CD40 (TNFRSF5) és una glicoproteïna de membrana que pertany a la família de receptors del factor de necrosi tumoral (TNF-R). La interacció amb el seu lligand fisiològic (CD40L o CD154) regula una àmplia varietat de funcions biològiques, des de l'activació del sistema immune, tant humoral com cel·lular, a diferents aspectes de la resposta inflamatòria. Els principals objectius d'aquesta tesi han estat 1) l'estudi a nivell molecular del paper de CD40 en l'activació de les cèl·lules endotelials, i 2) les conseqüències del bloqueig d'aquesta via de senyalització en la resposta immunoinflamatòria. S'ha obtingut un siRNA potent i específic capaç de reduir l'expressió del receptor CD40 humà en un 85%, tant a nivell de mRNA com a nivell de proteïna. Aquest siRNA expressat en forma de shRNA en un vector lentiviral permet assolir un silenciament gènic eficient i estable de CD40 al llarg del temps. S'ha validat l'activitat antiinflamatòria d'aquest siRNA analitzant les conseqüències funcionals del silenciament d'aquest receptor en cèl·lules endotelials. Aquest siRNA bloqueja l'activació endotelial via CD40L impedint la inducció de l'expressió de les molècules d'adhesió ICAM-1, VCAM-1 i E-selectina, i inhibint l'adhesió leucocitària en aquestes cèl·lules en un 87%. S'ha utilitzat el potencial antiinflamatori del siRNA dirigit contra CD40 humà per estudiar el paper d'aquest receptor en cèl·lules endotelials en inflamació. Utilitzant microarrays, s'ha realitzat una anàlisi comparativa del perfil global d'expressió gènica en cèl·lules endotelials humanes en les quals s'inactiva específicament aquesta via de senyalització mitjançant RNAi, en el context de la interacció cèl·lula endotelial i limfòcit T activat (CD40L+), com a primer pas en l'inici de la resposta immunoinflamatòria. Aquest estudi d'expressió gènica ha permès identificar nous gens i noves vies de senyalització implicades en la inducció de la resposta inflamatòria desencadenada per l'activació de CD40 en endoteli.Per altra banda, es volia avaluar l'eficàcia del silenciament gènic de CD40 per a la inducció de tolerància immunològica en un model experimental d'al·lotrasplantament renal. Amb aquesta finalitat s'ha obtingut un siRNA anti-CD40 de rata amb una potent eficiència silenciadora i s'ha optimitzat la transferència d'aquest siRNA en el ronyó a trasplantar mitjançant electroporació in vivo de l'òrgan. L'objectiu d'aquest estudi era silenciar temporalment l'expressió d'aquest receptor en les cèl·lules renals i bloquejar la interacció CD40-CD40L essencial per a la inducció de procés inflamatori que dóna lloc al rebuig del ronyó trasplantat. Resultats preliminars mostren que la teràpia gènica local amb siRNA redueix la resposta inflamatòria posttrasplantament. El siRNA anti-CD40 causa una reducció significativa de l'expressió del mRNA de CD40, disminuint l'aparició de rebuig agut humoral i allargant el temps mig de supervivència dels animals trasplantats amb els ronyons tractats amb siRNA en comparació amb els animals control. / CD40 (TNFRSF5) belongs to the tumor necrosis factor receptor family (TNF-R). Its interaction with its physiological ligand (CD40L or CD154) regulates a wide variety of biological functions, from the activation of the immune system, to different aspects of the inflammatory response.The main goals of this work have been 1) the molecular study of the role of CD40 in the activation of the endothelial cells, and 2) the consequences of blocking this signaling in the immunoinflammatory response. We have obtained a powerful and specific siRNA able to reduce human CD40 expression by 85%. The anti-inflammatory activity of this siRNA has been validated by analyzing the functional consequences of CD40 silencing in endothelial cells activated via CD40L. This siRNA blocks the induction of ICAM-1, VCAM-1 and E-selectin expression, and inhibits leukocyte adhesion in these cells by 87%.We have used the anti-inflammatory potential of this siRNA directed against human CD40 to carry out a global gene expression profiling analysis in order to study the role of CD40 in endothelial cells during inflammation. Using microarrays, we have performed a comparative transcriptome analysis in human endothelial cells, in the context of the endotelial cell interaction with activated T lymphocyte (CD40L+), as the first step of the immunoinflammatory response. This study has allowed us to identify new genes and signaling pathways involved in the induction of the inflammatory response by CD40 activation in endothelium.On the other hand, we have obtained an siRNA against rat CD40 with a powerful silencing activity and we have optimized its transfer to the kidney through in vivo electroporation. The purpose of this study was to determine the CD40 gene silencing effectiveness in inducing immunological tolerance in an experimental model of renal allotransplantation. Preliminary results show that local gene therapy with siRNA reduces the inflammatory response post-transplantation. The anti-CD40 siRNA treatment causes a significant reduction of the incidence of acute humoral rejection and increases the survival half life of animals transplanted with kidneys treated with siRNA compared to control animals.

En aquesta Tesi, un nou biomaterial de disseny composat per seqüències peptídiques repetitives i amfifíliques, que per autoensamblatge forma xarxes de nanofibres (i hidrogels), AcN-RADARADARADARADA-CONH2, s´ha utilitzat com a anàleg de la matriu extracel·lular per al manteniment, proliferació i diferenciació cel·lular. Aquest pèptid s'ha funcionalititzat amb motius biològicament actius procedents de proteïnes de la matriu extracel·lular incloent laminina-1 i colàgen IV. El scaffold peptídic autoensamblant RAD16-I i els seus derivats biològicament actius s´han caracteritzat i provat utilitzant diferents sistemes cel·lulars com pot ser les cèl·lules d'aorta humanes (HAEC), hepatocits madurs i la línea progenitora de fetge (Lig-8). La proteòlisi d'aquest pèptid s'ha avaluat utilitzant tripsina com a enzim proteolític, i els fragments resultants s'han analitzat per MALDI-TOF i AFM. Així mateix, la segona generació de biomaterials basats en el RAD16-I s'ha provat tant amb HAEC com amb hepatocits madurs. Amb aquests sistemes hem demostrat que el desenvolupament d'una matriu biomiètica reforça, a la vegada que manté, les funcions específiques de cada teixit. En particular, els resultats obtinguts en diferenciació, proliferació i manteniment de la funció cel·lular utilitzant pèptids sintètics autoensamblants són comparables amb els resultats que s'obtenen utilitzant matrius biològiques (Colàgen I i Matrigel). Això indica que els nostres anàlegs de la matriu extracel·lular poden substituir als materials naturals, i suggereix l'ús d'aquests materials intel·ligents amb capacitat instructiva en aplicacions terapèutiques. Així mateix s'ha provat que l'ús d'aquests pèptids auto-ensamblants és eficient en la construcció d'un nínxol de cèl·lules mare. Hem sigut capaços de controlar la cinètica cel·lular (de simètrica a assimètrica) induint diferenciació funcional, a la vegada que es mantenia una petita proporció de cèl·lules no diferenciades. Aquests resultats indiquen clarament que hem sigue capaços d'obtenir un nínxol on cèl·lules primitives (Lig-8) es diferencien adquirint funcions d'hepatocits madurs. Hem desenvolupat una plataforma de biomaterials que es podrien utilitzar per la funcionalització amb innumerables biomolècules amb capacitat d'induir processos biològics com la diferenciació, proliferació i funció metabòlica. Aquests biomaterials, preveiem que tindran un gran impacte a l'àrea terapèutica i biología regenerativa. / En esta Tesis, un nuevo biomaterial de diseño compuesto por secuencias peptídicas repetitivas y amfifílicas que por autoensamblaje forma redes de nanofibras (e hidrogeles), AcN-RADARADARADARADA-CONH2 (RAD16-I), se ha utilizado como análogo de la matriz extracelular para el mantenimiento, proliferación y diferenciación celular. Este péptido se ha funcionalizado con motivos biológicamente activos procedentes de proteínas de la matriz extracelular incluyendo laminina-1 y colágeno IV. El scaffold peptídico autoensamblante RAD16-I y sus derivados biológicamente activos se han caracterizado y probado utilizando diferentes sistemas celulares como puede ser células endoteliales de aorta humanas (HAEC), hepatocitos maduros y la línea progenitora de hígado Lig-8. La proteólisis de este péptido se ha evaluado utilizando tripsina como enzima proteolítico, y los fragmentos resultantes se han analizado por MALDI-TOF y AFM. Asimismo, la segunda generación de biomateriales basados en el RAD16-I se ha probado tanto con HAEC como hepatocitos maduros. Con estos sistemas hemos demostrado que el desarrollo de una matriz biomimética refuerza a la vez que mantiene las funciones específicas de cada tejido. En particular, los resultados obtenidos en diferenciación, proliferación y mantenimiento de la función celular utilizando los péptidos sintéticos auto-ensamblantes son comparables con los resultados que se obtienen usando matrices biológicas (Colágeno I y Matrigel). Esto indica que nuestros análogos de la matriz extracelular pueden reemplazar a los materiales naturales, y sugiere el uso de estos materiales inteligentes con capacidad instructiva en aplicaciones terapéuticas. Asimismo, se ha probado que el uso de estos péptidos auto-ensamblantes es eficiente en la construcción de un nicho de células madre. Hemos sido capaces de controlar la cinética celular (de simétrica a asimétrica) induciendo diferenciación funcional, a la vez que se mantenía una pequeña proporción de células no diferenciadas. Estos resultados indican claramente que hemos sido capaces de obtener un nicho donde células primitivas (Lig-8) se diferencian adquiriendo funciones de hepatocitos maduros. Hemos desarrollado una plataforma de biomateriales que se podrían utilizar para la funcionalización con innumerables biomoléculas con capacidad de inducir procesos biológicos como la diferenciación, proliferación y función metabólica. Estos biomateriales preveemos que tendrán un gran impacto en el área terapéutica y biología regenerativa. / In this Thesis, a new designed biomaterial made out of short repetitive amphiphilic peptide sequence AcN-RADARADARADARADA-CONH2 (RAD16-I) that self-assembles forming nanofiber networks (hydrogel scaffold) has been used as synthetic extracellular matrix analog for cell maintenance, proliferation and differentiation. This peptide has been functionalized with biological active motifs from extracellular matrix proteins including laminin-1 and collagen IV. The prototypic self-assembling peptide scaffold RAD16-I and its biologically active derivatives have been characterized and tested using several cellular systems such as human aortic endothelial cells (HAEC), mature hepatocytes and a putative liver progenitor cell line, Lig-8. The proteolysis of the peptide RAD16-I has been evaluated using trypsin as a proteolytic enzyme and the resulting fragments have been analyzed by MALDI-TOF and AFM. Moreover the second generation of RAD16-I-based biomaterials have been tested using HAEC and mature hepatocytes. With these systems we have shown that the development of a biomimetic matrix enhances as well as maintain tissue-specific functions. In particular, the results obtained in cell differentiation, proliferation and maintenance of cell function using the synthetic self-assembling peptide matrices, are comparable with the results obtained using natural biological matrices counterparts (Collagen-I and Matrigel). This indicates that our extracellular matrix analogs can replace the use of naturally-derived materials and suggests the use of these smart biomaterials with instructive capacity for cells in therapeutics. Moreover, the use of the self-assembling peptide RAD16-I in the recreation of a stem-cell niche proved to be highly efficient. We were able to control stem-cell kinetics (from symmetric to assymetric) inducing functional differentiation while maintaining a small proportion of undifferentiated cells. This striking results clearly indicate that we were able to obtain a stem-cell niche where primitive cells (Lig-8) undergo differentiation acquiring mature hepatic functions. We have developed a biomaterial platform that can be used for functionalization with innumerable biomolecules, with capacity to induce biological processes like differentiation, control of proliferation, metabolic function, etc. These biomaterials will have a strong impact in therapeutics and regenerative biology.

L'adenocarcinoma pancreàtic és una neoplàsia amb mal pronòstic per la que no existeixen marcadors específics. En aquesta tesi s'han estudiat possibles alteracions de les estructures glucídiques de la ribonucleasa pancreàtica humana (RNasa 1) de sèrum amb l'objectiu de determinar el seu ús diagnòstic. S'han descrit les estructures glucídiques de la RNasa 1 sèrica i de línies cel·lulars endotelials, i s'ha observat un increment en la proporció d'estructures biantenàries amb Fc en la RNasa 1 sèrica de pacients amb càncer de pàncreas, fet que podria ser d'utilitat diagnòstica. També, donada la gran similitud entre les estructures glucídiques descrites per la RNasa 1 sèrica i per l'endotelial, l'origen de la RNasa 1 sèrica sembla ser principalment endotelial. La RNasa 1 també s'ha avaluat per electroforesi bidimensional i s'ha establert una correlació entre el contingut d'àcid siàlic i el seu pI, fet que pot ajudar a la interpretació dels mapes bidimensionals d'altres glicoproteïnes. / Pancreatic adenocarcinoma has one of the highest mortality rates of all neoplasias and it has no specific markers. In this work, possible alterations in the glycan structures of human pancreatic ribonuclease (RNase 1) present in serum are investigated with the aim of determining its diagnostic utility. Serum and endothelial RNase 1 glycan structures have been described and an increase of biantennary structures with Fc in serum RNasen 1 from pancreatic cancer patients could be observed, what can be of diagnosis utility. Also, due to the high similarity between serum RNase 1 and endothelial RNase 1 glycan structures, it was concluded that endothelium can be the main producer of serum RNase 1. RNase 1 was also evaluated by two-dimensional electrophoresis and a correlation between the sialic acid content and the observed pI decrease could be establish, what may be very significant for understanding and interpreting two-dimensional maps from other glycoproteins.

En aquest treball de tesis doctoral s'estudia el paper de l'estrès oxidatiu tant a la etiologia com a la patofisiologia del dany vascular associat a la malaltia d'Alzheimer. Es demostra la capacitat de les cèl·lules musculars llises vasculars de produir pèptid β-amiloide (Aβ). L'estrès oxidatiu associat a edats avançades, estimula el processament amiloidogènic de l' APP a cèl·lules musculars llises vasculars portant a un augment de producció d' Aβ1-40 i Aβ1-42 contribuint així, a la formació dels depòsits amiloides vasculars. Alhora, els depòsits amiloides vasculars indueixen dany vascular a través d'estrès oxidatiu, a on la nitrotirosinació de proteïnes juga un paper clau en la inactivació d'enzimes essencials per la viabilitat cel·lular. La vitamina E i els estrogens tenen un efecte protector a neurones i cèl·lules musculars llises vasculars mentre que la vitamina E, però no els estrogens, és capaç de protegir les cèl·lules endotelials davant la toxicitat induïda pel pèptid Aβ. / In this thesis we study the effect of oxidative stress in the etiology and pathophysiology of the vascular damage associated to Alzheimer's disease. We demonstrate the production of amyloid-β-peptide (Aβ) by vascular smooth muscle cells. Oxidative stress related to advance ages, induces the amyloidogenic APP cleavage producing an increase of Aβ1-40 and Aβ1-42 by vascular smooth muscle cells, which in tum contribute to vascular amyloid deposits generation. Vascular amyloid deposits induce oxidative stress, in which protein nitrotyrosination plays a key role in essential enzymes inactivation. Vitamin E and estrogens are able to protect neurons and vascular smooth muscle cells while vitamin E, but not estrogens, is able to protect endothelial cells against Aβ-mediated toxicity.