snail1 es dependiente de la activación de NFκB y es modulada negativamente por la transfección de E-cadherina. Estos resultados indican que la expresión del gen snail1 se puede regular por su propio producto y por los niveles de E-cadherina, y evidencian la existencia de un fino mecanismo de control en la regulación transcripcional de snail1.

La medicina personalitzada i les teràpies dirigides són, avui dia, estratègies emergents en les companyies farmacèutiques. L’objectiu global, a llarg termini, és desenvolupar tractaments dirigits cap a mecanismes moleculars desregulats únicament en les cèl•lules afectades, reduint així els problemes de toxicitat d’aquests compostos. Aquest procés és llarg i costós però la introducció de les tècniques de disseny racional de fàrmacs ha permès reduir de manera considerable el temps d’identificació de molècules actives, agilitzant així les etapes inicials. Les teràpies antitumorals dirigides a promoure l’apoptosi i/o a controlar el procés de proliferació cel•lular es troben avui dia en ple desenvolupament. A més, les oportunitats d’intervenció terapèutiques en aquesta línia s’incrementen a mesura que augmenta el coneixement de les proteïnes involucrades en aquests processos. Avui dia els principals problemes dels compostos identificats radiquen però en la seva selectivitat i el gran nombre d’efectes secundaris que presenten, pel que el disseny del molècules selectives és un camp de recerca molt actiu. El present projecte es basa en la cerca de nous fàrmacs anticancerígens mitjançant la modelització molecular. D’una banda es tracta d’identificar inhibidors per a les proteïnes de la família Bcl-2 per a restablir els nivells normals d’apoptosi i, de l’altra, per a les proteïnes CDK4 i CDK6, importants reguladores del cicle cel•lular. L’objectiu plantejat a llarg termini en aquesta tesi és identificar compostos actius amb potència i selectivitat cap a aquestes proteïnes per tal de convertir-los en caps de sèrie que finalment puguin arribar a ser fàrmacs comercials. La utilització de compostos mimètics del domini BH3 per inhibir la funció dels membres antiapoptòtics de la família Bcl-2 és una de les estratègies més emprades per al control de l’apoptosi. En aquest marc, en funció de la selectivitat que presenten envers els pèptids BH3, podem trobar dues subfamílies de proteïnes antiapoptòtiques: Bcl-2, Bcl-xL i Bcl-w d’una banda i Mcl-1 i A-1 de l’altra. Diferents estudis suggereixen que per a produir la mort cel•lular és necessari intervenir al menys un membre de cadascuna de les subfamílies. Per tant, sota aquesta premissa, es van analitzar les interaccions establertes entre les proteïnes antiapoptòtiques i dominis BH3 tant pel cas de pèptids que s’uneixen amb igual afinitat a tota la família, com per a pèptids selectius de cadascun dels subgrups. Nombrosos estudis apunten a que la helicitat en els pèptids mimètics dels domini BH3 incrementa notablement l’afinitat d’enllaç. Sota aquesta premissa s’ha tractat de dissenyar pèptids derivats de la proteïna proapoptòtica Bak substituint alguns dels residus prescindibles per l’aminoàcid no natural Aib, inductor de conformacions helicoïdals. Actualment tots els inhibidors coneguts per a les CDKs, actuen sobre el lloc d’unió de l’ATP. Donat que existeix una gran quantitat de dades experimentals sobre aquests compostos es va decidir avaluar diferents algoritmes de docking i predicció d’afinitats experimentals amb cinc inhibidors coneguts de CDK6. Finalment, s’ha proposat també un desenvolupament metodològic que enfoca el problema del disseny de fàrmacs des d’una perspectiva més amplia: la quimiogenòmica. Amb la seqüenciació del genoma humà s’ha pres consciència de que resulta inviable avaluar el gran número de compostos químics coneguts actualment sobre totes les possibles dianes terapèutiques identificades en el genoma humà. Per aquest motiu és imprescindible desenvolupar mètodes teòrics més senzills per a la caracterització i comparació de molècules que permetin predir la seva activitat biològica. Així doncs, amb la realització d’aquesta tesi, queda patent que l’aplicació de mètodes teòrics pot contribuir de manera eficient al disseny de fàrmacs. D’aquesta manera es possible reduir el cost i temps necessari per al descobriment de compostos actius. / Nowadays, personalized medicine and directed therapies have emerged as appealing strategies for pharmaceutical companies. The long-term goal is developing new treatments to target molecular pathways altered only in affected cells, thus reducing undesired side effects and toxicity problems. This is a tedious and long process although the incorporation in its framework of rational drug design techniques has reduced the time needed to identify new active molecules. The knowledge of molecular mechanisms involved in a given pathology allows finding a point of the process that can be targeted, usually a protein, restoring the normal cell behavior. Once identified the therapeutic target it is possible to find compounds that reproduce interactions between this protein and the corresponding natural regulations by means of molecular modeling techniques. In principle, these compounds are expected to mimic the biological effect of the natural regulators. Antitumoral therapies oriented to promote apopotosis or control the cell proliferation process are gaining importance nowadays. In addition, opportunities for therapeutic intervention in this context are growing with the discovery of new proteins involved in these pathways. In fact, the drawback of compounds known at date relies on selectivity problems and, thus, the huge number of undesired side effects of these treatments. Hence, development of selective treatments is a very active research field. The goal of the present PhD project is to identify new anticancer agents using molecular modeling techniques. On the one hand, it has been tried to identify inhibitors of the Bcl-2 protein family in order to restore normal apoptosis levels in tumoral cells and, on the other hand, for the CDK4 and CDK6 proteins, key regulators of eukaryotic cell cycle. All these proteins are deregulated in many types of cancer and thus, are presented as interesting targets for the cancer treatment. The identification of compounds with potency and selectivity for these proteins that can be used as lead compounds that finally will become commercial drugs is seeked.

En aquesta tesi s'han estudiat les propietats antitumorals d'una variant de la ribonucleasa pancreàtica humana anomenada PE5 que incorpora un senyal de localització nuclear. Aquest estudi mostra que PE5 indueix l'apoptosi de les cèl·lules tractades i que aquesta mort és independent de l'activitat de p53. A més, l'efecte citotòxic no es veu afectat per un fenotip de resistència a múltiples drogues. Les dades també mostren que l'activitat citotòxica de PE5 és selectiva per a cèl·lules tumorals in vitro i que la capacitat citotòxica de les dues ribonucleases és semblant. S'ha estudiat l'efecte d'aquestes dues ribonucleases sobre el cicle cel·lular, l'activació de diferents caspases i l'expressió de proteïnes relacionades amb l'apoptosi i el cicle cel·lular. Els resultats indiquen que PE5 i l'onconasa maten les cèl·lules a través de mecanismes diferents. A més, PE5 però no l'onconasa, redueix l'acumulació de glicoproteïna-P en dues línies cel·lulars resistents a múltiples drogues. / In this thesis the antitumor properties of PE5, a variant of human pancreatic ribonuclease carrying a nuclear localization signal, have been investigated. This study shows that the cytotoxicity of PE5 is produced through apoptosis and that this ribonuclease does not require the activity of p53 to trigger the cell death. In addition, the cytotoxic effect is not prevented by a multiple drug resistance phenotype. The data also show that in vitro PE5 is selective for tumor cells and that PE5 and onconase induce cell death to the same extent. Effects of both ribonucleases on the cell cycle, on the activation of different caspases and on the expression of different apoptosis- and cell cycle-related proteins have been investigated. The results show that PE5 and onconase kill the cells through mechanisms with significant differences. In addition, PE5 but not onconase, reduces the accumulation of P-glycoprotein in two different multidrug-resistant cell lines.