El presente proyecto nace de la búsqueda de una solución que brinde atención médica remota a los adultos mayores diagnosticados con Diabetes tipo 2, con el fin de mantener un control periódico de su enfermedad y poder reducir las complicaciones presentadas por el incumplimiento del tratamiento médico y control glucémico. La solución consiste en una plataforma tecnológica que soporta una aplicación móvil para el paciente que controla de forma autónoma su enfermedad a través de información sobre la Diabetes, medicamentos, detalle del tratamiento recomendado por el médico y el control periódico del nivel de glucosa. Y una página web permite al endocrinólogo realizar el seguimiento del paciente y videollamadas periódicas. El proyecto se validó en una casa de reposo para adultos mayores y con un médico endocrinólogo en Lima, Perú. Para medir la efectividad del proyecto se evaluó lo siguiente: Constancia del registro del nivel de glucosa Tiempo promedio de respuesta ante emergencias e indicadores fuera de rango, por parte del médico Porcentaje de reducción de las complicaciones de la enfermedad Nivel de satisfacción, de los adultos mayores, sobre la solución de Telehomecare Los resultados demuestran que la frecuencia del uso de la aplicación se incrementó conforme adoptaron la solución como parte de su rutina. El tiempo de respuesta promedio del endocrinólogo fue 4,13 minutos aproximadamente desde su registro, el porcentaje de complicaciones se redujo en un 14% y el nivel de satisfacción de la solución se concentró en las dimensiones de tiempo de respuesta y comprensión de la necesidad del usuario / This project begins to seek a solution that provides remote medical care to older adults diagnosed with Type 2 Diabetes Mellitus, in order to maintain periodic control of their disease and to reduce the complications presented by non-compliance medical treatment and glycemic control. The solution consists in a mobile application for the patient that controls his disease through information related to diabetes, medications, details of the treatment recommended by the doctor and the periodic monitoring of glucose level. Another application allows the endocrinologist to monitor the patient and make periodic video calls. The project was validated in a nursing home for the elderly and with an endocrinologist in Lima, Peru. To measure the effectiveness of the project, the following was evaluated: Record of glucose level record Average response time to emergencies and indicators out of range, by the doctor Percentage reduction in complications of the disease Level of satisfaction, of the elderly, about the Telehomecare solution The results show that the frequency of use of the application increased as they adopted the solution as part of their routine. The average response time of the endocrinologist was approximately 4.13 minutes from its registration, the percentage of complications was reduced by 14% and the level of satisfaction with the solution was concentrated in the dimensions of response time and understanding of patient need. / Tesis

Introducción: La resistencia antimicrobiana es un problema alarmante en la salud pública mundial. A mediados del 2017, la Organización Mundial de la Salud (OMS) reportó una lista de las bacterias para la búsqueda de nuevos antibióticos, incluyendo sobre todo enterobacterias. En el Perú, hubo reporte de casos de Klebsiella pneumoniae resistente a antibióticos en diferentes regiones del país. Por lo tanto, existe una necesidad de encontrar nuevos sitios diana de acción farmacológica para enfrentar esta problemática sanitaria. Objetivo: Identificar las moléculas orgánicas con capacidad de inhibición de la enzima Glucosa 1-fosfato Timidilil Transferasa (RmlA) de K. pneumoniae resistente a antibióticos utilizando la técnica de acoplamiento molecular. Materiales y métodos: Se realizó un estudio in-silico, mediante programas para acoplamiento molecular por ordenador local. La semejanza de fármacos con el sustrato natural de la enzima fue dada con programas de similaridad de ligandos, se obtuvieron datos teóricos de las interacciones entre los fármacos seleccionados con el sitio activo de la enzima. Finalmente se analizó cada ligando en función de sus energías libres. Resultados: Se analizó computacionalmente 14100 unidades farmacológicas con posible interacción con la enzima RmlA de K. pneumoniae resistente a antibióticos, según las energías libres de interacción los valores enteros están entre 96 a 103 (kcal/mol), frente al valor de acoplamiento del sustrato-enzima de -222.357 (kcal/mol). Conclusiones: Se encontraron posibles fármacos inhibidores de la enzima RmlA de K. pneumonia, es necesario continuar con la valoración y estudio de estos fármacos en estudios laboratoriales para mejorar la propuesta de inhibición enzimática basada en este trabajo de investigación computacional. / Introduction: Antimicrobial resistance is an alarming problem in global public health. In mid-2017, the World Health Organization (WHO) reported a list of bacteria for the search for new antibiotics, including especially Enterobacteriaceae. In Peru, there were reports of cases of antibiotic-resistant Klebsiella pneumoniae in different regions of the country. Therefore, there is a need to find new target sites for pharmacological action to address this health problem. Objective: Identify organic molecules with the capacity to inhibit the enzyme Glucose 1-phosphate Thymidylyl Transferase (RmlA) of antibioticresistant K. pneumoniae using the molecular docking technique. Materials and methods: An in-silico study was carried out, using programa for molecular docking by local computer. The similarity of drugs with the natural substrate of the enzyme was given with ligand similarity programs, theoretical data were obtained on the interactions between the selected drugs with the active site of the enzyme. Finally, each ligand was analyzed based on its free energies. Results: 14100 pharmacological units with possible interaction with the RmlA enzyme of antibiotic-resistant K. pneumoniae were computationally analyzed. According to the interaction free energies, the integer values are between 96 to 103 (kcal/mol), compared to the coupling value of the substrate. enzyme of -222,357 (kcal/mol). Conclusions: Possible drugs that inhibit the RmlA enzyme of K. pneumonia were found; it is necessary to continue with the evaluation and study of these drugs in laboratory studies to improve the proposal for enzyme inhibition based on this computational research work.

[ES] La diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) aumenta la mortalidad en humanos al aumentar el riesgo de padecer una enfermedad cardiovascular (ECV) y de enfermedad de hígado graso no alcohólica (EHGNA). El estudio de un uso más extendido de fármacos existentes antidiabéticos para el retraso del desarrollo de ECV, así como el estudio más profundo de los mecanismos moleculares que favorecen la aparición de la EGHNA son de gran importancia para reducir en el futuro el impacto socioeconómico de estas enfermedades metabólicas. En esta primera parte de este trabajo, se investigó el efecto del SGLT2i dapagliflozina (DAPA) en el metabolismo y en la aterosclerosis. Los inhibidores de los cotransportadores sodio-glucosa tipo 2 (SGLT2i) son fármacos diseñados para el tratamiento de la DMT2 reduciendo la hiperglucemia al reducir hasta en un 90% la reabsorción de glucosa en el túbulo contorneado proximal del riñón. Estudios clínicos sugieren que el uso de los SGLT2i produce un efecto beneficioso sobre el fallo cardíaco y la ECV. Para estudiar el efecto de la DAPA en la aterosclerosis en condiciones de resistencia a insulina (RI) se utilizaron ratones Apoe-/-Irs2+/-, que muestran una aterosclerosis acelerada inducida por RI. El tratamiento con dapagliflozina en ratones Apoe-/-Irs2+/-, alimentados con una dieta rica en grasa y en colesterol, no produjo ningún efecto sobre el peso corporal, los niveles de glucosa en plasma o los lípidos. El tratamiento con DAPA no produjo ningún efecto en la tolerancia a la glucosa, aunque fueron inferiores en los ratones tratados con DAPA durante el test de glucosa sugiriendo la existencia de una alteración en la secreción de insulina. Consistente con estos resultados, el tratamiento con DAPA en islotes pancreáticos aislados de ratones Apoe-/-Irs2+/- mostraron menor secreción de insulina al ser estimulados con glucosa respecto a los islotes tratados con vehículo. Además, experimentos de señalización de la insulina mostraron una disminución de la activación de AKT en el tejido adiposo de ratones Irs2+/- tratados con DAPA indicando una alteración en la vía de señalización de la insulina en este tejido. No se observaron cambios en el tamaño de la lesión aterosclerótica, en la vulnerabilidad de placa o en el contenido de macrófagos, células de músculo liso vascular, células T o colágeno. La DAPA no produjo ningún efecto sobre la inflamación las células inflamatorias circulantes ni en los niveles de citoquinas. Este estudio indica que la dapagliflozina no protege de la aterosclerosis en ratones con resistencia a la insulina en condiciones hipercolesterolémicas. La segunda parte del estudio se centró en la puesta a punto y la caracterización de un modelo experimental de esteatosis hepática no alcohólica inducida por dieta rica en grasa (21%) y azúcar (41.5%) y con un alto contenido en colesterol (1.25%) que denominamos DEHNA. La enfermedad del hígado graso no alcohólico (EHGNA) es una complicación metabólica que puede ser causada por diversas alteraciones metabólicas y que se asocia con frecuencia a la disfunción del tejido adiposo, la RI y la DMT2. Esta enfermedad presenta gran variabilidad de manifestaciones, por lo que disponer de un modelo de ratón que mimetice la sintomatología clínica y patológica asociados a esta enfermedad es indispensable para poder desarrollar posibles dianas terapéuticas. El tratamiento de 16 semanas de los ratones con DEHNA produjo una disminución en el peso corporal y en los niveles de ácidos grasos libres junto con una mejora en la sensibilidad a la insulina en los ratones tratados con DEHNA. No obstante, los ratones WT alimentados con DEHNA desarrollaron mayor peso hepático y un aumento en marcadores plasmáticos de daño hepático comparado con ratones alimentados con dieta control (DC). Los ratones WT alimentados con DEHNA también desarrollaron mayor esteatosis, inflamación lobular, degeneración balonizante y f / [CA] La diabetis mellitus tipus 2 (DMT2) augmenta la mortalitat en humans en augmentar el risc de patir una malaltia cardiovascular (MCV) i de malaltia del fetge gras no alcohòlic (MFGNA). L'estudi d'un us més estès de fàrmacs existents antidiabètics per al retard del desenvolupament de MCV, així com l'estudi més profund dels mecanismes moleculars que afavoreixen l'aparició de la MFGNA son de gran importància per a reduir en el futur l'impacte socioeconòmic d'aquestes malalties metabòliques. En aquesta primera part d'aquest treball, es va investigar l'efecte del SGLT2i dapaglifozina (DAPA) en el metabolisme i en l'aterosclerosi. Els inhibidors dels cotransportadors sodi-glucosa tipus 2 (SGLT2i) son fàrmacs dissenyats per al tractament de la DMT2 reduint la hiperglucèmia en reduir fins en un 90% la reabsorció de glucosa al túbul contornejat proximal del ronyó. Estudis clínics suggereixen que l'ús dels SGLT2i produeix un efecte beneficiós sobre la fallada cardíaca i la MCV. Per estudiar l'efecte de la DAPA en l'aterosclerosi en condicions de resistència a la insulina (RI) es van utilitzar ratolins Apoe-/-Irs2+/-, que mostren una aterosclerosi accelerada induïda per RI. El tractament amb DAPA en ratolins Apoe-/-Irs2+/-, alimentats amb una dieta rica en greix y en colesterol, no va produir cap efecte sobre el pes corporal, els nivells de glucosa en pasma o els lípids. El tractament amb DAPA no va produir cap efecte en la tolerància a la glucosa encara que foren inferiors en els ratolins tractats amb DAPA durant el test de glucosa suggerint l'existència d'una alteració en la secreció d'insulina. Consistentment amb aquests resultats, el tractament amb DAPA en illots pancreàtics aïllats de ratolins Apoe-/-Irs2+/- van mostrar menor secreció d'insulina en ser estimulats amb glucosa respecte als illots tractats amb vehicle. A més a més, experiments de senyalització de la insulina van mostrar una disminució de l'activació d'AKT al teixit adipós de ratolins Irs2+/- tractats amb DAPA indicant una alteració de la via de senyalització de la insulina en aquest teixit. No es van observar canvis en la grandària de la lesió ateroscleròtica, en la vulnerabilitat de placa o en el contingut de macròfags, cèl·lules de múscul llis vascular, cèl·lules T o col·lagen. La DAPA no va produir cap efecte sobre la inflamació de les cèl·lules circulants ni als nivells de citocines. Aquest estudi indica que la dapaglifozina no protegeix de l'aterosclerosi en ratolins amb resistència a la insulina en condicions hipercolesterolèmiques. La segona part de l'estudi es va centrar en la posada a punt i la caracterització d'un model experimental d'esteatosi hepàtica no alcohòlica induïda per una dieta rica en greix (21%) i sucre (41.5%) i un alt contingut en colesterol (1.25%) que denominem DEHNA. La malaltia del fetge gras no alcohòlic (MFGNA) es una complicació metabòlica que pot ser causada per diverses alteracions metabòliques i que s'associa amb freqüència a la disfunció del teixit adipós, la RI i la DMT2. Aquesta malaltia presenta gran variabilitat de manifestacions, pel que disposar d'un model de ratolí que mimetitze la simptomatologia clínica i patològica associades a aquesta malaltia es indispensable per poder desenvolupar possibles dianes terapèutiques. El tractament de 16 setmanes dels ratolins amb DEHNA va produir una disminució en el pes corporal i en els nivells d'àcids grassos lliures junt amb una millora en la sensibilitat a la insulina en els ratolins tractats amb DEHNA. No obstant això, els ratolins WT alimentats amb DEHNA van desenvolupar major pes hepàtic i un augment en marcadors plasmàtics de dany hepàtic comparat amb ratolins alimentats amb dieta control (DC). Els ratolins WT alimentats amb DEHNA també van desenvolupar major esteatosi, inflamació lobular, degeneració balonitzant i fibrosi i major puntuació NAS indicant un estadi avançat d'esteatosi o EHNA comparat amb el / [EN] Type 2 diabetes mellitus (T2DM) increases morbimortality in humans via enhanced susceptibility to cardiovascular disease (CVD) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). The study of a more extensive use of existing antidiabetics drugs for the delay of the development of CVD, as well as the more in-depth study of the molecular mechanisms that promote the appearance of NAFLD are of great relevance to reduce in the future the socioeconomic impact of these metabolic diseases. In this first part of the work, the effect of SGLT2i dapagliflozin (DAPA) was investigated in metabolism and atherosclerosis. Sodium-glucose co-transporters inhibitors (SGLT2i) are drugs designed for T2DM treatment to diminish hyperglycaemia by reducing up to 90% of glucose reabsorption in renal convoluted proximal tube. Clinical studies suggest a beneficial action of SGLT2i in heart failure and CVD. To study the effect of DAPA in atherosclerosis under conditions of insulin resistance (IR) Apoe-/-Irs2+/- mice were used, which display accelerated atherosclerosis induced by insulin resistance. DAPA treatment of Apoe-/-Irs2+/- mice, which were fed a high-fat, high-cholesterol diet, failed to modify body weight, plasma glucose or lipid. DAPA treatment showed no effect in the glucose tolerance test despite augmented insulin levels during the test in DAPA-treated mice suggesting the existence of an impairment in insulin secretion. Consistent with these findings, DAPA treatment of Apoe-/-Irs2+/- isolated pancreatic islets displayed lower glucose-stimulated insulin secretion compared with vehicle-treated islets. Moreover, insulin-signaling experiments showed decreased pAKT activation in Irs2+/- DAPA-treated adipose tissue indicating impaired insulin signaling in this tissue. No changes were seen in lesion size, vulnerability or content of macrophages, vascular smooth muscle cells, T cells or collagen. DAPA did not affect circulating inflammatory cells or cytokine levels. Hence, this study indicates that dapagliflozin does not protect against atherosclerosis in insulin-resistant mice in hypercholesterolemic conditions. The second part of our study focused on the development and characterization of an experimental model of non-alcoholic fatty liver induced by a diet rich in fat (21%) and sugar (41.5%) and with a high content in cholesterol that we called NASHD. Non-alcoholic fatty liver (NAFL) is a metabolic complication that might be caused by different metabolic disorders and frequently associated to fatty tissue dysfunction, IR and T2DM. This disease shows a wide range of manifestations, therefore having a mouse model that mimics the clinical and pathological symptomatology associated with this disease is essential to develop potential therapeutical targets. The 16 weeks treatment of mice with NASHD produced a decrease in body weight and free fatty acids levels along with an improvement of the insulin sensitivity in mice treated with NASHD. However, NASHD-fed WT mice developed an increase in liver weight and a rise in plasmatic markers of liver damage compared to mice fed with control diet (CD). NASHD-fed WT mice also developed greater hepatic steatosis, ballooning and fibrosis and a greater NAS score reflecting an advanced state of steatosis or NASH compared to CD-fed WT mice. Hepatic inflammation in NASHD-fed WT mice was greater showing an increase in T lymphocytes and CD11c proinflammatory macrophages. Though, there was a decrease in total monocytes and circulating inflammatory Ly6Chi plasmatic levels. Plasmatic leucocytes levels in NASHD-fed WT mice showed an increase in cytotoxic T lymphocytes, proinflammatory Th1 and Th9 cells and B cells compared to CD-fed WT mice. Analysis of hepatic gene expression showed an impairment of the genic expression profile associated to a greater fibrosis with an imbalance of cholesterol, triglycerides and fatty acids synthesis metabolism in NASHD-fed WT mice compared to CD-fed WT mice. Our results suggest that WT / Taberner Cortés, AM. (2021). Efecto de la dapagliflozina en la aterosclerosis diabética y caracterización de un modelo murino de EHNA inducido por dieta [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/178231

Positron emission tomography (PET) is a functional imaging method that allows studying physiological, biochemical or pharmacological processes in vivo. PET is being used in both research and clinical practice. In the brain, it has been used to investigate metabolism, receptor binding, and alterations in regional blood flow. This thesis involves both preclinical and clinical dual-tracer PET imaging studies of different neurological disorders. In this way, different radiotracers were used along the projects. The first project focused on the implementation and in vivo validation of the simultaneous dual-tracer PET imaging technique on the rat brain and its applications in the study of cerebral ischemia. In particular, in this project two biological processes were studied at the same time: cerebral blood flow and cerebral glucose metabolism. The second project consisted in a clinical correlation study of the GABAergic and serotonin systems in a population with Essential Tremor (ET), the most commonly movement disorders. / La tomografia per emissió de positrons (PET) és un mètode d'imatge funcional que permet l'estudi in vivo de processos fisiològics, bioquímics i farmacològics. La PET s'utilitza tant en la pràctica clínica com en la recerca. Al cervell, s'ha utilitzat per investigar el metabolisme, la neurotransmissió, i les alteracions en el flux sanguini regional. Aquesta tesi implica estudis preclínics i clínics de la tècnica PET en diversos trastorns neurològics. D'aquesta manera, es van utilitzar diferents radiotraçadors al llarg dels projectes. El primer projecte es va centrar en la implementació i validació in vivo de la tècnica PET del doble-marcador simultani en el cervell de rata i les seves aplicacions en l'estudi de la isquèmia cerebral. En particular, en aquest projecte es van estudiar en el mateix moment dos processos biològics: el flux sanguini cerebral i el metabolisme cerebral de la glucosa. El segon projecte va consistir en un estudi clínic de correlació dels sistemes GABAèrgic i serotoninèrgic en una població amb tremolor essencial (TE), el trastorn del moviment més comú

Tesis por compendio / [ES] La obesidad es un gran reto de salud pública que ha alcanzado proporciones epidémicas. El entorno "occidentalizado" en el que vivimos, caracterizado por la accesibilidad a alimentos hipercalóricos, contribuye al desequilibrio crónico entre energía ingerida y gasto energético que causan la obesidad. Las intervenciones conductuales diseñadas para la pérdida de peso tienen limitada efectividad a largo plazo, por lo que existe una urgente necesidad de desarrollar estrategias más eficaces y seguras para prevenir y tratar la obesidad y sus comorbilidades. El desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas al intestino para mejorar la salud metabólica requiere un conocimiento en profundidad de las vías de señalización neuroendocrina intestinal que regulan el la ingesta y el equilibrio energético. El objetivo de esta tesis ha sido profundizar en las interacciones intestino-cerebro implicadas en el control de la homeostasis energética, incluyendo los componentes endocrinos, neurales y la microbiota intestinal, en el contexto del desarrollo de la obesidad inducida por una dieta hipercalórica. En los Capítulos 1 y 2 hemos explorado nuevas funciones de las neuronas sensoriales aferentes que expresan el canal de sodio Nav1.8 en el control de la homeostasis energética, considerando las diferencias entre sexos. Hemos generado un modelo de ratón carente de las neuronas Nav1.8+ mediante ablación con toxina diftérica. En el Capítulo 1 hemos demostrado que las neuronas Nav1.8+ son indispensables para regular específicamente según el sexo las vías neurales y endocrinas implicadas en la homeostasis energética. En hembras, la ablación de estas neuronas mejora la regulación de la glucosa postprandial potenciando la señalización enteroendocrina de GLP-1 y acelera el tránsito intestinal, mientras que en machos induce resistencia al aumento de peso inducido por una dieta obesogénica. En el Capítulo 2 hemos demostrado que, en machos, la ablación de las neuronas Nav1.8+ altera el control coordinado de la ingesta i las variaciones de peso diarias, además de alterar la señalización enteroendocrina y las oscilaciones diarias de la microbiota intestinal en respuesta al estado nutricional (ayuno/ingesta), y perturbar la homeostasis del sistema inmune intestinal. En el capítulo 3, hemos usado un modelo de ratón con obesidad inducida por dieta para explorar los mecanismos por los cuales Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, una cepa bacteriana intestinal aislada de humanos metabólicamente sanos, previene la obesidad modulando la ingesta. La administración de P. faecium reduce la ingesta calórica gracias a la hipersecreción de la hormona gastrointestinal saciante el PYY. Independientemente de sus efectos anorexigénicos, la bacteria ejerce sus beneficios metabólicos estimulando el tránsito intestinal y reduciendo la absorción intestinal de lípidos, evitando la acumulación de grasa corporal. En conclusión, esta tesis doctoral proporciona evidencia preclínica que contribuye a una comprensión más precisa de las vías neuroendocrinas que comunican el intestino y el cerebro, y del papel que tiene la microbiota intestinal en la regulación de la ingesta y el gasto energético. Destacamos la importancia de las neuronas sensoriales aferentes Nav1.8+ en la detección de estímulos intestinales por quimiorreceptores para regular el balance energético en ambos sexos, lo cual abre una nueva línea de investigación para diseñar herramientas de neuromodulación de las neuronas Nav1.8+ con el fin de prevenir y tratar los trastornos metabólicos inducidos por la dieta, de forma específica para cada sexo. También destacamos que P. faecium es una bacteria candidata como probiótico de nueva generación, ya que modula el sistema enteroendocrino del hospedador y previene la obesidad en un modelo preclínico. En conjunto, estos hallazgos proporcionan una base para el desarrollo de estrategias terapéuticas basadas en el intestino dirigidas a combatir la obesidad y comorbilidades asociadas. / [CA] L'obesitat és un gran repte de salut pública que ha assolit proporcions epidèmiques. L'entorn "occidentalitzat" en el que vivim, caracteritzat per l'accessibilitat a aliments hipercalòrics, contribueix al desequilibri crònic entre energia ingerida i despesa energètica que causen l'obesitat. Les intervencions conductuals dissenyades per a la pèrdua de pes tenen una eficàcia limitada a llarg termini, per la qual cosa hi ha una necessitat urgent de desenvolupar estratègies més eficaces i segures per a prevenir i tractar l'obesitat i les seues comorbiditats. El desenvolupament d'estratègies terapèutiques dirigides a l'intestí per a millorar la salut metabòlica requereix un coneixement en profunditat de les vies de senyalització neuroendocrina intestinal que regulen la ingesta i l'equilibri energètic. L'objectiu d'aquesta tesi ha sigut aprofundir en les interaccions intestí-cervell implicades en el control de l'homeòstasi energètica, incloent els components endocrins, neurals i la microbiota intestinal, en el context del desenvolupament de l'obesitat induïda per una dieta hipercalòrica. En els Capítols 1 i 2 hem explorat noves funcions de les neurones sensorials aferents que expressen el canal de sodi Nav1.8 en el control de l'homeòstasi energètica, considerant les diferències entre sexes. Hem generat un model de ratolí mancat de les neurones Nav1.8+ mitjançant ablació amb toxina diftèrica. En el Capítol 1 hem demostrat que les neurones Nav1.8+ són indispensables per a regular, específicament segons el sexe, les vies neurals i endocrines implicades en l'homeòstasi energètica. En femelles, l'ablació d'aquestes neurones millora la regulació de la glucosa postprandial potenciant la senyalització enteroendocrina de GLP-1 i accelera el trànsit intestinal, mentre que en mascles indueix resistència a l'augment de pes induït per una dieta obesogènica. En el Capítol 2 hem demostrat que, en mascles, l'ablació de les neurones Nav1.8+ altera el control coordinat de la ingesta i les variacions de pes diàries, a més d'alterar la senyalització enteroendocrina i les oscil·lacions diàries de la microbiota intestinal en resposta a l'estat nutricional (dejuni/ingesta), i pertorbar l'homeòstasi del sistema immunitari intestinal. En el capítol 3, hem utilitzat un model de ratolí amb obesitat induïda per dieta per explorar els mecanismes pels quals Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, una soca bacteriana intestinal aïllada d'humans metabòlicament sans, prevé l'obesitat modulant la ingesta. L'administració de P. faecium redueix la ingesta calòrica gràcies a la hipersecreció de l'hormona gastrointestinal saciant PYY. Independentment dels seus efectes anorexigènics, el bacteri exerceix els seus beneficis metabòlics estimulant el trànsit intestinal i reduint l'absorció intestinal de lípids, evitant l'acumulació de greix corporal. En conclusió, aquesta tesi doctoral proporciona evidència preclínica que contribueix a una comprensió més precisa de les vies neuroendocrines que comuniquen l'intestí i el cervell, i del paper que té la microbiota intestinal en la regulació de la ingesta i la despesa energètica. Destaquem la importància de les neurones sensorials aferents Nav1.8+ en la detecció d'estímuls intestinals per quimioreceptors per a regular l'equilibri energètic en ambdós sexes, que obri una nova línia d'investigació per a dissenyar ferramentes de neuromodulació de les neurones Nav1.8+ amb la finalitat de prevenir i tractar els trastorns metabòlics induïts per la dieta, de forma específica per a cada sexe. També destaquem que P. faecium és un bacteri candidat com a probiòtic de nova generació, ja que modula el sistema enteroendocrí de l'hoste i prevé l'obesitat en un model preclínic. En conjunt, aquests troballes proporcionen una base per al desenvolupament d'estratègies terapèutiques basades en l'intestí dirigides a combatre l'obesitat i comorbiditats associades. / [EN] Obesity is a major global public health challenge that has reached epidemic proportions. Besides its profound impact on health and well-being, this metabolic disorder represents a significant economic burden to society. Our westernized environment where high-calorie foods are readily available, represents a major driver of the chronic imbalance between energy intake and energy expenditure that cause obesity. The limited effectiveness of behavioral interventions to manage long-term weight loss highlights the urgent need to develop more effective and minimally invasive approaches to prevent and treat obesity and its comorbidities. The development of gut-targeted therapeutic strategies to improve metabolic health requires a comprehensive understanding of the gut neuroendocrine signaling pathways that, in interaction with the gut microbiota, control feeding behavior to ultimately maintain energy balance. The aim of this thesis has been to gain insight into gut-brain interactions, including those mediated by endocrine, neural and gut microbial components, involved in the control of energy homeostasis, with a focus on obesogenic diet-related dysfunctions that increase susceptibility to develop obesity. In Chapters 1 and 2, we have investigated novel functions of sensory afferent neurons expressing the sodium channel Nav1.8 in the control of energy homeostasis, considering sex-specificities, by generating a mouse model lacking Nav1.8+ neurons through a diphtheria toxin ablation strategy. In Chapter 1, we show that Nav1.8+ neurons are required to control neural and endocrine pathways involved in energy homeostasis in a sex-specific manner. Specifically, ablation of Nav1.8+ neurons in females improves postprandial glucose regulation by enhancing glucagon-like peptide-1 enteroendocrine signaling and accelerating intestinal transit, whereas in males it induces resistance to weight gain in response to an obesogenic diet. To further explore the role of Nav1.8+ neurons in controlling food intake and pre- and post-prandial daily rhythms that influence metabolic phenotype, in Chapter 2 we show in males that ablation of Nav1.8+ sensory neurons impairs the coordinated control of food intake and body weight fluctuations throughout the day. The loss of these neurons also alters the physiological enteroendocrine signaling and daily gut microbiota oscillations in response to the nutritional status (fasting/refeeding cycles) and disrupts intestinal immune homeostasis. In Chapter 3, we used a diet-induced obese mouse model to investigate the mechanisms by which Phascolarctobacterium faecium DSM 32890, a gut bacterial strain isolated from metabolically healthy humans, prevents obesity by modulating food intake. We show that administration of P. faecium reduces caloric intake by promoting hypersecretion of a satiating gastrointestinal hormone, the peptide YY (PYY). Independently of its anorexigenic effects, the bacterium exerts its metabolic benefits via complementary mechanisms, specifically by stimulating intestinal transit and reducing intestinal lipid absorption, thereby preventing body fat accumulation. In conclusion, this doctoral thesis provides preclinical evidence for a better understanding of gut-to-brain neuroendocrine pathways and the role of gut microbiota in the regulation of food intake and energy expenditure. We highlight the importance of Nav1.8+ sensory afferent neurons in gut chemosensing for maintaining energy balance in both sexes, which prompts novel research lines and opportunities to design of sex-specific neuromodulation tools targeting Nav1.8+ neurons for prevention and treatment of diet-induced metabolic disorders. We also highlight that P. faecium is a promising next-generation probiotic candidate, as it modulates the host enteroendocrine system and prevents obesity in a preclinical model. Overall, our findings contribute to the development of gut-based therapeutic strategies to combat obesity and associated comorbidities. / This study has been funded by the European Union 7th Framework Program through the MyNewGut project (Grant agreement No. 613979) and Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement No. 797297 (MRP), the Spanish Ministry of Science and Innovation (Grant PID2020-119536RB-I00), the European Commission – NextGenerationEU, through the CSIC Interdisciplinary Thematic Platform (PTI+) NEURO- AGING+ (PTI-NEURO-AGING+)”. The grant of the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN/AEI) to IATA-CSIC as Accredited Center of Excellence (CEX2021-001189-S/ MCIN/AEI / 10.13039/501100011033) is acknowledged. / Bullich Vilarrubias, C. (2024). Influence of gut-to-brain neuroendocrine pathways and intestinal microbiota on energy homeostasis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207342 / Compendio

[ES] Las infusiones exógenas de insulina son vitales para las personas con diabetes tipo 1 para suplir parcialmente la incapacidad del páncreas de secretar insulina. Sin embargo, las terapias intensivas actuales pueden restringir la calidad de vida de los pacientes. Los pacientes con esta enfermedad tienen que tomar decisiones constantemente sobre las dosis de insulina que lleva a la glucosa a niveles seguros. Si no lo consiguen, pueden sufrir las complicaciones crónicas y agudas derivadas de los niveles anormalmente altos o bajos de glucosa. La regulación automática de glucosa con sistemas de páncreas artificial prometía reducir la carga del autocontrol de la enfermedad al mismo tiempo que se mejoraba el tiempo en normoglucemia y se reducía la variabilidad. Sin embargo, estas promesas sólo se han cumplido parcialmente. Aunque esta tecnología mejora el control glucémico que logran las terapias tradicionales, la ingesta de alimentos y la práctica de ejercicio limitan la eficiencia de los sistemas de páncreas artificial durante el día. De hecho, los sistemas comerciales sólo pueden hacerles frente con la ayuda de los pacientes. Para compensar las ingestas, los pacientes deben anunciar el contenido de carbohidratos al sistema. Para el ejercicio, deben anunciar el inicio de la actividad o tomar medidas preventivas como modificar la referencia de glucosa o reducir la basal con mucha antelación. Estas exigencias no sólo no ayudan a reducir la carga del paciente, sino que pueden comprometer la eficiencia del sistema cuando el paciente se equivoca al estimar los carbohidratos, omite el anuncio de la comida o no puede planificar el ejercicio. Así pues, esta tesis propone nuevos métodos para eliminar el anuncio de ingestas y ejercicio lo que ayudaría a reducir la intervención del paciente en los sistemas de páncreas artificial, y, en consecuencia, mejorar la calidad de vida. Desde un punto de vista de control, las ingestas y el ejercicio pueden considerarse perturbaciones. Esta tesis explota métodos de la literatura de rechazo de perturbaciones y acomodación de fallos para lograr el objetivo de la tesis. En concreto, hay que destacar tres aplicaciones: 1) se ha desarrollado un observador super-twisting para detectar comidas no anunciadas como primer paso para su compensación; 2) se ha diseñado un observador de modos deslizantes de primer orden para la estimación de la ratio de aparición de glucosa, la cual ha sido integrada en un generador de bolos para compensar las comidas; 3) se ha empleado el principio de diseño por modelo interno para mitigar el efecto de las ingestas de alimentos y ejercicio, añadiendo sugerencias de carbohidratos de rescate a la insulina. Como resultado, las contribuciones de esta tesis allanan el camino para el desarrollo de sistemas de páncreas artificial sin anuncios, que liberen al paciente de la carga de la gestión de la diabetes. / [CA] Les infusions exògenes d'insulina són vitals per a les persones amb diabetis tipus 1 per a suplir parcialment l'incapacitat del pàncrees de secretar insulina. No obstant, les teràpies intensives actuals poden restringir la qualitat de vida dels pacients. Les persones amb aquesta malaltia han de prendre decisions contínuament sobre la dosi d'insulina que fa que la glucosa estiga en valors segurs. Si no ho aconsegueixen, poden sofrir les complicacions cròniques i agudes derivades dels nivells anormalment alts o baixos de glucosa. La regulació automàtica de glucosa amb sistemes de pàncrees artificials prometia reduir la càrrega d'autocontrol de la malaltia al mateix temps que es millorava el temps en normoglucèmia i es reduïa la variabilitat. No obstant, aquestes promeses s'han complit només parcialment. Encara que aquesta tecnologia millora el control de la glucosa, la ingesta d'aliments i la pràctica d'exercici limiten l'eficiència dels sistemes de pàncrees artificials durant el dia. De fet, els sistemes comercials només poden fer-les front amb la ajuda dels pacients. Per a compensar les ingestes, el pacients han d'anunciar al sistema la quantitat de carbohidrats. Per al exercici, han d'anunciar l'inici de l'activitat o prendre mesures preventives com modificar la referència de glucosa o reduir la infusió basal d'insulina. Aquestes exigències no només no ajuden a reduir la càrrega al pacient, sinó que poden comprometre l'eficiència del sistema quan el pacient confon la estimació dels carbohidrats, omet l'anunciament de la ingesta o no pot planificar l'exercici. Així doncs, aquesta tesi proposa nous mètodes per a eliminar l'anunciament d'ingestes i exercici permetent reduir així la intervenció del pacient, i, en conseqüència, millorar la qualitat de vida. Des del punt de vista de control, les ingestes i el exercici poden considerar-se pertorbacions. Aquesta tesi explota mètodes de la literatura de rebuig de pertorbacions i acomodament de fallades. En particular, es destaquen tres aplicacions: 1) s'ha desenvolupat un observador super-twisting per a detectar ingestes no anunciades com a primer pas per a la seua compensació; 2) se ha dissenyat un observador de modes lliscants per a estimar el rati d'aparició de glucosa de la ingesta, el qual s'ha integrat en un generador de bols d'insulina per compensar les ingestes; 3) se ha empleat el principi de disseny per model intern per a mitigar l'efecte de les ingestes i exercici, incorporant recomanacions de carbohidrats a la insulina. Com a resultat, les contribucions d'aquesta tesi obren el camí per a desenvolupar sistemes de pàncrees artificial sense anunciaments, que alliberen al pacient de la càrrega de la gestió de la diabetis. / [EN] Exogenous insulin infusions are vital for people with type 1 diabetes to partially make up for the inability of the pancreas to secrete insulin. However, current intensive therapies may restrict patients' quality of life. People with this disease have to constantly make decisions about insulin doses to bring glucose levels to a safe range. If unsuccessful, they may suffer from chronic and acute complications related to abnormally high and low glucose values. The automatic regulation of glucose with artificial pancreas systems promised to reduce patients' self-control burdens while improving time in normoglycemia and decreasing variability. However, these promises are fulfilled only partially. Although this technology outperforms the glycemic outcomes achieved by conventional therapies, meal intake and physical activity limit its daytime performance. Indeed, commercially available systems only can handle them with the support of the patients. For meals, patients must announce the carbohydrate content to the system. For exercise, they must notify the activity or take preventive actions like changing glucose setpoint or decreasing basal well ahead before exercise. These demands do not help reduce the patient's burden. They even can compromise the system performance when the patient misestimates the carbohydrate content, omits the meal announcement, or cannot plan the exercise event. Hence, this thesis proposes new methods to eliminate the need for meal and exercise announcements, thus reducing patient intervention in artificial pancreas systems for a better quality of life. From a control perspective, meals and exercise can be regarded as disturbances; therefore, this thesis exploits methods from the disturbance rejection and fault accommodation literature to achieve the thesis goal. Specifically, the following three applications must be highlighted: 1) a super-twisting-based residual generator has been developed to detect unannounced meals as the first step to their compensations; 2) a sliding-mode disturbance observer has been designed to estimate the glucose meal appearance, which is fed into a bolusing algorithm to compensate the meals; 3) the internal model principle is employed to mitigate the effects of meal intakes and exercise, supplementing insulin infusions with carbohydrate recommendations. As a result, the contributions of this thesis pave the way for the development of announcement-free artificial pancreas systems, releasing patients from the burden of diabetes management. / This work was partially supported by: grant DPI2016-78831-C2-1-R funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”; grant PID2019-107722RB-C21 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033; and grant ACIF/2017/021 funded by the Generalitat Valenciana through European Social Funds (FSE). Also, the grant BEFPI/2019/077, funded by the Generalitat Valenciana through FSE funds, supported a 7-month research stay at Physiological da University (Óbudai Egyetem, Óbuda, Budapest, Hungary) / Sala Mira, I. (2023). New Contributions Towards Meal and Exercise Announcement-Free Artificial Pancreas Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192684