La cirrosi hepàtica constitueix un estadi de fibrosi hepàtica irreversible que es produeix com a resposta a un dany hepàtic prolongat i que té com a conseqüència l'acumulació de teixit connectiu al fetge degut a un desequilibri important entre la producció i la degradació de la ECM. Quan la cirrosi és severa, es produeix una desestructuració completa del parènquima hepàtic donant lloc a l'aparició d'insuficiència hepàtica i trastorns hemodinàmics greus. Aquestes alteracions apareixen associades a un síndrome de circulació hiperdinàmica que es caracteritza per hipotensió arterial, hipertensió portal, augment de la despesa cardíaca i disminució de les resistències perifèriques totals. En estadis més avançats, els pacients cirròtics desenvolupen importants alteracions en l'homeòstasi dels líquids corporals que donen lloc a la formació d'ascites. Els coneixements actuals sobre els mecanismes fisiopatològics que intervenen en el desenvolupament i el manteniment de la cirrosi hepàtica han estat associats a una millora paral·lela en el tractament del malalt cirròtic. No obstant, la cirrosi hepàtica encara segueix estant vinculada de manera inevitable a un deteriorament progressiu de la qualitat de vida d'aquests pacients i a una disminució significativa de la seva esperança de vida. En aquest context, i gràcies a estudis realitzats durant les dos últimes dècades, s'ha pogut apreciar la importància de l'endoteli vascular com a regulador multifuncional de la fisiologia i la fisiopatologia dels processos homeostàtics i inflamatoris. Les funcions de l'endoteli depenen bàsicament de la seva capacitat per respondre a estímuls hemodinàmics, mediadors locals i d'alliberar factors que poden influenciar els mecanismes d'adhesió i agregació cel·lular. A més, aquest tipus cel·lular també està involucrat en els processos de vasculogènesi i angiogènesi, ja sigui en condicions fisiològiques o patològiques. Una sèrie d'evidències acumulades durant els últims anys recolzen la hipòtesi de que una marcada disfunció endotelial podria ser la causa de l'inici i el manteniment d'algunes de les complicacions associades a la cirrosi hepàtica. En aquest context, existeixen diversos estudis que han destacat la importància de el NO en la fisiopatologia de la cirrosi, així com d'altres substàncies vasoactives produïdes per l'endoteli com són les prostaciclines o les endotelines, entre altres. A més a més, durant el desenvolupament de la cirrosi tenen lloc una sèrie de canvis morfològics i funcionals en la microvasculatura del territori hepàtic, entre els quals cal destacar la "capil·larització" sinusoïdal, caracteritzada per la presència d'una membrana basal capil·lar que envolta el sinusoide hepàtic que dificulta l'intercanvi de substrats entre els hepatòcits i la sang que perfon el fetge; la disminució de les fenestracions, tant en el diàmetre com en nombre, la formació de derivacions entre els vasos pre- i postsinusoïdals que causa un increment del lumen vascular o la dilatació de les vènules hepàtiques terminals, entre altres.Així doncs, tenint en compte els antecedents descrits, l'objectiu global d'aquesta tesi doctoral consistia en investigar nous mecanismes responsables de les alteracions en la cèl·lula endotelial que tenen lloc durant la progressió de la cirrosi hepàtica amb la finalitat d'explorar noves dianes terapèutiques específiques l'endoteli per al tractament d'aquesta malaltia. De manera específica, aquesta tesi doctoral està dividida en quatre estudis principals dirigits a:I. Avaluar el paper fisiopatològic de la via de senyalització Akt/eNOS en l'increment de la resistència intrahepàtica que té lloc en la cirrosi.II. Determinar l'adaptació fisiopatològica de l'endoteli a la presència de líquid ascític mitjançant l'anàlisi de l'activitat morfogènica del líquid ascític humà en CEs.III. Avaluar les diferències en el perfil d'expressió gènica entre l'endoteli hepàtic de rates controls i rates cirròtiques per tal d'identificar nous gens diana específics d'endoteli.IV. Analitzar la funció fisiopatològica de l'angiogènesi inflamatòria en la cirrosi avaluant la utilitat terapèutica d'un inhibidor d'angiogènesi multidiana conegut com Sunitinib. / SUMMARY"PHYSIOPATHOLOGY OF ENDOTHELIAL CELLS IN CIRRHOSIS" TEXT:Liver cirrhosis represents a continuous disease spectrum characterised by an irreversible hepatic fibrosis that gives rise to an accumulation of connective tissue which disrupt the architecture of the liver and impair liver function. At the same time, cirrhosis is accompanied with severe hemodynamic complications that are associated to a hyperdynamic syndrome characterized by portal hypertension, arterial hypotension, an increased cardiac output and decreased systemic vascular resistances. As the disease progresses, cirrhotic patients develop important complications such as ascites formation or variceal bleeding, among others. Current knowledge about the physiopathologic mechanisms associated to the development and maintenance of hepatic cirrhosis have been associated to an improvement in the treatment of cirrhotic patients. However, hepatic cirrhosis is still linked to a gradual deterioration of the quality of life of these patients which, eventually, leads to patient's death. In this context, studies performed during the last two decades have shown the importance of the vascular endothelium as a multifunctional regulator of the physiology and physiopathology of inflammatory and homeostatic processes. Endothelial functions depend on its ability to adapt to hemodynamic stimulus, local mediators and release factors that can influence cellular adhesion mechanisms. Moreover, this cell type is also involved in processes of vasculogenesis and angiogenesis in both physiological and physiopathological conditions. Some evidences have revealed that an important endothelial dysfunction could be the cause of the beginning and maintenance of some complications associated to hepatic cirrhosis. In this context, some studies have shown the importance of nitric oxide in the pathophysiology of cirrhosis. Moreover, cirrhosis development is also related to some morphological and functional changes in hepatic microvasculature which include sinusoidal capillarization, a decrease of fenestrations or the formation of intrahepatic shunts, among others. Considering these observations, the main objective of this thesis was to investigate new mechanisms responsible for the endothelial alterations that take place during cirrhosis development in order to investigate endothelial specific therapeutic targets for the treatment of this disease.

El síndrome metabólico, la hiperlipemia familiar combinada (HLFC), la diabetes mellitus tipo 2 y la dislipemia secundaria al tratamiento del VIH son síndromes que conllevan un elevado riesgo cardiovascular. Comparten alteraciones en el metabolismo de las lipoproteínas y de los hidratos de carbono y en la función endotelial. Los genes implicados en estos procesos están regulados a nivel transcripcional por la vía de señalización de la vitamina A. Asimismo, diferentes estudios de ligamiento para estas patologías identificaron un locus común en la región cromosómica 1q21-23. Estas evidencias nos llevaron a plantear la siguiente hipótesis: alteraciones de la regulación génica modulada por la vitamina A, ya sea de origen genético o inducidas por determinados fármacos, como son el ácido retinoico y sus derivados, causan tanto la hiperlipemia como la disfunción endotelial y por lo tanto, un aumento del riesgo cardiovascular.En la región 1q21-23 se localiza el gen CRABP2 (transportador intracelular del ácido retinoico). En pacientes con HLFC identificamos dos nuevos polimorfismos: rs2236795 y rs74118740, y realizamos un estudio de asociación en tres poblaciones independientes. El gen CRABP2 está asociado con niveles más altos de colesterol LDL. Por otro lado, estudiamos el efecto del ácido retinoico 13-cis sobre la expresión génica en células vasculares endoteliales humanas (HUVEC). A concentraciones farmacológicas se identificaron cambios en los niveles de expresión que pueden suponer un aumento de la adhesión celular y de la eliminación de los remanentes de las lipoproteínas y una modificación del metabolismo de la HDL. Finalmente, en el estudio más detallado de uno de los genes, la prostaciclina sintasa (PGIS), se observó un aumento en la liberación de la prostaglandina I2 (inhibidor de la agregación plaquetar y vasodilatador) debido a la inducción de PGIS. Los resultados obtenidos en esta tesis aportan evidencias de que los procesos regulados por el ácido retinoico participan en estas patologías. / Metabolic syndrome, familial combined hyperlipidemia (FCHL), type 2 diabetes mellitus and dyslipidemia secondary to HIV treatment are syndromes linked to high cardiovascular risk, and alterations in lipoprotein and carbohydrate metabolism, as well as with endothelial function. The genes involved in these processes are regulated at the transcriptional level through the vitamin A signaling pathway. Also, several linkage studies have identified a common locus in 1q21-23. This evidence led us to the following hypothesis: vitamin A modulates gene regulation involved in these alterations either genetic or drug induced (such as retinoic acid and its derivatives); these alterations cause hyperlipidemia and endothelial dysfunction and therefore increase cardiovascular risk. Cellular retinoic acid binding protein II gene (CRABP2) is located in 1q21-23. We identified in FCHL patients two new polymorphisms (rs2236795 and rs74118740), and studied its association with dyslipidemia in three independent populations. CRABP2 gene is associated with higher levels of LDL cholesterol. Furthermore, we studied the effect of 13-cis retinoic acid on gene expression in human vascular endothelial cells (HUVEC). We identified changes in expression levels at pharmacological concentrations that caused an increase in either cell adhesion and lipoprotein remnants removal, and a modification of HDL metabolism. Finally, studying prostacyclin synthase gene in detail (PGIS), we observed an increase in the release of prostaglandin I2 (platelet aggregation inhibitor and vasodilator) due to the induction of PGIS. The results in this thesis provide evidence that the processes regulated by retinoic acid are involved in these pathologies.

El endotelio disfuncional presenta, entre otras caracteristicas, alteración en los mecanismos de vasodilatación, complicaciones trombóticas, disminución de la resistencia al estrés oxidativo, aumento de la expresión de moléculas de adhesión y de la secreción de moléculas proinflamatorias. El factor de transcripción endotelial KLF2 juega un importante papel en la regulación del fenotipo protector endotelial y su expresión depende de las fuerza hemodinámicas generadas por el flujo sanguíneo y de la administración exógena de estatinas. La hipertensión portal y el daño hepático por I/R son dos condiciones patológicas asociadas a disfunción endotelial. Los trastornos estructurales característicos de la cirrosis hepática, la mayor causa prevalente de hipertensión portal en nuestro entorno, se acompañan de variaciones en las fuerzas hemodinámicas que pueden modificar la expresión de KLF2 y su programa transcripcional vasoprotector. Asímismo, durante la isquemia asociada a la preservación de injertos hepáticos para transplante, la interrupción de las fuerzas hemodinámicas generadas por el flujo sanguíneo podría resultar en la reducción de los programas endoteliales vasoprotectores, que se debería en parte a la pérdida de expresión de KLF2. Los trabajos de investigación de la presente tesis doctoral amplian el conocimiento de los mecanismos moleculares responsables de la disfunción endotelial hepática, demostrando: 1. Que KLF2 está muy expresado en los hígados cirróticos y que su expresión se induce en las fases tempranas de la progresión de la enfermedad, representando un mecanismo compensador para mejorar los desórdenes vasculares característicos de los hígados cirróticos. 2. Que los hígados preservados en condiciones de transplante muestran un descenso tiempo-dependiente de KLF2, acompañado de daño hepático y aumentada resistencia vascular. Además, demostran que la modulación farmacologica de la expresión de KLF2 puede ser beneficiosa tanto en el tratamiento de la hipertensión portal como en la preservación de los injertos hepáticos para transplante.

INTRODUCCIÓN: El tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal se ha basado en el uso de aminosalicilatos corticoides e inmunosupresores, que ayudan a controlar los brotes de la enfermedad, aunque no consiguen su curación. El bloqueo de las moléculas de adhesión endotelial, que permiten el reclutamiento de leucocitos desde el lecho vascular hacia el área inflamada, podría ser una diana terapéutica útil en esta enfermedad.OBJETIVOS: 1. Determinar el valor de las moléculas de adhesión endotelial como nuevas dianas terapéuticas en la enfermedad inflamatoria del intestino. 2. Evaluar el posible valor terapéutico de su modulación con anticuerpos monoclonales bloqueantes de las moléculas de adhesión endotelial, péptidos trébol y ciclosporina A.MATERIAL Y MÉTODOS: El modelo experimental utilizado ha sido el de la colitis inducida por DSS en el ratón, que remeda la colitis ulcerosa en humanos. Para cuantificar la expresión in vivo de las moléculas de adhesión endotelial se ha recurrido a la técnica del doble anticuerpo marcado y para evaluar su expresión in vitro. a los cultivos primarios de células endoteliales de vena de cordón umbilical humano. Asimismo, para analizar las interacciones leucocito-endotelio en las vénulas del colon se ha utilizado la microscopía intravital de fluorescencia.RESULTADOS Y CONCLUSIONES: 1. En la colitis experimental inducida por DSS existe un aumento en la expresión de las moléculas de adhesión endotelial ICAM-1, VCAM-1 y MAdCAM-1 y de las interacciones leucocito-endotelio (roadamiento y adhesión) en las vénulas postcapilares del colon. 2. VCAM-1 es la principal molécula responsable del incremento de la adhesión leucocitaria al endotelio y juega un papel fundamental en la fisiopatología de la enfermedad inflamatoria intestinal experimental. 3. El inmunobloqueo sostenido de VCAM-1 tiene efecto terapéutico ya que mejora el curso de la colitis. En cambio, la inmunoneutralización de ICAM-1 o de MAdCAM-1 no altera el curso clínico en este modelo experimental. 4. El aumento de la expresión de las moléculas de adhesión endotelial VCAM 1 y MAdCAM-1 en el colon es proporcional a la gravedad de la colitis inducida. 5. El péptido trébol TFF2 es útil en el tratamiento de la colitis experimental, siendo su administración tópica superior a la sistémica 6 TFF2 produce de forma indirecta, una reducción en la expresión de las moléculas de adhesión endotelial y en el reclutamiento leucocitario que contribuye a su efecto beneficioso. 7. La ciclosporina A mejora la colitis experimental inducida por DSS en el ratón. 8. El efecto terapéutico de la ciclosporina A se debe, en parte, a que reduce la producción de citocinas proinflamatorias y la expresión de las moléculas de adhesión del endotelio, actuando directamente sobre la célula endotelial, lo que decrece el reclutamiento leucocitario hacia el intestino inflamado.SUMARIO: 1- VCAM-1 es la molécula de adhesión endotelial más importante en este modelo experimental de colitis que remeda la colitis ulcerosa en humanos- 2 El inmunobloqueo de VCAM-1, en contraste con el de ICAM-1 o MAdCAM-1, podría atenuar la respuesta inflamatoria sin alterar los mecanismos inmunes fisiológicos ya que esta molécula no está implicada en la recirculación fisiológica de los leucocitos. 3. Los trabajos que componen esta Tesis Doctoral constituyen la base racional para investigar el efecto de los anticuerpos anti-VCAM-1 en los pacientes con colitis ulcerosa. / INTRODUCTION: Treatment of inflammatory bowel disease is currently based on the use of aminosalicylates, corticosteroids and immunomodulators, which can control flares of disease but are not curative. Blockade of endothelial adhesion molecules involved in the recruitment of leukocytes from the vascular bed to the inflammatory site might be a useful therapeutic strategy in this disease.AIM: To assess the usefulness of modulation of endothelial adhesion molecules with monoclonal antibodies, trefoil peptides (TFF2), and cyclosporin A (CsA) as a therapeutic strategy for experimental colitis. MATERIAL AND METHODS: Dextran sulphate sodium (DSS)-induced colitis, a murine model that mimics human ulcerative colitis, was used. Cell adhesion molecule expression was measured by the dual radiolabeled antibody technique. Leukocyte-endothelial cell interactions were determined in colonic venules by fluorescence intravital microscopy.RESULTS AND CONCLUSIONS: 1. VCAM-1 plays a central role in leukocyte recruitment in colitis since blockade of this adhesion molecule has a higher therapeutic effect than immunoneutralization of ICAM-1 or MAdCAM-1 in this experimental model.2. TFF2 is useful in the treatment of colitis, and topical administration is superior to the systemic route. Indirect reduction in adhesion molecule expression and leukocyte recruitment into the inflamed intestine contributes to the beneficial effect of TFF2 treatment.3. CsA A ameliorates DSS-induced colitis in mice. Reduced adhesion molecule expression resulting from diminished pro-inflammatory cytokine production and from a direct effect of CsA in endothelial cells decreases leukocyte recruitment into the inflamed intestine, contributing to this protective effect. SUMMARY: 1. VCAM-1 is the most important endothelial adhesion molecule in an experimental model of colitis that mimics human ulcerative colitis. 2. VCAM-1 immunoblockade, in contrast to ICAM-1 or MAdCAM-1, can attenuate the inflammatory response without altering the physiological immune mechanisms since this molecule is not involved in the physiological recirculation of leukocytes. 3. The results of this Doctoral Thesis constitute the rationale to investigate the effects of anti-VCAM-1 antibodies in patients with ulcerative colitis.

La malaltia hepàtica per dipòsit de greix (MHDG) constitueix la manifestació hepàtica de la síndrome metabòlica. La seva incidència augmenta en les societats occidentals paral•lelament a la de l'obesitat. El dipòsit de greix intrahepàtic pot conduir al desenvolupament de dany hepatocitari, inflamació, fibrosi i cirrosi, però no es coneixen els mecanismes que promouen la progressió de la malaltia. No existeix un tractament farmacològic eficaç per a aquesta malaltia. La resistència a la insulina, el fet fisiopatològic subjacent a la síndrome metabòlica, condueix al desenvolupament de disfunció endotelial perifèrica. No obstant això, l'endoteli sinusoidal hepàtic és fenotípicament diferent al perifèric, i es desconeix si la resistència a la insulina genera disfunció endotelial en la circulació hepàtica. L'adequada funció de l'endoteli sinusoïdal és necessària per al manteniment d'un ambient antiinflamatori, antifibrogènic i antitrombòtic en el fetge. En aquest estudi hipotetitzem que a la MHDG, associada a resistència a la insulina, existeix disfunció endotelial sinusoïdal que contribueix a la progressió del dany hepàtic. Els objectius d'estudi van ser determinar en un model animal de EHDG si aquesta s'associa amb disfunció endotelial del sinusoïdal, els possibles mecanismes implicats, incloent la seva relació amb la resistència a la insulina, i si aquesta contribueix al desenvolupament de lesió hepàtica. Per respondre a aquestes preguntes es van caracteritzar les respostes vasculars de la circulació hepàtica mitjançant perfusió aïllada de fetge, i es van estudiar els mecanismes que determinen la biodisponibilitat de NO mitjançant tècniques moleculars en fetge complet. Es van estudiar, a més els efectes de la correcció de la insulino resistència sobre aquestes alteracions. En el primer estudi, després d'administrar a rates durant 3 dies una dieta rica en greix, aquestes van presentar esteatosi en absència d'inflamació. Això es va acompanyar d'un increment del contingut intrahepàtic de triglicèrids i àcids grassos lliures. Les rates amb fetges esteatòsics van presentar resistència vascular a la insulina i, més concretament, resistència a la insulina a nivell del endoteli sinusoidal hepàtic. Això es va acompanyar d'una menor capacitat de la insulina per fosforilar eNOS. Aquestes alteracions es van deure, si més no en part, per la regulació a l'alça de iNOS. El pre-tractament amb un fàrmac sensibilitzador de la insulina va atenuar la l'acumulació intrahepàtic de triglicèrids i àcids grassos lliures, va prevenir el desenvolupament de resistència a la insulina a nivell i va restaurar la capacitat de la insulina per fosforilar eNOS en rates alimentades durant 3 dies amb una dieta rica en greix. En el segon estudi, vam demostrar que l'administració durant un mes d'una dieta rica en greix provoca esteatosi en absència d'inflamació i fibrosi. Això es va acompanyar d'alteracions inclosa en la síndrome metabòlica, com l'obesitat, hipertrigliceridèmia, hiperglucèmia, hiperinsulinèmia i hipertensió arterial. Aquestes rates van presentar un augment de la pressió portal de perfusió, a causa de canvis funcionals, així com disfunció endotelial sinusoïdal. A nivell molecular això es va traduir en un una menor fosforilació de Akt i eNOS en els fetges de rates alimentades amb una dieta rica en greix. Aquests canvis funcionals es van produir en absència de canvis fenotípics en les cèl•lules endotelials sinusoïdals. Concloem d'aquest segon estudi que els resultats obtinguts en aquest estudi reforçarien la idea de considerar la disfunció endotelial hepàtica com un esdeveniment precoç que podria constituir una diana terapèutica per tractar aquesta malaltia. / Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the hepatic manifestation of the metabolic syndrome. NAFLD incidence is increasing in western societies, paralleling the increase of obesity. The deposit of fat in the hepatocytes leads in some patients to the development of hepatocyte injury, inflammation, fibrosis and cirrhosis, but the mechanisms that govern the progression of liver injury are not well understood. There is not an effective pharmacological treatment for NAFLD. Insulin-resistance, the underlying pathophysiological feature of the metabolic syndrome, is associated with peripheral endothelial dysfunction. However, the sinusoidal endothelium is phenotypically different from the peripheral endothelium, and it is not known whether insulin resistance induces sinusoidal endothelial dysfunction. An adequate sinusoidal endothelial function is required to maintain an anti-inflammatory, antifibrogenic and antithrombotic environment in the liver. We hypothesize in this project that in NAFLD, which is associated with insulin-resistance, there is sinusoidal endothelial dysfunction, and that this is relevant to the development of liver injury. In the first study, we have demonstrated that after 3-days high fat feeding, rats developed steatosis without the presence of inflammation. Insulin resistance was present at the liver vasculature, and specifically, at the liver sinusoidal endothelium. This was accompanied by a reduction of the ability of insulin to phosphorylate eNOS. The conclusions of this first study were that vascular insulin resistance precedes inflammation, and can contribute to the progression of the disease. In the second study we demonstrate that rats fed for one month with a high fat diet presented steatosis without fibrosis or inflammation. This was accompanied by alterations resembling metabolic syndrome, endothelial dysfunction and a decreased liver eNOS and Akt phosphorylation. This was due to functional alterations (and no structural) at the sinusoidal endothelial cells, without phenotypical changes occurring at this level. We concluded that endothelial dysfunction is a primary event that precedes inflammation in a model of NAFLD, and might constitute a useful target for devising new therapies for this disease.

El càncer de pàncrees és altament agressiu i representa la cinquena causa de mort al mon occidental. Anteriorment, en el nostre laboratori, vam identificar que el receptor tissular del plasminogen (tPA) hi està sobre-expressat i juga un paper important el la progressió tumoral. En la present tesi hem profunditzat en l'estudi del mecanisme molecular de tPA i seus receptors en aquest càncer. En primer lloc hem caracteritzat en detall la interacció de tPA amb Annexina A2 (principal receptor de tPA en endoteli i altament expressada en pàncrees) demostrant que les dades publicades sobre la seqüència responsable de la interacció no eren correctes. A més a més hem caracteritzat les proteïnes de lisats cel·lulars pancreàtics que interaccionen amb tPA mitjançant un assaig pull down i posterior anàlisi proteòmic. de tot identificant un conjunt de possibles lligands de tPA. D'entre aquests hem seleccionat galectina 1, una lectina que mai s'ha descrit que interaccioni amb tPA, per realitzar la caracterització bioquímica i funcional del seu paper com a nou lligand de tPA en càncer de pàncrees. / Pancreatic cancer is a highly aggressive disease and represents the fifth cause of death in occidental world. Our laboratory has previously reported tissue type plasminogen activator (tPA) over expression in this cancer and its role in tumoral progression. During the present thesis we have studied tPA and its molecular mechanism through its receptors in this tumor.We have first characterized tPA interaction with annexin A2 (its main receptor in endothelium and highly expressed in pancreas). Our results showed that published data about the sequence responsible of this interaction was not correct. We have also identified a set of new putative tPA receptors in pancreatic cell lisates using a pull down assay and proteomic analysis. One of the proteins identified was galectin 1, a lectin with not know relation with tPA. We performed a biochemical and functional characterization of the interaction between these two proteins in pancreatic cancer.