Introducción El síndrome de QT largo (SQTL) es una canalopatía hereditaria que se asocia a síncope y muerte súbita (MS). Hasta la fecha, más de 700 se han identificado mutaciones en 13 genes asociados a SQTL, siendo los subtipos de SQTL 1-3 (QTL1-3) los genotipos más frecuentes (1;2). El QTL2 se produce por mutaciones en el gen KCNH2 que causan un a pérdida de función del canal Kv11.1, que conlleva un efecto negativo en la corriente de K+ de rectificación tardía rápida (3). Se ha descrito que las mutaciones que afectan a la región del poro del canal, que es la responsable de la conducción de iones, se asocian con manifestaciones clínicas más severas y con un incremento del riesgo arrítmico (4;5). El diagnóstico del SQTL es problemático por varios motivos: primero, existe un importante solapamiento en la distribución del intervalo QT entre sujetos sanos y pacientes con SQTL confirmado genéticamente (6); segundo, los episodios arrítmicos son infrecuentes y usualmente ocurren en circunstancias sin monitorización electrocardiográfica; y tercero, un resultado genético negativo no excluye inequívocamente el diagnóstico de SQTL, y en otras ocasiones es difícil distinguir mutaciones patogénicas de variantes genéticas raras inocuas (7). Por esta razón, los pacientes con sospecha de SQTL son a menudo objeto de los estudios adicionales, como la prueba de esfuerzo, el ECG-Holter de 24 horas y/o el test de provocación con adrenalina. Así pues, una herramienta ideal para el diagnóstico de esta enfermedad debe ser simple de realizar e interpretar, con el fin de evitar retrasos diagnósticos e iniciar el tratamiento inmediatamente. Se ha descrito recientemente que los pacientes con SQTL tienen un acortamiento del intervalo QT insuficiente a la taquicardia provocada por la bipedestación debido a que presentan una respuesta anormal a la aceleración de la frecuencia cardiaca y debido a que la bipedestación produce cambios bruscos en el tono del sistema nervioso autónomo (8;9). Por lo tanto, la estimulación beta-adrenérgica fracasa en incrementar la corriente repolarizante neta en los pacientes con SQTL por defecto en las corrientes sensibles a la estimulación simpática (10). Por otro lado, varios estudios han demostrado que en los pacientes con miocardiopatía hipertrófica (MCH) existe un incremento del intervalo QTc en comparación con la población sana, y que este incremento se asocia con el grado de hipertrofia ventricular izquierda (HVI) en el ecocardiograma (11-13). Sin embargo, se desconoce el significado clínico y pronóstico de esta prolongación del intervalo QT en los pacientes con MCH. Objetivos La presente Tesis Doctora se divide en tres secciones principales: (Parte 1) Descripción global de la cohorte de pacientes con SQTL evaluados, y de la mutación missense KCNH2-H562R de forma específica; (Parte 2) Respuesta del intervalo QTc a la bipedestación en los pacientes con SQTL; (Parte 3) Estudio del intervalo QTc en una población de pacientes con MCH. Los objetivos de cada una de estas secciones fueron: • Parte 1. (a) Analizar las características clínicas, electrocardiográficas y genéticas de un grupo de pacientes diagnosticados de SQTL en el Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca (Murcia-España), y concretamente (b) describir por primera vez el fenotipo de la mutación missense KCNH2-H562R en una familia muy numerosa con SQTL • Parte 2. (a) Evaluar la respuesta del intervalo QT a la bipedestación en una cohorte de pacientes con mutación en diferentes canales de potasio y en un grupo de pacientes con SQTL y genotipo no identificado; y (a) valorar si la adaptación patológica del intervalo QT a la bipedestación se normaliza bajo tratamiento beta-bloqueante (BB). • Parte 3. (a) Estudiar la asociación de la prolongación del intervalo QTc con variables clínicas y parámetros morfológicos en una población de pacientes con SQTL, (b) establecer si existe un posible punto de corte útil en la estratificación de la severidad de esta enfermedad, y (c) evaluar si la presencia de un intervalo QT prolongado se asocia a incremento de eventos arrítmicos en esta población. Métodos Los objetivos descritos anteriormente se llevaron a cabo a través del siguiente protocolo de estudio: • Parte 1. Entre el 1/01/2004 y el 1/01/2014, se incluyeron consecutivamente 18 probandos con SQTL (el diagnóstico de SQTL se basó en la presencia de una puntuación en el score de Schwartz ≥ 4 y/o la presencia de una mutación patogénica en los genes responsables de SQTL y/o un resultado positivo en el test de provocación farmacológico con adrenalina. Se realizó un árbol familiar de cada probando y se realizó estudio en los familiares de primer grado siguiendo el mismo protocolo que en el probando. La evaluación de los probandos y familiares incluyó historia clínica, exploración física, electrocardiograma (ECG) de 12-derivaciones, ecocardiograma, ECG-Holter de 24 horas, prueba de esfuerzo en los casos que fue posible y test de provocación con adrenalina si era necesario para el diagnóstico. En los probandos se realizó un screening de los genes de SQTL más comunes (KCNQ1, KCNH2 and SCN5A) tras dar su consentimiento por escrito. En caso de no encontrar una variante genética responsable, se estudiaron los genes KCNE1, KCNE2, KCNJ2. Si se evidenciaba resultado genético positivo en el probando, se ofrecía a los familiares el estudio genético. La mutación KCNH2-H562R se describe de forma detallada en este documento. Esta mutación se identificó en un varón de 65 años de edad con historia de síncopes que sufrió una muerte súbita resucitada (MSR) en el contexto de hipopotasemia y tratamiento con claritromicina; en el screening familiar se identificaron un total de 13 portadores de la mutación (incluyendo al probando). La edad media de los portadores fue 48 ± 26 años y el 46% eran varones. • Parte 2. Entre el 1/09/2010 y el 1/01/2014, se incluyeron consecutivamente 36 pacientes nuevamente diagnosticados SQTL [6 (17%) QTL1, 20 (56%) QTL2, 3 (8%) QTL7, 7 (19%) con genotipo no identificado] y 41 controles. A ambos grupos se les realizó un ECG basal tras 10 minutos de reposo en supino, tras los que les solicitó que se levantarán rápidamente, realizándose otro ECG justo tras la desaparición de los artefactos relacionados con el movimiento. Se midió el intervalo QTc basal en supino (QTc dec) y justo tras la bipedestación (QTc bip); y se calculó el incremento del QTc producido con la bipedestación (ΔQTc = QTc bip - QTc dec). El test se repitió en 26 pacientes tras el inicio de tratamiento BB. • Parte 3. Entre el 1/01/2005 y el 1/01/2011, se incluyeron de forma consecutiva 292 pacientes con MCH (edad 48,6 ± 18,5 años, 63% varones). El diagnóstico de MCH se basó en la presencia de un ventrículo izquierdo hipertrófico y no dilatado en la ecocardiografía (grosor parietal máximo ≥ 15 mm en los casos índice o ≥ 13 mm en los familiares de pacientes con MCH), en ausencia de otras causas potenciales productoras de HVI. Se excluyeron los pacientes que estaban en tratamiento con antiarrítmicos de Clase I o III de la clasificación de Vaughan-Williams, con estimulación ventricular por marcapasos o con MCH apical aislada. Se realizó un ECG y un ecocardiograma en cada paciente, en 232 se realizó un ECG-Holter de 24 horas y en 80 una resonancia magnética cardiaca. Tras el consentimiento informado, se llevó a cabo un screening genético del gen de la cadena pesada de la beta-miosina cardiaca (MYH7) y de la miosina cardíaca de unión a la proteína C (MYBPC3); en caso de no evidenciar mutación se analizaron otros genes en función del fenotipo del paciente. Se establecieron dos clasificaciones de intervalo QTc con la finalidad de comparar cuál de ellas era mejor para la estratificación del riesgo de los pacientes con MCH: grupo I/II para un QTc ≤ o > 450 ms (460 ms para mujeres) y grupo A/B para un QTc ≤ o > 480 ms (grupo I n = 188; grupo II n = 104; grupo A n = 262; grupo B n = 30). El intervalo QT se midió manualmente en las diferentes poblaciones de pacientes desde el inicio del complejo QRS hasta el final de la onda T, el final de la onda T se definió cómo el punto de intersección de la tangente trazada a través de la máxima pendiente de la rama descendente de la onda T con la línea isoeléctrica de base. El intervalo QT se midió en las derivaciones II y V5 or V6, usando el valor más prolongado, y se corrigió por la frecuencia cardiaca usando la fórmula de Bazett (QTc=QT/RR0.5). Se consideró como intervalo QT prolongado en la población de pacientes con SQTL y familiares, un valor > 450 ms en hombres adultos or > 460 ms en mujeres adultas. En la población de pacientes con MCH, los intervalos JT y JT corregido (JTc) se obtuvieron tras restar la duración del QRS al intervalo QT y QTc respectivamente. Resultados Parte 1 Se diagnosticaron 53 pacientes con SQTL en el periodo de estudio (18 probandos and 35 paciente diagnosticados en el screening familiar). La edad media fue de 36 ± 25 años, y 26 (49%) fueron mujeres. La causa más frecuente de diagnóstico fue la presencia de síntomas en 15 (83,3%) de los probandos (8 síncope, 5 MSR and 2 MS); 3 (16,7%) de los probandos estaban asintomáticos en el momento de la evaluación inicial, mostrando un QTc borderline o prolongado. 5 de los 8 (62.5%) pacientes que sufrieron una MS o MSR, referían historia previa de síncopes. 8 (22,8%) de los familiares afectados habían tenido sincopes previos al diagnóstico y 1 (2,8%) paciente sufrió una muerte súbita (había rechazado tratamiento BB). En la cohorte global de pacientes con SQTL, el intervalo QTc medio fue 474 ± 48 ms (491 ± 64 ms en probandos vs 466 ± 35 ms en familiares, p = 0.07), 34 (64.1%) pacientes tenían QTc prolongado [16 (88,9%) probandos vs 18 (51,4%) familiares, p = 0.007] y 14 (26,4%) presentaban morfología anormal de la onda-T [7 (38,9%) probandos vs 7 (20%) familiares, p = 0,1]. El estudio genético de los probandos reveló que 4 (22,2%) pacientes portaban mutaciones en el gen KCNQ1, 4 (22.2%) en el KCNH2, 1 (5,6%) en el KCNE2, 2 (11,1%) en el KCNJ2 y en 7 (38,9%) probandos no se identificó el genotipo. El total de pacientes con mutaciones en los genes de SQTL tras el screening familiar fue: 10 (18,9%) KCNQ1, 19 (35,8%) KCNH2, 1 (1,9%) KCNE2, 6 (11,3%) KCNJ2 gene. En 17 (32,1%) pacientes no se identificó el genotipo. Se recomendó tratamiento con BB a todos los pacientes, iniciándolo 45 (90%) de los pacientes supervivientes. No se implantó desfibrilador automático implantable (DAI) en los pacientes que sufrieron MSR debido a daño neurológico grave y/o rechazo del implante. En el periodo de seguimiento medio de 4,3 ± 2,6 años, 2 pacientes sufrieron MS (uno de ellos había rechazado tratamiento con BB y el otro estaba bajo tratamiento, en ambos casos la autopsia cardiaca fue normal) y 1 paciente requirió denervación simpática cardiaca izquierda. El resto de los pacientes han permanecido asintomáticos bajo tratamiento BB. Se identificó la variante heterocigota c.1685A>G, p.H562R en el exón 7 del gen KCNH2 en un probando con antecedente de síncopes que sufrió una MSR. Esta variación causa la sustitución del aminoácido histidina 562 por arginina, localizado en una región altamente conservada entre especies. Este aminoácido se encuentra en el dominio transmembrana S5, formando parte del poro del canal. El estudio bioinformático de la mutación, la clasificó como variante patogénica. Se identificaron un total de 13 portadores en la familia. El intervalo QTc medio en los portadores fue 493 ± 42 ms (QTc 517 ± 57 ms en portadores asintomáticos vs 477 ± 33 ms en portadores asintomáticos, p = 0.28). 3 (23%) portadores tenían un QTc normal, y 6 (46%) tuvieron síntomas relacionados con la enfermedad [4 sincope, 1 MS y 1 MSR (probando)]. 3 (23%) portadores mostraron ondas T bífidas típicas del QTL2. Bajo tratamiento con BB, 11 de los 12 portadores (92%) permanecieron asintomáticos a los 4.7 años de seguimiento (un paciente requirió denervación simpática cardiaca izquierda). Hubo una MS en una paciente que había rechazado el tratamiento. El acortamiento del intervalo QT con BB fue de 50 ± 37ms (QTc 493 ± 46 ms antes del tratamiento vs 442 ± 19 ms bajo tratamiento; p = 0.002). Parte 2 El cambio de la posición de decúbito supino a la bipedestación provocó un incremento significativo del intervalo QTc en la población de pacientes con SQTL en comparación con el grupo control (QTc bip SQTL 528 ± 46 vs controles 420 ± 15 ms, p < 0,0001; ΔQTc SQTL 78 ± 40 vs controles 8 ± 13 ms, p<0,0001). Esta respuesta se observó en todos los subtipos de SQTL, no observándose diferencias significativas entre el grupo de pacientes con QTL1 y QTL2 (QTc bip QTL1 526 ± 17 vs QTL2 536 ± 50 ms, p = 0,6; ΔQTc QTL1 65 ± 16 vs QTL2 78 ± 42 ms, p = 0,5). Aparecieron patrones del segmento-ST-onda-T típicos en el grupo de SQTL tras la bipedestación, incluso en aquellos pacientes que tenían una morfología de repolarización normal basalmente. En cambio, la mayor parte de los sujetos del grupo control conservaron tras la bipedestación la morfología normal de las ondas-T que tenían en decúbito [10 (24%) controles desarrollaron ondas-T inespecíficas de baja-amplitud tras el cambio postural]. Las curvas COR (Características Operativas del Receptor) de los intervalos QTc bip and ΔQTc mostraron un incremento significativo del valor diagnóstico en comparación con el QTc basal (ABC 0,99 vs 0,85; p < 0,001). Para un punto de corte de sensibilidad del 90%, la especificidad aumento del 58% para el QTc dec al 100% tanto para el QTc bip como para el ΔQTc. Por otro lado, el intervalo QTc bip y el ΔQTc disminuyeron de forma significativa bajo tratamiento BB (QTc bip 538 ± 48 ms antes del tratamiento vs 440 ± 32 ms bajo tratamiento, p < 0,0001; ΔQTc 77 ± 40 ms antes del tratamiento vs 14 ± 16 ms bajo tratamiento, p < 0,0001). El descenso en las medidas de QT bajo terapia BB se observó en todos los subtipos de SQTL y en los pacientes con genotipo no identificado. Parte 3 La población global de pacientes con MCH mostró los siguientes intervalos electrocardiográficos: QTc 446 ± 29ms, JTc 340 ± 28ms y QRS 101 ± 19ms. 104 (35,6%) pacientes mostraron un QTc > 450 ms (> 460 ms mujeres) (grupo II), y 30 (10,3%) pacientes un QTc > 480 ms (grupo B). En un modelo multivariado de regresión lineal, tanto el JTc como el QRS mostraron una correlación independiente con el intervalo QTc (p<0,001). Los pacientes del grupo B estaban más sintomáticos (40 vs 23%, p = 0,045) y tenían peor clase funcional de la NYHA al diagnóstico (1,9 ± 0,7 vs 1,6 ± 0,8, p = 0,007) que los pacientes del grupo A. Sin embargo, las diferencias no alcanzaron la significación estadística cuando se compararon los grupos I y II. Los grupos II y B tuvieron mayor grosor parietal máximo de ventrículo izquierdo (GPMVI) que los grupos I y A respectivamente (grupo II/I 21,4 ± 4,8 vs 19,1 ± 5 mm, p < 0,001; grupo B/A 23,3 ± 5,3 vs 19,5 ± 4,9 mm, p = 0,001), pero sólo los pacientes del grupo B tuvieron más probabilidad de tener obstrucción (60,0 vs 33,6%, p = 0,004). Se observó una correlación positiva del intervalo QTc con el GPMVI (r = 0,24, p < 0,001) y con el gradiente basal del tracto del tracto de salida del VI (r = 0,11, p = 0,005). Los pacientes del grupo II y B mostraron fibrilación auricular (FA) más frecuentemente que los pacientes de los grupo I y A respectivamente (grupo II/I 30 vs 20%, p = 0,05; grupo B/A 37 vs 22%, p = 0,05). Al estratificar por el tamaño de la aurícula izquierda (AI), se observó que en el grupo de pacientes con diámetro de AI > 45 mm, había una prevalencia más alta de FA en los pacientes con QTc > 480 ms [80% (4 de 5 pacientes) en el grupo B vs 29% (19 de 65 pacientes) en el grupo A, p=0,045]. En el modelo de regresión logística multivariado, el GPMVI y la presencia de obstrucción permanecieron como variables significativas en la predicción de un QTc > 480ms (p = 0,001 y p = 0,027 respectivamente). Dentro de la cohorte global de pacientes, en 27 (9,2%) se implantó un DAI (2 en prevención secundaria y 25 en prevención primaria). En el periodo de seguimiento, 5 pacientes recibieron descargas apropiadas, y 2 pacientes estimulación antitaquicardia, mostrando todos los pacientes con terapias de DAI un QTc < 480 ms. No se observaron diferencias en la presencia de taquicardias ventriculares no sostenidas en el Holter o en la monitorización del DAI entre grupos. Nuestro estudio mostró una tasa anual de mortalidad por cualquier causa de 2,6% (0,4% por MS, 1,2% por insuficiencia cardiaca, 0,2% por accidente cerebrovascular y 0,8% por causa no cardiaca). No se observaron diferencias en la mortalidad global, muerte relacionada con MCH o accidente cerebrovascular entre los diferentes grupo de intervalo QT. Se realizó una resonancia magnética cardiaca en 79 (27%) pacientes, mostrando 43 (54%) de ellos realce tardío positivo de gadolinio (RTG) positivo. En el grupo A, 72 de 36 (50%) pacientes tenían fibrosis en comparación con 7 de 7 (100%) en el grupo B (p = 0,01) (no se observaron diferencias significativas entre los grupos I y II). Los pacientes con fibrosis tenían un GPMVI mayor que aquellos que no mostraron RTG (21,2 ± 6,0 vs 17,7 ± 3,1 mm, p = 0,002). La prevalencia de TVNS en Holter fue mayor en los pacientes con fibrosis (82,3% vs 9,1%, p = 0,013), mostrando fibrosis todos los pacientes que tenían TVNS en la monitorización del DAI (78%) En 109 de 292 (37,3%) pacientes se identificó el genotipo. De éstos, 83 (76,1%) tenían mutaciones en el gen MYBPC3, 23 (21,1%) en el gen MYH7 y 3 (2,8%) en el gen de la troponina T cardiaca tipo 2 (TNNT2). Los pacientes con genotipo positivo mostraron un intervalo QTc más prolongado (451,0 ± 31,5 vs 443,5 ± 28,0 ms, p = 0,03) y mayor GPMVI (21,0 ± 6,0 vs 19,2 ± 4,3 mm, p = 0,004). Por tanto, los pacientes con QTc > 480ms mostraron más frecuentemente genotipo positivo (p=0,05). Conclusiones Un estudio familiar exhaustivo es esencial en los pacientes con sospecha de SQTL para completar el diagnóstico, así como en la evaluación de pacientes con diagnóstico de SQTL con la finalidad de identificar familiares susceptibles de recibir tratamiento. La mutación missense KCNH2-H562R se asoció a SQTL en la amplia familia estudiada. El fenotipo de esta mutación es heterogéneo y variable, y su localización en la región del poro del canal confiere a los portadores un alto riesgo de eventos arrítmicos. La valoración de la prolongación del intervalo QT con la simple maniobra de la bipedestación, mostró una alta sensibilidad y especificidad en la identificación de los pacientes con SQTL. Además, la respuesta del intervalo QTc as la bipedestación podría tener un papel importante en la monitorización del efecto del tratamiento con BB en los pacientes con SQTL. Finalmente, los pacientes con MCH muestran un incremento del intervalo QTc en comparación con la población sana. El límite de QTc de 480ms, y no el punto de corte establecido para los individuos sin cardiopatía estructural, se asoció con afectación estructural más severa y peor clase funcional. Sin embargo, el intervalo QTc prolongado en la población de MCH estudiada, no se relacionó con un incremento del riesgo arrítmico o de eventos clínicos adversos en el seguimiento / ABSTRACT Background Long QT syndrome (LQTS) is an inherited ion channelopathy which leads to syncope and sudden death (SD). To date, more than 700 mutations have been identified in 13 LQTS susceptible genes, with the type 1 to 3 LQTS (LQT1-3) being the most frequent genotypes (1;2). Type 2 LQTS (LQT2) results from KCNH2 mutations that cause loss of Kv11.1 channel function and consequently a negative effect on rapidly activating delayed rectifier K+ current (3). Specific KCNH2 mutation in the pore-loop region, which is responsible for forming the ion conduction pathway of the channel, have been shown to be associated with more severe clinical manifestations and increased risk for arrhythmic events (4;5). Diagnosing LQTS is problematic because: first, there is an important overlap in the distribution of QT interval between otherwise healthy subjects and patients with genetically confirmed LQTS (6); second, arrhythmic episodes are uncommon and usually occur in unmonitored settings; and third, a negative genetic test cannot exclude unequivocally the diagnosis of LQTS by itself and sometimes distinguishing pathogenic mutations from innocuous rare variants is difficult (7). For this reason, patients with suspected LQTS are often subject to additional diagnostic studies such as exercise stress test, 24-hours Holter recording and/or epinephrine provocative test. Thus, an ideal diagnostic tool for this life-threatening disease should be simple to perform and interpret, in order to start treatment immediately avoiding diagnostic delays. It has been recently described that LQTS patients have an insufficient QT interval shortening to the tachycardia provoked by standing because they have an abnormal response to heart rate acceleration and because standing produces sudden changes in autonomic nervous system tone (8;9). Thus, beta-adrenergic stimulation fails to increase the net outward repolarizing currents in LQTS patients with defect in currents that are sensitive to sympathetic stimulation (IKs, IKr and IK1) (10). On the other hand, several studies have shown that QTc interval is increased in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) compared to healthy individuals, and that there is an association with left ventricular hypertrophy (LVH) on echocardiography (11-13). However, the clinical significance and prognostic meaning of QT prolongation is unclear in patients with HCM. Objectives We have divided this document into three main sections: (Part 1) Description of the global cohort of patients with LQTS evaluated, and specifically of the KCNH2-H562R missense mutation; (Part 2) Response of the QTc interval to standing in LQTS patients; and (Part 3) Study of QTc interval in HCM. Objectives of each of these sections were: • Part 1. (a) To analyze the clinical, electrocardiographic, and genetic characteristics of a group of patients diagnosed with LQTS at Virgen de la Arrixaca University Hospital (Murcia-Spain), and specifically (b) to describe for the first time the phenotype of the KCNH2-H562R missense mutation in a large family with LQTS. • Part 2. (a) To evaluate the QT interval response to standing in a cohort of LQTS patients with mutations in different potassium channels and in a group of patients with unidentified-genotype; and (b) to asses if the phenomenon of QT maladaptation with the standing, returns to normal on beta-blocker therapy. • Part 3. (a) To study in a population of patients with HCM, the association of QTc interval prolongation with clinical variables or morphologic parameters, (b) to establish a possible cut-off which could be useful to stratify the severity of the disease, and (c) to assess whether a prolonged QT interval is associated with an increased risk of arrhythmic events in this population. Methods The objectives outlined above, were performed using the following study protocol: • Part 1. Between 1/01/2004 and 1/01/2014, we consecutively included 18 probands of LQTS (diagnosis of LQTS was based on the presence of a Schwartz score punctuation ≥ 4 and/or a pathogenic mutation in LQTS genes and/or a positive response in epinephrine provocative test). A pedigree was drawn for each patient and first-degree relatives were screened using the same protocol. The evaluation of probands and relatives included medical history, physical examination, 12-lead electrocardiogram (ECG), echocardiography, 24h-Holter ECG, exercise test when possible, and epinephrine provocative test if was needed for diagnosis. A screening of the most common LQTS genes (KCNQ1, KCNH2 and SCN5A) was performed in probands after giving written consents. If no responsible genetic variant was found, others susceptible genes such as KCNE1, KCNE2, KCNJ2 were investigated. Relatives from positive probands were offered genetic testing. Specifically, the KCNH2-H562R mutation is described in detail in this document. This mutation was identified in a 65 year-old male with a history of syncope that suffered a resuscitated SD in the setting of hypokalemia and treatment with clarithromycin; after family screening, a total of 13 family members (including the proband) were carriers of the mutation (aged 48 ± 26 years; 46% males). • Part 2. Between 1/09/2010 and 1/01/2014, we consecutively included 36 newly diagnosed LQTS patients [6 (17%) LQT1, 20 (56%) LQT2, 3 (8%) LQT7, 7 (19%) with unidentified-genotype] and 41 controls. Both groups underwent to baseline ECG after resting supine for 10 minutes and then, they were asked to get up quickly. The QT interval was measured at baseline (QTc supine) and immediately after movement-related standing artifacts disappeared (QTc standing); the QTc interval change from baseline (ΔQTc) was calculated as QTc standing - QTc supine. The test was repeated in 26 patients after beta-blocker therapy. • Part 3. Between 1/01/2005 and 1/01/2011, 292 patients with HCM (aged 48.6 ± 18.5 years, 63% males) were consecutively included and followed up for 3.5 years (range 1 to 6 years). The diagnosis of HCM was based on the demonstration of a hypertrophied, non-dilated left ventricle (maximal wall thickness ≥ 15 mm in adult index patients or ≥ 13 mm in adult relatives of a HCM patient) by echocardiography in the absence of other causes that might lead to LVH. Patients under treatment of Vaughan-Williams Class I or III antiarrhythmic drugs, with ventricular pacing or with isolated apical hypertrophy were excluded from the analysis. ECG and echocardiogram were performed in each patient, 232 also underwent to 24-hour ECG-recording and 80 to cardiac magnetic resonance. A screening of cardiac β-myosin heavy chain (MYH7) and cardiac myosin binding protein C (MYBPC3) genes was performed after giving written consents, and when no mutation was found, other genes were analyzed depending on the patient phenotype. We established two classifications to compare what was better for the risk-stratification of our HCM population: group I/II for a QTc ≤ or > 450 ms (460 ms for females) and group A/B for a QTc ≤ or > 480 ms (group I n = 188; group II n = 104; group A n = 262; group B n = 30). In all study populations, QT intervals were manually measured from the onset of the QRS complex to the end of the T wave, and the end of the T wave was defined as an intersecting point of the tangent line of the maximal slope on the terminal T wave and the isoelectric line. The QT interval was measured in II and V5 or V6, using the longest value, and was corrected by Bazett´s formula (QTc=QT/RR0.5). We considered long QTc interval in the group of LQTS patients and relatives, a value > 450 ms in adult males or > 460 ms in adult females. In HCM population, JT and JT corrected (JTc) intervals were obtained by substracting the QRS duration from the QT and the QTc respectively. Results Part 1 In the study period, 53 patients were diagnosed with LQTS (18 probands and 35 patients diagnosed in the family screening). The mean age was 36 ± 25 years old, and 26 (49%) were females. The most common reason for diagnosis was the presence of symptoms in 15 (83.3%) probands (8 syncope, 5 resuscitated SD and 2 SD); 3 (16.7%) probands were asymptomatic at the time of the initial evaluation and showed a prolonged or borderline QTc interval. 5 of the 8 (62.5%) patients who suffered SD or resuscitated SD had a previous history of syncope. 8 (23%) affected relatives reported episodes of syncope before the diagnosis and 1 (2.8%) suffered a SD (she had refused BB treatment). In the overall LQTS population, the mean QTc interval was 474 ± 48 ms (491 ± 64 ms in probands vs 466 ± 35 ms in relatives, p = 0.07), 34 (64.1%) patients showed prolonged QTc [16 (88.9%) of probands vs 18 (51.4%) of relatives, p = 0.007] and 14 (26.4%) had abnormal T-waves morphology [7 (38.9%) of probands vs 7 (20%) of relatives, p = 0.1]. The genetic study of probands revealed that 4 (22.2%) patients carried mutations in KCNQ1 gene, 4 (22.2%) in KCNH2 gene, 1 (5.6%) in KCNE2 gene, 2 (11.1%) in KCNJ2 gene and in 7 (38.9%) probands the genotype was unidentified. The total of patients with mutations in LQTS genes after family screening was: 10 (18.9%) KCNQ1, 19 (35.8%) KCNH2, 1 (1.9%) KCNE2, 6 (11.3%) KCNJ2 gene. In 17 (32.1%) patients the genotype was unidentified. Beta-blocker (BB) therapy was recommended in all patients, and 45 (90%) of surviving patients initiated this treatment. Implantable cardioverter defibrillator (ICD) was no implanted in patients who suffered resuscitated SD because they had severe neurological damage and/or they refused the implant. In a mean follow-up of 4.3 ± 2.6 years, 2 patient had SD (one of them had refused BB therapy and the other was under BB, both cardiac autopsies were normal) and 1 patient underwent left cardiac sympathetic denervation. The other patients have remained asymptomatic under treatment with BB. The c.1685A>G, p.H562R heterozygous variant was detected in exon 7 of the KCNH2 gene of a proband with history of syncope that suffered a resuscitated SD. This variation causes an amino acid change histidine 562 to arginine in the S5 transmembrane domain, involved in the pore region of the channel. This amino acid is located in a highly conserved region between the species. Bioinformatic study of the mutation was performed, resulting in a pathogenic variant. A total of 13 carriers of the mutation were identified in the family. The mean QTc in carriers was 493 ± 42ms (QTc 517 ± 57 ms in symptomatic carriers vs 477 ± 33 ms in asymptomatic carriers, p = 0.28). 3 (23%) carriers presented a normal QTc, and 6 (46%) had symptoms [4 syncope, 1 SD and 1 aborted SD (proband)]. 3 (23%) carriers showed typical bifid T-waves of LQT2. After treatment with BB, 11 out of 12 carriers (92%) remained asymptomatic at 4.7 years follow-up (a patient required left cardiac sympathetic denervation). There was a SD in a patient who refused treatment. The QTc shortening with BB was 50 ± 37ms (QTc 493 ± 46 ms before treatment vs 442 ± 19 ms under treatment; p = 0.002). Part 2 Changing from supine to standing position caused a significant increase in the QTc in LQTS group compared with controls (QTc standing LQTS 528 ± 46 vs controls 420 ± 15 ms, p < 0.0001; ΔQTc LQTS 78 ± 40 vs controls 8 ± 13 ms, p<0.0001). This response was observed in all types of LQTS, and no significant differences were noted between LQT1 and LQT2 groups (QTc standing LQT1 526 ± 17 vs LQT2 536 ± 50 ms, p = 0.6; ΔQTc LQT1 65 ± 16 vs LQT2 78 ± 42 ms, p = 0.5). Typical ST-T-wave patterns appeared with the standing in all LQTS patients, even in those with morphologically normal repolarization at baseline. In contrast, in most subjects of the control group the normal T-waves of supine position remained unchanged with the standing [10 (24%) controls developed unspecific low-amplitude T-waves with the postural change]. Receiver-operating-characteristic (ROC) curves of QTcstanding and ΔQTc showed a significant increase in the diagnosis value respect to baseline QTc interval (AUC 0.99 vs 0.85; p < 0.001). For a cutoff point of 90% sensitivity, the specificity increased from 58% for QTc supine to 100% for both QTc standing and ΔQTc. On the other hand, QTc standing and ΔQTc decreased significantly under BB treatment (QTcstanding 538 ± 48 ms before treatment vs 440 ± 32 ms under treatment, p < 0.0001; ΔQTc 77 ± 40 ms before treatment vs 14 ± 16 ms after treatment, p < 0.0001). The decrease in QT measurements under BB therapy was observed in all types of LQTS and in patients with unidentified genotype. Part 3 Global HCM population showed the following ECG intervals: QTc 446 ± 29ms, JTc 340 ± 28ms and QRS 101 ± 19ms. 104 (35.6%) patients presented QTc > 450 ms (> 460 ms females) (group II), and 30 (10.3%) patients had a QTc > 480 ms (group B). Both JTc and QRS, in a multivariate linear regression model, showed an independent correlation with QTc interval (p<0.001). Group B patients were significantly more symptomatic (40 vs 23%, p = 0.045) and had worse NYHA functional class at diagnosis (1.9 ± 0.7 vs 1.6 ± 0.8, p = 0.007) than group A. However, differences did not reach statistical significance when compared groups I and II. Groups II and B had higher maximum left ventricular hypertrophy (MLVH) compared with I and A respectively (group II/I 21.4 ± 4.8 vs 19.1 ± 5 mm, p < 0.001; group B/A 23.3 ± 5.3 vs 19.5 ± 4.9 mm, p = 0.001) but only group B patients were more likely to be obstructive (60.0 vs 33.6%, p = 0.004). There was a positive correlation of QTc with MLVH (r = 0.24, p < 0.001) and left ventricular outflow tract basal gradient (r = 0.11, p = 0.005). Group II and B were more likely to have atrial fibrillation (AF) than group I and A respectively (group II/I 30 vs 20%, p = 0.05; group B/A 37 vs 22%, p = 0.05). When stratified by left atrium (LA) size, in the subgroup of patients with LA diameter > 45 mm, there was a higher prevalence of AF in patients with QTc > 480 ms [80% (4 of 5 patients) in group B vs 29% (19 of 65 patients) in group A, p=0.045]. In the multivariate logistic regression model the MLVH and the presence of obstruction remained significant in predicting a QTc > 480ms (p = 0.001 and p = 0.027 respectively). In the overall cohort, 27 patients (9.2%) underwent ICD implantation (2 in secondary prevention and 25 in primary prevention). In the follow-up period, 5 patients received appropriate ICD discharges, and 2 patients anti-tachycardia pacing, presenting all patients with ICD therapies a QTc < 480 ms. No differences in the presence of non-sustained ventricular tachycardia (NSVT) on Holter or ICD monitoring were observed between groups. Our study showed an annual mortality from any cause of 2.6% (0.4% for SD, 1.2% for heart failure, 0.2% for stroke and 0.8% for non-cardiac cause). No differences in the overall mortality, HCM-related death or stroke were observed between groups according to the QT interval. Cardiac magnetic resonance was performed in 79 (27%) patients, and 43 (54%) had positive late gadolinium enhancement (LGE). In group A, 72 of 36 (50%) patients showed fibrosis compared to 7 of 7 (100%) in group B (p = 0.01) (no significant differences were observed between groups I and II). Patients with fibrosis had higher MLVH than those without LGE (21.2 ± 6.0 vs 17.7 ± 3.1 mm, p = 0.002). Prevalence of NSVTs on Holter was higher in patients with fibrosis (82.3% vs 9.1%, p = 0.013) and all patients who had NSVTs in ICD monitoring (78%) showed fibrosis. A total of 109 of 292 (37,3%) patients were genotype positive. Of these, 83 (76,1%) had mutations in the MYBPC3 gene, 23 (21,1%) in the MYH7 gene and 3 (2.8%) in the troponin T type 2 cardiac gene (TNNT2). Genotype-positive patients had longer QTc interval (451,0 ± 31,5 vs 443,5 ± 28,0 ms, p = 0,03) and MLVH (21,0 ± 6,0 vs 19,2 ± 4,3 mm, p = 0,004). Por lo tanto, los pacientes con QTc > 480 ms tenían más frecuentemente genotipo positivo (p = 0,05). Conclusions A comprehensive family study is essential in suspected LQTS patients to complete the diagnosis, and in the evaluation of patients with diagnosed LQTS to identify relatives susceptible to receive treatment. The KCNH2-H562R missense mutation was associated to LQTS in the large family studied. The phenotype of this mutation is heterogeneous and variable, and its localization at the pore region of the channel confers to carriers a high risk of arrhythmic events. Evaluation of QTc prolongation with the simple maneuver of standing, showed high sensitivity and specificity for the identification of LQTS patients. In addition, the QTc response to standing could be important in monitoring the effect of beta-blocker therapy in LQTS patients. Finally, HCM patients have an increased QTc interval compared to overall healthy adults. The limit of QTc >480ms, and not the cut-off established for individuals without structural disease, was associated with more severe structural involvement and worse functional class. However, a prolonged QTc was not related with increased arrhythmic risk or adverse clinical outcomes in the population studied. References (1) Hedley PL, Jorgensen P, Schlamowitz S, Wangari R, Moolman-Smook J, Brink PA, et al. The genetic basis of long QT and short QT syndromes: a mutation update. Hum Mutat 2009 Nov;30(11):1486-511. (2) Tester DJ, Will ML, Haglund CM, Ackerman MJ. Compendium of cardiac channel mutations in 541 consecutive unrelated patients referred for long QT syndrome genetic testing. Heart Rhythm 2005 May;2(5):507-17. (3) Sanguinetti MC. HERG1 channelopathies. Pflugers Arch 2010 Jul;460(2):265-76. (4) Moss AJ, Zareba W, Kaufman ES, Gartman E, Peterson DR, Benhorin J, et al. Increased risk of arrhythmic events in long-QT syndrome with mutations in the pore region of the human ether-a-go-go-related gene potassium channel. Circulation 2002 Feb 19;105(7):794-9. (5) Shimizu W, Moss AJ, Wilde AA, Towbin JA, Ackerman MJ, January CT, et al. Genotype-phenotype aspects of type 2 long QT syndrome. J Am Coll Cardiol 2009 Nov 24;54(22):2052-62. (6) Kapa S, Tester DJ, Salisbury BA, Harris-Kerr C, Pungliya MS, Alders M, et al. Genetic testing for long-QT syndrome: distinguishing pathogenic mutations from benign variants. Circulation 2009 Nov 3;120(18):1752-60 (7) Johnson JN, Ackerman MJ. QTc: how long is too long? Br J Sports Med 2009 Sep;43(9):657-62. (8) Viskin S, Postema PG, Bhuiyan ZA, Rosso R, Kalman JM, Vohra JK, et al. The response of the QT interval to the brief tachycardia provoked by standing: a bedside test for diagnosing long QT syndrome. J Am Coll Cardiol 2010 May 4;55(18):1955-61. (9) Adler A, van der Werf C, Postema PG, Rosso R, Bhuiyan ZA, Kalman JM, et al. The phenomenon of "QT stunning": the abnormal QT prolongation provoked by standing persists even as the heart rate returns to normal in patients with long QT syndrome. Heart Rhythm 2012 Jun;9(6):901-8. (10) Shimizu W, Antzelevitch C. Differential effects of beta-adrenergic agonists and antagonists in LQT1, LQT2 and LQT3 models of the long QT syndrome. J Am Coll Cardiol 2000 Mar 1;35(3):778-86. (11) Fei L, Slade AK, Grace AA, Malik M, Camm AJ, McKenna WJ. Ambulatory assessment of the QT interval in patients with hypertrophic cardiomyopathy: risk stratification and effect of low dose amiodarone. Pacing Clin Electrophysiol 1994 Nov;17(11 Pt 2):2222-7. (12) Johnson JN, Grifoni C, Bos JM, Saber-Ayad M, Ommen SR, Nistri S, et al. Prevalence and clinical correlates of QT prolongation in patients with hypertrophic cardiomyopathy. Eur Heart J 2011 May;32(9):1114-20. 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Determinar la factibilidad de la medida del área valvular aórtica anatómica mediante la ecocardiografía transesofágica tridimensional en tiempo real en pacientes con estenosis valvular aórtica moderada y severa. Determinar los predictores de la factibilidad. Determinar la concordancia y las desviaciones sistemáticas de las técnicas tridimensionales para la cuantificación del área valvular aórtica respecto al método ecocardiográfico habitual si las hubiere. Describir la concordancia en los criterios de severidad de la estenosis aórtica entre el área anatómica medida mediante la planimetría en el ecocardiograma transesofágico tridimensional y los gradientes de presión transvalvular obtenidos por técnicas Doppler. Describir las características demográficas, clínicas y ecocardiográficas de los pacientes con estenosis aórtica severa confirmada con planimetría en ecocardiograma transesofágico tridimensional, y que presenten gradiente sistólico transvalvular bajo pese a fracción de eyección preservada. Describir la consistencia de la clasificación de la estenosis aórtica severa en función del flujo y el gradiente transvalvular, empleando la información anatómica proporcionada por el ecocardiograma transesofágico tridimensional. Explorar el valor pronóstico de los datos del ecocardiograma transesofágico tridimensional obtenidos en los pacientes con estenosis aórtica. Metodología: Para todos los objetivos salvo el último se llevó a cabo un estudio clínico de observación con diseño transversal que incluyó a 307 pacientes con estenosis valvular aórtica moderada o severa que fueron sometidos a ecocardiograma transtorácico convencional y asimismo a ecocardiograma transesofágico tridimensional en tiempo real para llevar a cabo la planimetría del área valvular aórtica. Se practicó análisis estadístico de concordancia y análisis de regresión multivariable. Para el último de los objetivos se empleó un diseño longitudinal con seguimiento prospectivo del mismo grupo de pacientes, con estimación de las tasas de mortalidad y sus predictores con el método de Kaplan-Meier y regresión de Cox. Resultados y conclusiones: En una población que representa a la de la práctica clínica habitual con estenosis valvular aórtica moderada o severa en nuestro medio, el área valvular aórtica anatómica pudo ser cuantificada mediante planimetría a partir de las imágenes del ecocardiograma transesofágico tridimensional en el 92% de los casos. El grado de calcificación valvular aórtica fue el único predictor independiente del fracaso de la técnica de medida. La planimetría directa del área valvular aórtica tiene buena concordancia con el método transtorácico habitual, e infraestima levemente el valor del orificio valvular respecto al estándar clínico. Por otra parte, el cálculo del área valvular aórtica mediante la ecuación de continuidad empleando el área del tracto de salida del ventrículo izquierdo medida en el ecocardiograma transesofágico tridimensional tiene una buena concordancia con el método clínico habitual, pero sobreestima el valor del área respecto a éste. La determinación de la severidad de la estenosis valvular aórtica mediante el área planimetrada en el ecocardiograma transesofágico tridimensional muestra discordancias importantes con la severidad establecida según los gradientes transvalvulares. La inconsistencia de criterios en la valoración de la severidad de la estenosis valvular aórtica existe tanto en los pacientes con fracción de eyección del ventrículo izquierdo normal como deprimida. Los pacientes con estenosis aórtica severa confirmada con planimetría en el ecocardiograma transesofágico tridimensional y con gradiente bajo pese a fracción de eyección normal tienen mayores valores de área valvular aórtica dentro del rango severo y peor acoplamiento ventrículo-arterial. La clasificación de la estenosis aórtica severa en función del flujo y gradiente transvalvular valorada con ecocardiograma transesofágico tridimensional tiene una consistencia sólo moderada respecto al estándar clínico. El área valvular aórtica anatómica medida directamente mediante planimetría de las imágenes del ecocardiograma transesofágico tridimensional se relaciona de forma independiente con el riesgo de muerte en los pacientes con estenosis aórtica moderada o severa. / To study the feasibility of planimetry of aortic valve area by means of real-time three-dimensional transesophageal echocardiography in patients with moderate and severe aortic stenosis. To determine the predictors of feasibility. To study the reliability and concordance of aortic valve planimetry by three-dimensional echocardiography in comparison with transthoracic echocardiography. To describe the consistency in the severity criteria of aortic stenosis by means of both three-dimensional planimetry and mean systolic gradient. To describe demographic, clinical and echocardiographic characteristics of patients with paradoxical low-gradient severe aortic stenosis as confirmed with planimetry. To describe the reliability of the new proposed classification of severe aortic stenosis regarding systolic flow and transvalvular gradient if anatomical assessment by real-time three-dimensional transesophageal echocardiography were performed. Least, to explore the prognostic value of the information obtained with tested technique. Methods: For all objectives but the last one, we performed a clinical observational study with cross-sectional design that included 307 patients with moderate or severe aortic stenosis who underwent both conventional transthoracic echocardiography and real-time three-dimensional transesophageal echocardiography. Planimetry of aortic valve area from three-dimensional datasets was carried out. Statistical analysis of concordance and multivariate regression analysis was performed. For the last of the objectives, a longitudinal prospective design was used to follow the same group of patients, with estimates of mortality and its predictors with the Kaplan-Meier and Cox regression methods. Results and conclusions: Aortic valve area planimetry by means of three-dimensional echocardiography was achieved in 92% of patients with moderate or severe aortic stenosis. The sample was obtained from actual clinical practice. Valvular calcification grade was the only single independent predictor of non-feasibility. Planimetry of aortic valve area shows good agreement with the transthoracic method, and it slightly underestimates the value in comparison with the diagnostic clinical standard. On the other hand, aortic valve area by means of continuity equation (but using the cross-sectional area o left ventricle outflow tract as obtained from three-dimensional datasets) has fair reliability as compared with the clinical standard, but it overestimates the measurement. Aortic stenosis severity grading by three-dimensional planimetry and transvalvular mean systolic gradient showed clinically significant discordances; such disagreement was found both in patients with normal and depressed systolic function. Patients with paradoxical low-gradient severe aortic stenosis (as confirmed by three-dimensional planimetry) show higher aortic valve area values (within severity range) and worse ventricular-arterial coupling parameters. The classification of severe aortic stenosis depending on both flow and transvalvular gradient assessed by three-dimensional transesophageal echocardiography shows only moderate consistency as compared with the clinical standard. The anatomic aortic valve area measured directly by planimetry of the images of three-dimensional transesophageal echocardiography is associated independently with the risk of death in patients with moderate or severe aortic stenosis.

Tesis por compendio / El contenido de esta tesis esta basado en 3 trabajos previamente publicados en los que se evalúa el valor pronóstico de dos nuevos biomarcadores de función renal (cistatina C y beta-traza-proteína) y un nuevo biomarcador de remodelado cardiaco (sST2) en pacientes con insuficiencia cardiaca aguda. Los principales hallazgos de estos trabajos fueron: i) los niveles elevados de cistatina C y beta-traza proteína se asociaron de forma independiente con la incidencia de mortalidad y / o reingreso por descompensación cardiaca ii) los niveles de cistatina C y beta-traza proteína fueron superiores a los niveles séricos de creatinina, urea y MDRD para la predicción de eventos clínicos adversos, iii) el sST2 mostró significación pronóstica independiente en pacientes con insuficiencia cardiaca aguda independientemente del estado de función ventricular izquierda iV) el análisis de curvas ROC mostró diferentes puntos de corte de ST2 para la predicción de mortalidad a 1 año en pacientes con FEVI preservada (>0.35 ng/mL) y reducida (>0.56 mg//mL), los cuales tuvieron una precisión pronóstica similar (Área Bajo la Curva 0.69 vs. 0.73; p >0.05) / We sought to compare the prognostic value of cystatin C over creatinine and Modified of Diet and Renal Disease (MDRD) equation, and to evaluate whether it provides complementary information to cardiac biomarkers in the risk stratification of an unselected cohort of patients with acute heart failure (AHF). We prospectively studied consecutive hospitalized patients with an established AHF diagnosis. Blood samples were collected on hospital arrival to determine cystatin C, cTnT and NT-proBNP. Clinical follow-up was obtained and the occurrence of mortality and/or heart failure (HF) readmission was registered. One-hundred thirty-eight patients (74 [67-80] years, 54% male) were studied. During a median follow up of 261 [161-449] days, 60 patients (43.5%) presented adverse events. After multivariable adjustment cystatin C, NTproBNP, cTnT, New York Heart Association Functional Classification class III/IV and diabetes mellitus were identified as independent predictors of mortality and/or HF readmission. In contrast to creatinine and MDRD, the highest cystatin C tertile (>1.50 mg/L) was a significant independent risk factor for adverse events (Hazard Ratio (HR) 3.08 95%CI 1.54-6.14;p=0.004). A multimarker approach combining cTnT, NT-proBNP and cystatin C improved risk stratification further, showing that patients with two (HR 2.37, 95%CI 1.10-5.71) or three (HR 3.64, 95%CI 1.55-8.56) elevated biomarkers had a higher risk of adverse events than patients with no elevated biomarkers (p for trend=0.015). In this unselected cohort, cystatin C was a stronger predictor of adverse events than conventional measures of kidney function. In addition, cystatin C offered complementary prognostic information to cardiac biomarkers and could help clinicians to perform a more accurate risk stratification of patients with AHF

Muchos pacientes con aneurisma de aorta abdominal (AAA) tienen enfermedades comunes y factores de riesgo cardiovascular asociados. El factor de riesgo cardiovascular modificable más importante y clave en el AAA es el tabaquismo. La pared aórtica en pacientes con AAA muestra hipervascularización local, degradación de la matriz extracelular, un gran infiltrado linfocitario con reacción inflamatoria local y una disminución en el número de células vasculares de músculo liso. Sin embargo, la relación entre los factores de riesgo cardiovascular y enfermedades de base con los cambios histológicos en la pared aórtica aneurismática no se han determinado con claridad. Nuestro objetivo fue evaluar los cambios en la concentración de factores locales pro-angiogénicos que participan en la neovascularización, la interrupción de la matriz extracelular y la infiltración leucocitaria de la pared aneurismática en relación con los factores de riesgo cardiovascular, así como establecer los mecanismos implicados en la génesis y el desarrollo de AAA. En este trabajo se ha estudiado la hipervascularización de la pared aórtica en diferentes etapas de la enfermedad y se ha evaluado la influencia de los factores de riesgo cardiovascular y de las enfermedades de base en los niveles de factores locales pro-angiogénicos bien establecidos tales como la vía del VEGF y MMP predominantes (MMP-2 y MMP-9), y de la vía de la PGE2. Hemos observado que la infiltración leucocitaria en la pared de la aorta aneurismática era predominantemente perivascular y de tipo linfocítico. Esta infiltración parecía ser posterior a la hipervascularización inicial de los AAA. El análisis de los resultados mostró que el tabaquismo activo fue el único factor de riesgo cardiovascular clásico que influyó en la hipervascularización y que afectó los factores pro-angiogénicos estudiados. Fumar modifica la expresión de MMP-2, mPGES-1/EP-4 y, en menor medida, VEGFR-2, principalmente en relación con el estado de las células vasculares (CMLV y MVEC). Estos hallazgos sugieren que el tabaquismo activo afecta al estado de las células vasculares, más que a la infiltración leucocitaria. Estos resultados proporcionan una visión más amplia de los efectos negativos del consumo de tabaco en el desarrollo de la AAA y muestran la necesidad de un control más agresivo de los factores de riesgo cardiovascular, incluso en etapas muy tempranas de la enfermedad. / Many patients with abdominal aortic aneurysm (AAA) have common diseases and associated cardiovascular risk factors. The most significant and key modifiable cardiovascular risk in AAA is smoking. The aortic wall in patients with AAA shows local hypervascularity, degradation of the extracellular matrix, a large lymphocytic infiltrate and accompanying inflammatory reaction, and a decrease in the number of smooth muscle cells. However, the relationship between these cardiovascular risk factors and histological changes in the aortic wall has not clearly determined. Our objective was to evaluate the changes in the concentration of local factors involved in neovascularization, to determine the disruption of the extracellular matrix and leukocyte infiltration of the aneurysmal wall in relation to cardiovascular risk factors, and to establish the mechanisms involved in the genesis and development of AAA. In this work we studied the hypervascularity of the aortic wall in different stages of the disease. We evaluated the influence of cardiovascular risk factors in well-established pro-angiogenic local levels of factors such as the VEGF pathway and predominant MMPs (MMP-2 and MMP-9), and the biosynthetic pathway of PGE2. We observed that leukocyte infiltration in the wall of the aneurysmal aorta was predominantly perivascular and lymphocytic. This infiltration appeared to occur after the initial hypervascularity of AAA. Analysis of our results showed that active smoking was the only classical cardiovascular risk factor that influenced hypervascularization and the pro-angiogenic factors studied. Smoking modified the expression of MMP-2, mPGES-1/EP-4 and, to a lesser extent, VEGFR-2, mainly in relation to the state of vascular cells (VSMC and MVEC). These findings suggest that smoking affects the vascular state rather than leukocyte infiltration. These results provide a broader view of the negative impact of smoking on the development of AAA and illustrate the need for more aggressive control of cardiovascular risk factors even in very early stages of the disease.

Structural Health Monitoring (SHM) is an area where the main objective is the verification of the state or the health of the structures in order to ensure proper performance and maintenance cost savings using a sensor network attached to the structure, continuous monitoring and algorithms. Different benefits are derived from the implementation of SHM, some of them are: knowledge about the behavior of the structure under different loads and different environmental changes, knowledge of the current state in order to verify the integrity of the structure and determine whether a structure can work properly or whether it needs to be maintained or replaced and, therefore, to reduce maintenance costs. The paradigm of damage identification (comparison between the data collected from the structure without damages and the current structure in orderto determine if there are any changes) can be tackled as a pattern recognition problem. Some statistical techniques as Principal Component Analysis (PCA) or Independent Component Analysis (ICA) are very useful for this purpose because they allow obtaining the most relevant information from a large amount of variables. This thesis uses an active piezoelectric system to develop statistical data driven approaches for the detection, localization and classification of damages in structures. This active piezoelectric system is permanently attached to the surface of the structure under test in order to apply vibrational excitations and sensing the dynamical responses propagated through the structure at different points. As pattern recognition technique, PCA is used to perform the main task of the proposed methodology: to build a base-line model of the structure without damage and subsequentlyto compare the data from the current structure (under test) with this model. Moreover, different damage indices are calculated to detect abnormalities in the structure under test. Besides, the localization of the damage can be determined by means of the contribution of each sensor to each index. This contribution is calculated by several different methods and their comparison is performed. To classify different damages, the damage detection methodology is extended using a Self-Organizing Map (SOM), which is properly trained and validated to build a pattern baseline model using projections of the data onto the PCAmodel and damage detection indices. This baseline is further used as a reference for blind diagnosis tests of structures. Additionally, PCA is replaced by ICAas pattern recognition technique. A comparison between the two methodologies is performed highlighting advantages and disadvantages. In order to study the performance of the damage classification methodology under different scenarios, the methodology is tested using data from a structure under several different temperatures. The methodologies developed in this work are tested and validated using different structures, in particular an aircraft turbine blade, an aircraft wing skeleton, an aircraft fuselage,some aluminium plates and some composite matarials plates. / La monitorización de daños en estructuras (SHM por sus siglas en inglés) es un área que tiene como principal objetivo la verificación del estado o la salud de la estructura con el fin de asegurar el correcto funcionamiento de esta y ahorrar costos de mantenimiento. Para esto se hace uso de sensores que son adheridos a la estructura, monitorización continua y algoritmos. Diferentes beneficios se obtienen de la aplicación de SHM, algunos de ellos son: el conocimiento sobre el desempeño de la estructura cuando esta es sometida a diversas cargas y cambios ambientales, el conocimiento del estado actual de la estructura con el fin de determinar la integridad de la estructura y definir si esta puede trabajar adecuadamente o si por el contrario debe ser reparada o reemplazada con el correspondiente beneficio del ahorro de gastos de mantenimiento. El paradigma de la identificación de daños (comparación entre los datos obtenidos de la estructura sin daños y la estructura en un estado posterior para determinar cambios) puede ser abordado como un problema de reconocimiento de patrones. Algunas técnicas estadísticas tales como Análisis de Componentes Principales (PCA por sus siglas en inglés) o Análisis de Componentes Independientes (ICA por sus siglas en ingles) son muy útiles para este propósito puesto que permiten obtener la información más relevante de una gran cantidad de variables. Esta tesis hace uso de un sistema piezoeléctrico activo para el desarrollo de algoritmos estadísticos de manejo de datos para la detección, localización y clasificación de daños en estructuras. Este sistema piezoeléctrico activo está permanentemente adherido a la superficie de la estructura bajo prueba con el objeto de aplicar señales vibracionales de excitación y recoger las respuestas dinámicas propagadas a través de la estructura en diferentes puntos. Como técnica de reconocimiento de patrones se usa Análisis de Componentes Principales para realizar la tarea principal de la metodología propuesta: construir un modelo PCA base de la estructura sin daño y posteriormente compararlo con los datos de la estructura bajo prueba. Adicionalmente, algunos índices de daños son calculados para detectar anormalidades en la estructura bajo prueba. Para la localización de daños se usan las contribuciones de cada sensor a cada índice, las cuales son calculadas mediante varios métodos de contribución y comparadas para mostrar sus ventajas y desventajas. Para la clasificación de daños, se amplia la metodología de detección añadiendo el uso de Mapas auto-organizados, los cuales son adecuadamente entrenados y validados para construir un modelo patrón base usando proyecciones de los datos sobre el modelo PCA base e índices de detección de daños. Este patrón es usado como referencia para realizar un diagnóstico ciego de la estructura. Adicionalmente, dentro de la metodología propuesta, se utiliza ICA en lugar de PCA como técnica de reconocimiento de patrones. Se incluye también una comparación entre la aplicación de las dos técnicas para mostrar las ventajas y desventajas. Para estudiar el desempeño de la metodología de clasificación de daños bajo diferentes escenarios, esta se prueba usando datos obtenidos de una estructura sometida a diferentes temperaturas. Las metodologías desarrolladas en este trabajo fueron probadas y validadas usando diferentes estructuras, en particular un álabe de turbina, un esqueleto de ala y un fuselaje de avión, así como algunas placas de aluminio y de material compuesto

L’objectiu d’aquesta tesi és desenvolupar una solució pel convertidor DC/DC del sistema de tracció d’un vehicle elèctric. Varis aspectes d’aquesta solució han estat examinats minuciosament. El primer és la tria de la topologia de convertidor DC/DC bidireccional apropiada, tenint en compte l’aplicació considerada. Finalment s’ha optat per un convertidor boost bidireccional amb filtre de sortida. Un cop determinada la topologia, s’ha analitzat l’estabilitat del sistema, tenint en compte que l’accionament elèctric que alimenta té un efecte desestabilitzant. D’acord amb els resultats obtinguts, el convertidor ha hagut de ser redissenyat. De fet, el disseny del convertidor és un procés iteratiu que ha estat revisat al llarg de la tesi. Com a part de la solució proposada, aquesta tesi també estudia el control del convertidor. El control en mode lliscament és escollit com la tècnica de control de corrent del convertidor, amb un llaç extern de control de la tensió. S’ha cregut que aquesta tècnica permet l’operació bidireccional del convertidor sense necessitat de determinar si la potència s’entrega de la font al motor o viceversa, i en la tesi es demostra aquest punt. L’últim pas de la solució consisteix en buscar un mètode per incrementar la potència nominal del convertidor dissenyat que permeti assolir la potència d’un vehicle elèctric comercial. Paral•lelitzar varis convertidors i establir un control en mode lliscament amb una configuració en anell aconsegueix aquest increment de potència, alhora que redueix considerablement l’arrissat. La solució proposada es verifica mitjançant un emulador de sistema de tracció de 4,5 kW. Les especificacions per aquest emulador s’han definit, i llavors s’ha obtingut el model corresponent en Matlab/Simulink. Tant els resultats de simulació com els experimentals validen la operació de la solució proposada sota un perfil de conducció. / El objetivo de esta tesis es desarrollar una solución para el convertidor DC/DC del sistema de tracción de un vehículo eléctrico. Varios aspectos de esta solución han sido examinados minuciosamente. El primero es la elección de la topología de convertidor DC/DC bidireccional apropiada, teniendo en cuenta la aplicación considerada. Finalmente se ha optado por un convertidor boost bidireccional con filtro de salida. Una vez determinada la topología, se ha analizado la estabilidad del sistema, teniendo en cuenta que el accionamiento eléctrico que alimenta tiene un efecto desestabilizante. De acuerdo con los resultados obtenidos, el convertidor ha tenido que ser iterativamente rediseñado al largo de la tesis. Como parte de la solución propuesta, esta tesis también estudia el control del convertidor. El control en modo deslizamiento es elegido como la técnica de control de corriente del convertidor, con un lazo externo de control de la tensión. Se considera que esta técnica permite la operación bidireccional del convertidor sin necesidad de determinar si la potencia se entrega de la fuente al motor o viceversa, y en la tesis se demuestra este punto. El último paso de la solución consiste en buscar un método para incrementar la potencia nominal del convertidor diseñado que permita alcanzar la potencia de un vehículo eléctrico comercial. Paralelizar varios convertidores y establecer un control en modo deslizamiento con una configuración en anillo consigue este incremento de potencia, y además reduce considerablemente el rizado. La solución propuesta se verifica mediante un emulador de sistema de tracción de 4,5 kW. Las especificaciones para este emulador se han definido, y entonces se ha obtenido el modelo correspondiente en Matlab/Simulink. Tanto los resultados de simulación como los experimentales validan la operación de la solución propuesta bajo un perfil de conducción. / The objective of this thesis is to develop a solution for the powertrain DC/DC converter of an electric vehicle. Several aspects of the solution have been examined minutely. The first of them is the selection of an appropriate topology of bidirectional DC/DC converter for the herein considered application, which finally is a bidirectional boost converter with output filter. On this decision, the stability of the system has to be thoroughly analysed in view of the fact that the load is a motor drive, and thus has an unstabilising effect. According to the results of the stability analysis, the converter has to be designed. The design of the converter is an iterative process that will have to be re examined during the development of the thesis. As part of the DC/DC system solution, this thesis also has to cover the controller of the converter. Sliding mode is proposed as the current controller technique of the converter, with an outer voltage control loop. This technique is thought to enable the bidirectional operation of the converter with no need to determine if power is flowing from the motor to the source or vice versa, and this point has to be demonstrated. The last step of the solution is to propose a method to increase the power rating of the design, to match the rating of a commercial EV. Paralleling several converters and establishing a ring-configuration sliding-mode control achieves this objective, with the added value of ripple reduction. The proposed solution is verified by means of a powertrain emulator of 4.5 kW. The specifications for the emulator have to be set and once designed, its model in Matlab/Simulink will be obtained. Both the simulation and the experimental results validate the operation of the solution under a driving profile.

La ablación de arritmias ventriculares, en especial de las taquicardias ventriculares (TV), está cobrando cada vez más importancia en el tratamiento de este tipo de arritmias, ya que se ha demostrado que los procedimientos de ablación disminuyen las terapias apropiadas del desfibrilador automático implantable (DAI). La ablación del sustrato de las taquicardias guiada por los mapas de voltaje generados por los sistemas de navegación no fluoroscópicos constituyen actualmente el gold estándar en el tratamiento de este tipo de arritmias. Paralelamente, las imágenes de resonancia magnética cardíaca con realce tardío permiten identificar el tejido necrótico causante de las arritmias ventriculares de forma no invasiva. Las nuevas secuencias 3D permiten obtener una resolución espacial capaz de identificar los istmos causantes de las TV. En este trabajo se analiza la utilidad de las imágenes de resonancia magnética con contraste en la identificación de lugares críticos de ablación causantes de arritmias ventriculares y se desarrolla un método para introducir esta información dentro de los sistemas de navegación. Esta tesis doctoral está formada por cuatro artículos: 1) En el primer artículo se demuestra la utilidad de la resonancia magnética cardiaca para identificar un probable origen epicárdico. 2) En el segundo artículo se demuestra la posibilidad de integrar en los sistemas de navegación la información del tejido miocárdico a partir de las imágenes de resonancia magnética. Esto permite identificar probables istmos de TV. 3) En el tercer artículo se comparan diversas reconstrucciones 3D a partir de diferencias secuencias de resonancia magnética cardíaca, en términos de calidad de imagen, cuantificación de cicatriz e identificación de istmos de TV. 4) En el cuarto artículo se analiza la influencia del ritmo cardíaco en la integración de mapas electroanatómicos con las reconstrucciones 3D derivadas de las imágenes de RMN o TAC. / Ablation of ventricular tachycardia (VT) is nowadays one of the most important treatments of ventricular arrhythmias. Several studies have been demonstrated that a successful VT ablation procedure reduces the appropriate therapies of the implantable cardioverter defibrillator (ICD). Substrate ablation, which is guided by voltage electroanatomical maps created by navigation systems, is nowadays the gold standard in the ablation of VT. Delay enhancement Cardiac magnetic resonance (de-CMR) sequences are able to identify scar tissue in the myocardium in a non-invasive way. The scar tissue is responsible of ventricular arrhythmias. New 3D sequences have a spatial resolution that can identify the isthmus which causes the VT. In this set of articles the utility of de-CMR images in identifying the substrate of VT has been analyzed. A method to introduce this information into the navigation system has been developed. Four articles have been performed: 1) In the first article the utility of the de-CMR images to predict an epicardial origin of VT has been analyzed. 2) The second article shows the feasibility of integration of the myocardial tissue obtained in the de-CMR images. This integration is able to identify probably VT isthmus. 3) In the third article three de-CMR sequences are compared in terms of: scar quantification, quality of images and VT isthmus identification. 4) In the fourth article the influence of cardiac rhythm into the integration of 3D reconstructions derived from CT/CMR images with the electroanatomical maps has been analyzed.

Les disferlinopaties són un grup de distròfies musculars causades per mutacions al gen DYSF. El gen DYSF codifica per la proteïna disferlina, la qual s’expressa en diversos teixits però és especialment important en el múscul esquelètic i en els monòcits/macròfags. En aquesta tesi doctoral els objectius principals eren l’estudi de les funcions de la disferlina mitjançant l’estudi de les seves interaccions amb altres proteïnes, el desenvolupament de tests per evaluar les funcions de la disferlina i l’estudi del trasplantament de moll d’os com a possible teràpia cel·lular per les disferlinopaties. Es varen estudiar les interaccions de la disferlina mitjançant una combinació de tècniques de forma novedosa. Primer es va estudiar el complex de la disferlina mitjançant l’electroforesi no desnaturalitzant o tècnica del Blue Native. També es varen determinar interaccions amb la disferlina mitjançant assaigs d’immunoprecipitació. Combinant aquestes dues metodologies, hem pogut identificar membres ja coneguts del complex de la disferlina com ara la proteïna Trim72/MG53 i la caveolina-3 i hem pogut identificar nous membres del complex, com ara la proteïna motora dineina citoplasmàtica, la calseqüestrina-1 o la miomesina-2. Per últim, es va estudiar si les proteïnes identificades com a membres del complex de la disferlina interaccionaven directe o indirectament amb aquesta mitjançant la tècnica de FLIM-FRET (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy- Fluorescence Resonance Energy Transfer). Gràcies al FLIM-FRET hem descrit el tipus d’interacció entre diverses proteïnes del complex i la disferlina, determinant que aquesta interacciona directament amb la calseqüestrina-1, la miomesina-2 la dineina i el trim72/MG53, i hem descrit com a indirecte la interacció entre la disferlina i la caveolina-3. Això ens a dut a relacionar la disferlina amb funcions en la regulació del calci per part del reticle sarcoplàsmic, l’estabilitat de les miofibretes i el tràfic de vesícules. Per altra banda em desenvolupat diferents metodologies per tal d’avaluar el correcte funcionament de la disferlina in vitro tant en miotubs com en macròfags. Per avaluar la correcta funció de la disferlina en miotubs hem posat a punt un assaig de lesió de membrana basat en l’ús de SDS, després del qual hem pogut observar, que en absència de disferlina s’acumula el marcador lisosomal Lamp-1 a la membrana, i les cèl·lules deficients en disferlina presenten una major permeabilitat al iodur de propidi. A l’estudiar l’efecte de la falta de disferlina en el macròfags varem observar que la falta d’aquesta proteïna causa que aquest tipus cel·lular es mogui mes ràpidament in vitro. Per últim, hem comprovat que el trasplantament de moll d’os en un model murí de disferlinopatia amb cèl·lules d’un donant amb expressió de disferlina normal restaura l’expressió de disferlina en els monòcits/macròfags però no en el teixit muscular. També hem comprovat que això comporta una millora funcional en aquest model murí, tot i que també varem observar certa millora en els animals autotrasplantats. Per tant, en aquest estudi concluïm amb noves interpretacions de les funcions de la disferlina basant-nos en els nous membres del complex de la disferlina identificats en els nostres estudis. Per altra banda, descrivim l’efecte beneficial per se del trasplantament de moll d’os en un model murí de disferlinopatia així com la major milloria en aquells animals en els quals s’ha restaurat l’expressió de disferlina en sang perifèrica. / Dysferlinopathies are a group of muscular dystrophies caused by mutations in the DYSF gene. The DYSF gene encodes the protein dysferlin, which is expressed in several tissues but is essential in skeletal muscle and monocytes / macrophages. The main objectives in this study were to determine the functions of dysferlin by studying its interactions with other proteins, developing tests to evaluate the functions of dysferlin, and studying bone marrow transplantation as a possible cell therapy for dysferlinopathies. We studied the interactions of dysferlin using a combination of techniques in a novel way. First, we studied the dysferlin complex by Blue Native electrophoresis. We also determined dysferlin interactions with immunoprecipitation assays. Combining these two methods, we identified already known members of the dysferlin complex such as the proteins Trim72/MG53 and caveolin-3, and we identified new members of the complex, such as motor protein cytoplasmic dynein, calseqüestrin-1 and myomesin-2. Finally, we studied whether the proteins identified as members of the dysferlin complex interacted directly or indirectly by means of Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, Fluorescence Resonance Energy Transfer (FLIM-FRET) analysis. Using the FLIMFRET technique, we described the type of interaction between the proteins constituting the dysferlin complex, determining that dysferlin interacts directly with calseqüestrin-1, myomesin-2, dynein and trim72/MG53 and we described the interaction between dysferlin and caveolin-3 as an indirect interaction. This led us to hypothesize about the functions of dysferlin in the regulation of calcium from the sarcoplasmic reticulum, in the stability of myofibres, in and vesicle trafficking. In addition, we developed methodologies to determine the function of dysferlin in myotubes and macrophages in vitro. We developed a membrane injury test based on the use of SDS in myotubes. We observed that in the absence of dysferlin the lysosomal marker Lamp-1 accumulates in the subsarcolemma region, and that dysferlin-deficient cells show a higher permeability to propidium iodide. When we studied the effect of the absence of dysferlin in macrophages we observed that the lack of this protein causes these cells to move faster in vitro. Finally, we found that bone marrow transplantation in a mouse model of dysferlinopathies with dysferlin positive cells restores the expression of dysferlin in monocytes / macrophages, but not in skeletal muscle. We have noted that this implies a functional improvement in this mouse model, although we also observed some improvement in animals transplanted autologously. This study concludes by providing new insights into dysferlin function following our identification of new members of the dysferlin complex and by describing a beneficial effect of bone marrow transplantation in a mouse model for dysferlinopathy.

Tesi realitzada al Centre d' Investigació Cardiovascular - Institut Català de Ciències Cardiovasculars (CSIC‐ICCC) / La obesidad se asocia con un estado de inflamación crónica de bajo grado y es considerada uno de los mayores factores de riesgo cardiovascular y de otro tipo de enfermedades como son la diabetes, hipertensión, arteriosclerosis y trombosis. Se han descrito diversos procesos que tienen lugar en el tejido adiposo y que determinan el desarrollo de la obesidad. Sin embargo, el tejido adiposo no solo se considera un órgano de almacenamiento energético o endocrino, sino que hoy en día también es considerado como una fuente de células madre mesenquimales (ASC). Recientemente las ASC se han convertido en una alternativa de gran interés en terapia celular para regenerar el corazón dañado. Sin embargo se ha sugerido que una alteración en la homeostasis de las células madre desencadenada por un estímulo nocivo, constante y repetitivo, como podría ser el caso de una enfermedad crónica, podría provocar un desequilibrio persistente en el reservorio de éstas células produciendo un cambio prematuro e irreversible del potencial regenerador de las células madre. De hecho, estudios previos han demostrado que la presencia de factores de riesgo cardiovascular, como la hipertensión, la enfermedad coronaria o la diabetes, alteran y merman las propiedades de las células progenitoras circulantes. Del mismo modo, se ha visto que la edad y el género modifican la funcionalidad de las ASC. El objetivo central de esta tesis ha sido el estudiar y caracterizar las ASC derivadas de pacientes obesos. En esta tesis doctoral se ha observado que la presencia de desórdenes metabólicos disminuye el porcentaje de células positivas para ciertos marcadores característicos de ASC, como es el caso de CD90, en el tejido adiposo. Sin embargo, una vez aisladas las ASC, independientemente del índice de masa corporal del donante de las ASC, éstas presentan el 100% de los marcadores característicos confirmándonos la obtención de una población homogénea. No obstante, hemos observado que algunas características importantes y necesarias para el uso de las ASC en la terapia celular se ven afectadas cuando las células se aíslan de pacientes que presentan obesidad mórbida y factores de riesgo cardiovascular. A nivel clínico y en la terapia celular es beneficioso poder obtener el máximo número de células en el menor tiempo posible. El hecho de que observemos una mejora en la velocidad de crecimiento celular al cultivar las ASC en condiciones de hipoxia refuerza el uso de bajas concentraciones de oxígeno a la hora de su expansión para fines clínicos. Sin embargo, el uso de las ASC de pacientes obesos no parece ser tan beneficioso. Estas células presentan un crecimiento celular más lento, una menor capacidad proangiogénica al liberar el factor antiangiogénico trombospondina-1, así como una capacidad de diferenciación disminuida respecto a las ASC de pacientes no-obesos. De hecho, parece ser que las ASC de pacientes obesos se encuentran en un estado de desarrollo menos multipotencial que las de individuos no-obesos, más dirigido hacia la adipogénesis, y a un estado más proinflamatorio. Una de las ventajas del uso de las ASC en la terapia celular es su uso autólogo, sin embargo esta ventaja desaparece en el caso de los pacientes obesos. Aunque se conocen bastante bien los cambios que se producen en el tejido adiposo de los obesos, no está muy estudiado como afectan estos cambios a la población endógena de células madre mesenquimales de éste tejido. Los resultados obtenidos en este trabajo nos ayudan a comprender mejor como la obesidad, y los desórdenes metabólicos que derivan de ella, afectan y modifican a la población de ASC. / The adipose tissue is an endocrine regulator and a risk factor for atherosclerosis and cardiovascular disease when by excessive accumulation induces obesity. Moreover, it has been demonstrated that the adipose tissue is a reservoir of mesenchymal stem cells. The potential use of adipose-derived stem cells (ASCs) from white adipose tissue for organ repair and regeneration has been considered because of their obvious benefits in terms of accessibility and quantity of available sample. However, age, adipose tissue depot site, and gender have been shown to modify the number and the proliferation, differentiation, and angiogenic capacity of ASCs. Our aim was to investigate the mechanisms by which obesity affects subcutaneous white adipose tissue stem cells. Here we report that ASCs from white adipose tissue of patients with obesity have lower proliferative and angiogenic potential than ASCs of nonobese metabolically normal individuals. Moreover, the transcriptomic profile of the stem cells reservoir in obese subcutaneous adipose tissue is highly modified with significant changes in genes regulating stemcellness, lineage commitment and inflammation. In addition to body mass index, cardiovascular risk factor clustering further affect the ASC transcriptomic profile inducing loss of multipotency and, hence, capacity for tissue repair. In summary, obesity produces a detrimental effect on its resident stem cells. In fact, the ASC undifferentiated multipotent state is impaired in obese patients with respect to non-obese individuals. These effects may negatively influence their regenerative potential when used in cell therapy and also in spontaneous repair of minor organ damage. Indeed, ASCs have already been tested in several clinical trials, from repair of heart ischemic injury to Crohn’s disease and multiple sclerosis. However, our observations indicate that the therapeutic strategies based on autologous ASC implantation would be impaired in patients with obesity and metabolic syndrome.

La tesis presenta un algoritmo para la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes con acoplamiento mecánico en el contexto del método de los elementos finitos. La solución de la versión ALE de las ecuaciones de Navier-Stokes se basa en un método de paso fraccionario combinado con una técnica de proyección del gradiente de presiones que produce el efecto de estabilización requerido para el campo de presiones en las versiones implícitas del algoritmo. El algoritmo trata simultáneamente flujos compresibles e incompresibles usando los mismos espacios de interpolación para los campos de velocidad y presión. Los problemas de interacción fluido estructura se resuelven mediante un procedimiento alternado en el cual las ecuaciones del fluido y las de la estructura se integran alternativamente en el tiempo. Se contempla también una estrategia de remallado con una interpolación conservativa de variables nodales. Las aplicaciones particulares se centran básicamente en la modelización de la dinámica de vaciado de cámaras magmáticas. Se propone un modelo físico para los tipos de erupciones volcánicas mas comunes. Las distintas simulaciones de eventos eruptivos contemplan desde erupciones desencadenadas por saturación de volátiles hasta erupciones que forman calderas de colapso. Por otro lado, se presenta también un procedimiento numérico para calcular deformaciones viscoelásticas del terreno en zonas de actividad volcánica. El procedimiento se basa en el principio de correspondencia combinado con el método de las series de Prony para obtener transformadas de Laplace inversas. Las aplicaciones permiten acotar el dominio de aplicabilidad de los procedimientos analíticos actuales y, simultáneamente, permiten contemplar un espectro mas amplio de posibilidades como, por ejemplo, fuentes extensas, efectos topográficos o anisotropias de la corteza. / This thesis presents a numerical formulation to solve the Navier-Stokes equations with mechanical coupling in the context of a Finite Element Method. The solution of the ALE Navier-Stokes equations is based on a fractional step method combined with a pressure gradient projection technique that produces the required stabilisation of the pressure field when implicit versions of the algorithm are considered. The algorithm deals simultaneously with both compressible and incompressible flows using the same interpolation spaces for the pressure and the velocity fields. Fluid-structure interaction problems are solved by means of a staggered procedure in which the fluid and the structural equations are alternatively integrated in time by using separate solvers. A remeshing strategy with a conservative interpolation of nodal variables is also developed. Particular applications are addressed concerning the modelling of the dynamics of magma withdrawal from crustal reservoirs. A physical model for the most common types of (explosive) volcanic eruptions is proposed. Several simulations of eruptive events, ranging from volatile oversaturation driven eruptions to caldera-forming eruptions, are presented. On the other hand, a numerical procedure to compute viscoelastic ground deformations in volcanic areas is also proposed. This procedure is based on the correspondence principle combined with the Laplace transform inversion by means of the Prony series method. It allows to constrain the domain of applicability of the analytical procedures used nowadays and, simultaneously, allows to contemplate a wider spectrum of possibilities such as, for instance, extended sources, topographic effects or anisotropies of the crust.