Tesis por compendio / [EN] Image segmentation is, along with multimodal and monomodal registration, the operation with the greatest applicability in medical image processing. There are many operations and filters, as much as applications and cases, where the segmentation of an organic tissue is the first step. The case of liver segmentation in radiological images is, after the brain, that on which the highest number of scientific publications can be found. This is due, on the one hand, to the need to continue innovating in existing algorithms and, on the other hand, to the applicability in many situations related to diagnosis, treatment and monitoring of liver diseases but also for clinical planning. In the case of magnetic resonance imaging (MRI), only in recent years some solutions have achieved good results in terms of accuracy and robustness in the segmentation of the liver. However these algorithms are generally not user-friendly. In the case of computed tomography (CT) scans more methodologies and solutions have been developed but it is difficult to find a good trade-off between accuracy and practical clinical use. To improve the state-of-the-art in both cases (MRI and CT), a common methodology to design and develop two liver segmentation algorithms in those imaging modalities has been proposed in this thesis. The second step has been the validation of both algorithms. In the case of CT images, there exist public databases with images segmented manually by experts that the scientific community uses as a common link for the validation and comparison of their algorithms. The validation is done by obtaining certain coefficients of similarity between the manual and the automatic segmentation. This way of validating the accuracy of the algorithm has been followed in this thesis, except in the case of magnetic resonance imaging because, at present, there are no databases publicly available. In this case, there aren't public or accessible images. Accordingly, a private database has been created where several expert radiologists have manually segmented different studies of patients that have been used as a reference. This database is composed by 17 studies (with more than 1,500 images), so the validation of this method in MRI is one of the more extensive currently published. In the validation stage, an accuracy above 90% in the Jaccard and Dice coefficients has been achieved. The vast majority of the compared authors achieves similar values. However, in general, the algorithms proposed in this thesis are more user-friendly for clinical environments because the computational cost is lower, the clinical interaction is non-existent and it is not necessary an initiation in the case of the magnetic resonance algorithm and a small initiation (it is only necessary to introduce a manual seed) for the computed tomography algorithm. In this thesis, a third hypothesis that makes use of the results of liver segmentation in MRI combined to augmented reality algorithms has also been developed. Specifically, a real and innocuous study, non-invasive for clinician and patient has been designed and validated through it has been shown that the use of this technology creates benefits in terms of greater accuracy and less variability versus the non-use in a particular case of laparoscopic surgery. / [ES] La segmentación de imágenes es, junto al registro multimodal y monomodal, la operación con mayor aplicabilidad en tratamiento digital de imagen médica. Son multitud las operaciones y filtros, así como las aplicaciones y casuística, que derivan de una segmentación de un tejido orgánico. El caso de segmentación del hígado en imágenes radiológicas es, después del cerebro, la que mayor número de publicaciones científicas podemos encontrar. Esto es debido por un lado a la necesidad de seguir innovando en los algoritmos ya existentes y por otro a la gran aplicabilidad que tiene en muchas situaciones relacionadas con el diagnóstico, tratamiento y seguimiento de patologías hepáticas pero también para la planificación clínica de las mismas. En el caso de imágenes de resonancia magnética, sólo en los últimos años han aparecido soluciones que consiguen buenos resultados en cuanto a precisión y robustez en la segmentación del hígado. Sin embargo dichos algoritmos, por lo general son poco utilizables en el ambiente clínico. En el caso de imágenes de tomografía computarizada encontramos mucha más variedad de metodologías y soluciones propuestas pero es difícil encontrar un equilibrio entre precisión y uso práctico clínico. Es por ello que para mejorar el estado del arte en ambos casos (imágenes de resonancia magnética y tomografía computarizada) en esta tesis se ha planteado una metodología común a la hora de diseñar y desarrollar sendos algoritmos de segmentación del hígado en las citadas modalidades de imágenes anatómicas. El segundo paso ha sido la validación de ambos algoritmos. En el caso de imágenes de tomografía computarizada existen bases de datos públicas con imágenes segmentadas manualmente por expertos y que la comunidad científica suele utilizar como nexo común a la hora de validar y posteriormente comparar sus algoritmos. La validación se hace mediante la obtención de determinados coeficientes de similitud entre la imagen segmentada manualmente por los expertos y las que nos proporciona el algoritmo. Esta forma de validar la precisión del algoritmo ha sido la seguida en esta tesis, con la salvedad que en el caso de imágenes de resonancia magnética no existen bases de datos de acceso público. Por ello, y para este caso, lo que se ha hecho es la creación previa de una base de datos propia donde diferentes expertos radiólogos han segmentado manualmente diferentes estudios de pacientes con el fin de que puedan servir como referencia y se pueda seguir la misma metodología que en el caso anterior. Dicha base de datos ha hecho posible que la validación se haga en 17 estudios (con más de 1.500 imágenes), lo que convierte la validación de este método de segmentación del hígado en imágenes de resonancia magnética en una de las más extensas publicadas hasta la fecha. La validación y posterior comparación han dejado patente una precisión superior al 90% reflejado en el coeficiente de Jaccard y Dice, muy en consonancia con valores publicados por la inmensa mayoría de autores que se han podido comparar. Sin embargo, y en general, los algoritmos planteados en esta tesis han obtenido unos criterios de uso mucho mayores, ya que en general presentan menores costes de computación, una interacción clínica casi nula y una iniciación nula en el caso del algoritmo de resonancia magnética y casi nula en el caso de algoritmos de tomografía computarizada. En esta tesis, también se ha abordado un tercer punto que hace uso de los resultados obtenidos en la segmentación del hígado en imágenes de resonancia magnética. Para ello, y haciendo uso de algoritmos de realidad aumentada, se ha diseñado y validado un estudio real inocuo y no invasivo para el clínico y para el paciente donde se ha demostrado que la utilización de esta tecnología reporta mayores beneficios en cuanto a mayor precisión y menor variabilidad frente a su no uso en un caso concreto de ciru / [CA] La segmentació d'imatges és, al costat del registre multimodal i monomodal, l'operació amb major aplicabilitat en tractament digital d'imatge mèdica. Són multitud les operacions i filtres, així com les aplicacions i casuística, que comencen en la segmentació d'un teixit orgànic. El cas de segmentació del fetge en imatges radiològiques és, després del cervell, la que major nombre de publicacions científiques podem trobar. Això és degut per una banda a la necessitat de seguir innovant en els algoritmes ja existents i per un altre a la gran aplicabilitat que té en moltes situacions relacionades amb el diagnòstic, tractament i seguiment de patologies hepàtiques però també per a la planificació clínica de les mateixes. En el cas d'imatges de ressonància magnètica, només en els últims anys han aparegut solucions que aconsegueixen bons resultats quant a precisió i robustesa en la segmentació del fetge. No obstant això aquests algoritmes, en general són poc utilitzables en l'ambient clínic. En el cas d'imatges de tomografia computeritzada trobem molta més varietat de metodologies i solucions proposades però és difícil trobar un equilibri entre precisió i ús pràctic clínic. És per això que per millorar l'estat de l'art en els dos casos (imatges de ressonància magnètica i tomografia computeritzada) en aquesta tesi s'ha plantejat una metodologia comuna a l'hora de dissenyar i desenvolupar dos algoritmes de segmentació del fetge en les esmentades modalitats d'imatges anatòmiques. El segon pas ha estat la validació de tots dos algoritmes. En el cas d'imatges de tomografia computeritzada hi ha bases de dades públiques amb imatges segmentades manualment per experts i que la comunitat científica sol utilitzar com a nexe comú a l'hora de validar i posteriorment comparar els seus algoritmes. La validació es fa mitjançant l'obtenció de determinats coeficients de similitud entre la imatge segmentada manualment pels experts i les que ens proporciona l'algoritme. Aquesta forma de validar la precisió de l'algoritme ha estat la seguida en aquesta tesi, amb l'excepció que en el cas d'imatges de ressonància magnètica no hi ha bases de dades d'accés públic. Per això, i per a aquest cas, el que s'ha fet és la creació prèvia d'una base de dades pròpia on diferents experts radiòlegs han segmentat manualment diferents estudis de pacients amb la finalitat que puguen servir com a referència i es puga seguir la mateixa metodologia que en el cas anterior. Aquesta base de dades ha fet possible que la validació es faja en 17 estudis (amb més de 1.500 imatges), cosa que converteix la validació d'aquest mètode de segmentació del fetge en imatges de ressonància magnètica en una de les més extenses publicades fins a la data. La validació i posterior comparació han deixat patent una precisió superior al 90 \% reflectit en el coeficient de \ textit {Jaccard} i \ textit {Dice}, molt d'acord amb valors publicats per la immensa majoria d'autors en que s'ha pogut comparar. No obstant això, i en general, els algoritmes plantejats en aquesta tesi han obtingut uns criteris d'ús molt més grans, ja que en general presenten menors costos de computació, una interacció clínica quasi nul·la i una iniciació nul·la en el cas de l'algoritme de ressonància magnètica i quasi nul·la en el cas d'algoritmes de tomografia computeritzada. En aquesta tesi, també s'ha abordat un tercer punt que fa ús dels resultats obtinguts en la segmentació del fetge en imatges de ressonància magnètica. Per a això, i fent ús d'algoritmes de realitat augmentada, s'ha dissenyat i validat un estudi real innocu i no invasiu per al clínic i per al pacient on s'ha demostrat que la utilització d'aquesta tecnologia reporta més beneficis pel que fa a major precisió i menor variabilitat enfront del seu no ús en un cas concret de cirurgia amb laparoscòpia. / López Mir, F. (2015). Advanced techniques in medical image segmentation of the liver [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59428 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

[ES] La lesión por isquemia-reperfusión (I/R) hepática (IRI) es una causa importante de mortalidad y morbilidad en la resección hepática y el trasplante de hígado. Durante la hipoxia, el hígado permanece sin oxígeno, cambiando su metabolismo y parando la síntesis de ATP. Paradójicamente, el restablecimiento del flujo de oxígeno causa más daño, activando el sistema inmunitario que generará una gran cantidad de especies reactivas de oxígeno (ROS) causando daño celular y tisular. La ciclooxigenasa-2 (COX-2) es una enzima clave en la biosíntesis de prostaglandinas y su importancia en la IRI es controvertida. La PGE2, prostaglandina E2, es el principal producto de la COX-2, y participa en la mediación de procesos patológicos como la inflamación, la fiebre y el dolor. El uso de AINEs, inhibidores específicos de la COX, apunta a un efecto beneficioso en la resolución del proceso inflamatorio, pero cada vez más estudios apoyan el papel antiinflamatorio de la COX-2. De hecho, estudios previos han demostrado que la sobreexpresión de COX-2 en hepatocitos protege a los ratones de la apoptosis y el estrés celular, además de reducir la respuesta inflamatoria en diferentes modelos de enfermedad hepática. En esta tesis doctoral, se utilizó un ratón transgénico que sobreexpresa COX-2 en los hepatocitos (h-COX-2 Tg) para dilucidar el papel y la implicación de la COX-2 en la IRI. Los animales de tipo silvestre (Wt) y h-COX-2 Tg fueron sometidos a 90 min de isquemia, seguidos de 4 o 24 h de reperfusión. Comparando los animales h-COX-2 Tg con sus hermanos Wt, el daño celular y tisular se atenúa tras la IRI. Entre las distintas vías modificadas, la cascada inflamatoria está menos activada, con menor liberación de citoquinas pro-inflamatorias, menor reclutamiento hepático, e infiltración de neutrófilos. Las vías de necrosis y apoptosis también se atenúan así como se reduce del estrés del retículo endoplásmico, y aumenta la autofagia. La respuesta antioxidante se potencia en el contexto de la sobreexpresión de COX-2 y la producción total de ROS es menor, lo que contribuye a un menor daño tisular. Cuando los animales Wt se someten un pre-condicionamiento (PC), la COX-2 endógena se induce a niveles más altos que sin PC, mostrando menos daño, una inflamación atenuada, y una respuesta antioxidante mejorada. Además, se muestra que el papel de la COX-2 en esta protección es específico, ya que su inhibición con DFU revierte los efectos observados e iguala el daño causado a los animales Wt. Las mitocondrias son actores centrales en la fisiopatología de la IRI. En este sentido, la función mitocondrial está preservada en los hígados que sobreexpresan COX-2, con un potencial de membrana mitocondrial conservado y una tasa respiratoria preservada. Estos efectos pueden explicarse por una estabilización de las crestas mitocondriales, invaginaciones de la membrana mitocondrial interna (IMM) que se mantienen mediante interacciones de varias isoformas de la proteína OPA1. Su procesamiento está mediado por proteasas, como OMA1. En ratones h-COX-2 Tg hay un menor procesamiento de OPA1, que se correlaciona con una actividad atenuada de OMA1. Por otro lado, se realizó un estudio retrospectivo en pacientes que habían sido sometidos a un trasplante hepático. Se analizaron los niveles de PGE2 y se correlacionaron con las funciones hepáticas tras el trasplante. Este análisis muestra que la presencia de PGE2 en el plasma de los pacientes receptores se correlaciona con un mejor pronóstico, mientras que unos niveles más bajos de PGE2 se asocian con una disfunción precoz del injerto. Todos estos resultados presentan a la COX-2 como un nuevo actor en la protección del hígado tras I/R, mostrando un papel antiinflamatorio y antioxidante, así como reduciendo el daño mitocondrial, el estrés celular y la muerte celular. Además, se demuestra cómo las prostaglandinas derivadas de la COX-2 en condiciones fisiológicas pueden desempeñar un papel protector en casos de trasplante hepático. / [CA] La lesió per isquèmia-reperfusió (I/R) hepàtica (IRI) és una causa important de mortalitat i morbiditat en la resecció hepàtica i el trasplantament de fetge. Durant la hipòxia, el fetge roman sense oxigen, canviant el seu metabolisme i aturant la síntesi d'ATP. Paradoxalment, el restabliment del flux d'oxigen causa més danys, activant el sistema immunitari que genera una gran quantitat d'espècies reactives d'oxigen (ROS) causant dany cel·lular i tissular. La ciclooxigenasa-2 (COX-2) és un enzim clau en la biosíntesi de prostaglandines i la seva importància a l'IRI és controvertida. La PGE2, prostaglandina E2, és el principal producte de la COX-2, i participa en la mediació de processos patològics com la inflamació i la febre. Mentre que l'ús d'AINEs, inhibidors específics de la COX-2, apunta a un efecte beneficiós en la resolució del procés inflamatori, cada cop més estudis donen suport a un paper antiinflamatori de la COX-2. De fet, estudis previs han demostrat que la sobreexpressió de COX-2 en hepatòcits protegeix els ratolins de l'apoptosi i l'estrès cel·lular, a més de reduir la resposta inflamatòria, en diferents models de malaltia hepàtica. En aquesta tesi, s'ha utilitzat un ratolí transgènic que sobreexpressa la COX-2 en els hepatòcits (h-COX-2 Tg) per dilucidar el paper i la implicació de la COX-2 a l'IRI. Els animals de tipus silvestre (Wt) i h-COX-2 Tg van ser sotmesos a 90 min d'isquèmia, seguits de 4 o 24 h de reperfusió. Comparant els animals h-COX-2 Tg amb els seus germans Wt, el dany cel·lular i tissular s'atenua després de l'IRI. Entre les diferents vies modificades, la cascada inflamatòria està menys activada, s'alliberen menys citocines proinflamatòries , hi ha un menor reclutament hepàtic i menor infiltració de neutròfils. Les vies de necrosi i apoptosi també s'atenuen, així com es redueix l'estrès del reticle endoplasmàtic, i l'autofàgia augmenta. La resposta antioxidant es potencia i la producció total de ROS també és menor, fet que contribueix a un menor dany tissular. Quan els animals Wt se sotmeten a un precondicionament (PC), la COX-2 endògena s'indueix a nivells més alts que sense PC, i aquests fetges mostren menys dany, una inflamació atenuada i una resposta antioxidant millorada. A més, es mostra que el paper de la COX-2 en aquesta protecció és específic, ja que la seva inhibició amb DFU, reverteix els efectes observats i iguala el dany causat als animals Wt. Els mitocondris són actors centrals en la fisiopatologia de l'IRI. En aquest sentit, la funció mitocondrial és preservada als fetges que sobreexpressen COX-2, com es pot demostrar per un potencial de membrana mitocondrial conservat i una taxa respiratòria preservada. Aquests efectes es poden explicar per una estabilització de les crestes mitocondrials, invaginacions de la membrana mitocondrial interna (IMM) que es mantenen mitjançant interaccions de diverses isoformes d'OPA1, una proteïna de la IMM. El seu processament està mediat per proteasas, com OMA1. En ratolins h-COX-2 Tg hi ha un menor processament d'OPA1, que es correlaciona amb una activitat atenuada d'OMA1, mostrant una estabilització de les crestes. D'altra banda, es va fer un estudi retrospectiu amb pacients que havien estat sotmesos a un trasplantament hepàtic. Es van analitzar els nivells de PGE2 i es van correlacionar amb les funcions hepàtiques després del trasplantament. Aquesta anàlisi mostra que la presència de PGE2 en el plasma dels pacients receptors es correlaciona amb un millor pronòstic, mentre que uns nivells més baixos de PGE2 s'associen amb una disfunció precoç de l'empelt. Tots aquests resultats presenten a la COX-2 com un nou actor en la protecció del fetge després d'I/R, mostrant un paper antiinflamatori i antioxidant, així com reduint la lesió mitocondrial, l'estrès cel·lular i la mort cel·lular. A més, es demostra com les prostaglandines derivades de la COX-2 en condicions fisiològiques poden exercir un paper protector en casos de trasplantament hepàtic. / [EN] Hepatic ischemia-reperfusion (I/R) injury (IRI) is a major cause of mortality and morbidity in liver resection and liver transplantation. During the hypoxia, the liver remains without oxygen supply, shifting its metabolism and stopping the ATP synthesis. Paradoxically, the restoration of oxygen flow causes the most damage with an activation of the immune system that will generate a burst of reactive species of oxygen (ROS) that will cause cell and tissue damage. Cyclooxygenase-2 (COX-2) is a key enzyme in prostaglandin biosynthesis and its importance in IRI is controversial. PGE2, prostaglandin E2, is the main product of COX-2, and is mainly involved in mediating pathological processes such as inflammation, fever and pain. While the use of NSAIDs, specific COX inhibitors, points to a beneficial effect in the resolution of the inflammatory process, several studies support the idea of an anti-inflammatory role of COX-2. In fact, previous studies have shown that COX-2 overexpression in hepatocytes protects mice from apoptosis and cellular stress, as well as reducing the inflammatory response, in different liver disease models. In this PhD thesis, a hepatocyte-specific COX-2 transgenic mouse (h-COX-2 Tg) was used to elucidate the role and involvement of COX-2 in IRI. Wild type (Wt) and h-COX-2 Tg animals were subjected to 90 min of ischemia, followed by 4 or 24 h of reperfusion. Comparing h-COX-2 Tg animals with their Wt littermates, cellular and tissue damage resulting from IRI is attenuated. Among these pathways, the inflammatory cascade is less activated, with less pro-inflammatory cytokine release, less hepatic recruitment and neutrophil infiltration. Necrosis and apoptosis pathways are also attenuated such as reduced endoplasmic reticulum stress, and increased autophagy. The antioxidant response appears to be enhanced in the context of COX-2 overexpression and total ROS production is also lower, contributing to less tissue damage. When Wt animals are subjected to preconditioning (PC), endogenous COX-2 is induced at higher levels than without PC, and these livers show less damage, attenuated inflammation, and an enhanced antioxidant response. Furthermore, the role of COX-2 in this observed protection has been shown to be specific, as its inhibition with DFU, reverses the observed effects, and matched the damage caused to Wt animals. Mitochondria are central players in the pathophysiology of IRI. In this regard, mitochondrial function is preserved in COX-2-overexpressing livers, as can be demonstrated by a conserved mitochondrial membrane potential and a preserved respiratory rate. These results can be explained by a stabilisation of mitochondrial cristae, invaginations of the inner mitochondrial membrane (IMM) that maintained through interactions of various isoforms of OPA1. Its processing is mediated by proteases, such as OMA1, which acts under certain stimuli. In h-COX-2 Tg mice, there is a reduced OPA1 processing that correlates with attenuated OMA1 activity, showing a stabilisation of cristae in the context of COX-2 overexpression after I/R. On the other hand, a retrospective study was conducted in patients who had undergone liver transplantation. In this part of the study, PGE2 levels were analysed and correlated with liver functions after transplantation. This analysis shows that the presence of PGE2 in the plasma of recipients correlates with a better prognosis, while lower PGE2 levels are associated with early graft dysfunction. All these results present COX-2 as a new player in liver protection after I/R, showing an anti-inflammatory and antioxidant role, as well as reducing mitochondrial damage, cell stress and cell death. Furthermore, it is shown how COX-2-derived prostaglandins under physiological conditions can play a protective role in cases of liver transplant. / This work has been carried out with the financial support of the Spanish Ministry of Science and Innovation (SAF2016-75004R and PID2019-108977RB-100), the CIBERehd (Centro de Investigaciones Biomédicas En Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas) and the COST Action (CA15203 - Mitochondrial mapping: Evolution - Age - Gender - Lifestyle - Environment (MITOEAGLE)). Marina Fuertes Agudo benefited from a pre-doctoral FPI contract (BES-2017- 081928) associated with the SAF2016-75004R project. She spent 3 months in the laboratory of Dr. Pau Sancho Bru at the Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi I Sunyer (IDIBAPS, Barcelona, Spain) funded by a short stay grant awarded by the CIBERehd and 3 months in the laboratory of Dr. Anne Dubart Kupperschmitt and Dr. Jean Charles Duclos Vallée at the Institut Nationale de la Santé et la Recherche Médicale (INSERM, Villejuif, France) funded by a short stay grant awarded by the European Molecular Biology Organisation (EMBO, SEG_9771). / Fuertes Agudo, M. (2023). Role of Cyclooxygenase-2 in Ischemia-Reperfusion Injury in the Liver [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196602

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elisabetemelo_tese.pdf: 1119413 bytes, checksum: 4be114b65ecba8ea4e5468dff03f2f12 (MD5) Previous issue date: 2006-08-14 / Hepatopulmonary syndrome (HPS), caused by abnormal intrapulmonary vasodilatation (IPVD), when associated with severe hypoxemia has been related to increased morbid-mortality in liver transplant candidates. The progression of hypoxemia in cirrhotic patients with IPVD is not well known. The aim of this study is to determine the probability of developing hypoxemia (Pa02 <70mmHg) in IPVD patients waiting for liver transplantation over two years. Thirty-two transplant candidates with IPVD detected by contrast-enhanced echocardiography (GI) were prospectively studied and the Pa02 of then was measured at the start and at the end of 12 and 24 months. Eleven patients without IPVD were taken as control group (GII). Paired t test showed that mean Pa02 was significantly lower at 24 months compared with basal mean at GI (78,5 ± 18,9 vs 94,05 ± 14,9; p=0,001). GI patients had significantly lower mean Pa02 at 12 months (84,6 ± 14,8 vs 95,7 ± 7,3; p=0,003) and at 24 months (78,5 ± 19,0 vs 88,7 ± 7,1; p=0,036) compared with GII patients. The Kaplan-Meier estimated ratio for the appearance of hypoxemia was approximately 10% ±5% at 12 months and 28% ± 10% at 2 years. The mean variation for Pa02 in GI patients was 4,6±13,4mmHg at 12 months and 15,5±15,5mmHg at the end of two years. There was no appearance of either hypoxemia or IPVD in GII patients. The variables: age, Child-Pugh score, smoking habit, pré-transplant Pa02 and PaC02 values did not discriminated patients who presented hypoxemia during the period of two years study. In conclusion, we demonstrate prospectively the progressive course of HPS, even on it s subclinical stage; the estimated risk for the appearance of hypoxemia in patients with IPVD was at least 30% at the end of 2 years. The identification of the early appearance of hypoxemia can lead to a better understanding of the hepatopulmonary syndrome natural history and may be helpful to optimize timing and to predict the outcomes of liver transplantation. / A síndrome hepatopulmonar (SHP) é causada por dilatação anormal da vasculatura intrapulmonar (DVP) em indivíduos com doença hepática, tendo como consequência graus variados de hipoxemia arterial. A hipoxemia grave aumenta a morbimortalidade em candidatos a transplante de fígado, e sua progressão na história natural da SHP não é bem conhecida. O objetivo deste estudo é determinar a probabilidade de desenvolvimento de hipoxemia (Pa02 <70mmHg) em pacientes com DVP em lista de espera para o transplante de fígado, em um período de dois anos. Foram estudados prospectivamente 32 pacientes com DVP (GI), detectada pela ecocardiografia com contraste e a Pa02 foi medida ao início, aos 12 e aos 24 meses do estudo. Como grupo controle (GII), foram incluídos 11 pacientes sem DVP. Os testes t de Student e exato de Fisher foram usados para comparação dos resultados. A curva de Kaplan-Meier foi empregada para verificar a probabilidade de hipoxemia nos dois grupos. A média da Pa02 aos 12 e 24 meses foi significativamente menor no GI quando comparada ao GII (84,6±14,8mmHg vs 95,7±7,3mmHg; p=0,003 e 78,5±19,0mmHg vs 88,7±7,1mmHg; p=0,036, respectivamente). No GI há evidência de que a média dos valores da Pa02 aos 24 meses é menor do que a média basal (78,5±18,9 vs 94,0±14,9; p=0,001). A razão estimada para o aparecimento da hipoxemia foi aproximadamente 10%±5% aos 12 meses e 28%±10% aos 24 meses (Curva Kaplan-Meier), para o GI. A média da variação da Pa02 no GI foi de 4,6&#61617;13,4mmHg aos 12 meses e de 15,5&#61617;15,5mmHg aos 24 meses. Nenhum paciente apresentou hipoxemia nem DVP no GII durante o período de estudo. Os parâmetros: idade, Child-Pugh, tabagismo, Pa02 e PaC02 iniciais, não identificaram os indivíduos com DVP que desenvolveram hipoxemia em dois anos de observação. Conclui-se que: Demonstramos o curso progressivo da SHP, mesmo em condições subclínicas; O risco estimado para hipoxemia em portadores de DVP foi de pelo menos 30% em dois anos; A identificação precoce do aparecimento da hipoxemia pode levar a um melhor entendimento da história natural da SHP e ser útil para a otimização da indicação do transplante de fígado e obtenção de melhores resultados.

El objetivo principal de esta tesis se ha centrado en el estudio de las diferencias entre ratas macho y hembra en la morfología, la función y la biogénesis mitocondrial del tejido adiposo marrón (TAM) y del hígado, mediante el análisis de distintas subpoblaciones mitocondriales obtenidas a través del fraccionamiento de la población mitocondrial total. Los resultados han puesto de manifiesto que las diferencias entre géneros a nivel mitocondrial tanto en el TAM y como en el hígado podrían ser atribuidas a la existencia de una subpoblación mitocondrial altamente diferenciada en las hembras, hecho que podría ser indicativo de un proceso de biogénesis mitocondrial distinto entre ambos géneros. Los resultados sugieren la existencia de un factor común a ambos tejidos que influiría en la regulación de dicho proceso. En este sentido, las hormonas sexuales podrían ser uno de los factores candidatos responsables de las diferencias observadas en el presente trabajo. / The main goal of this thesis has been focused on the study of gender differences in the mitochondrial morphology, function and biogenesis both in brown adipose tissue (BAT) and in liver, through the analysis of the several mitochondrial subpopulations isolated by means of the fractionation of the whole mitochondrial population. Results have reflected that the gender dimorphism stated in mitochondrial population both in BAT and in liver could be attributed to the existence to more highly differentiated mitochondria in female rats, which could be the result of a different mitochondrial biogenesis process between genders. Since the existence of a common factor which influences this process in both tissues could be hypothesized, sexual hormones could be one of the main factors responsible for the differences described in the present work

Este trabajo valora el efecto de la dieta y el tratamiento con atorvastatina sobre la EGHNA inducida en pollos mediante una dieta hiperlipémica, empleando técnicas de análisis bioquímico, histológico, microscopía electrónica, técnicas inmunocitoquímicas y cuantificaciones histológicas. Utilizamos 100 pollos de la raza White Leghorn, se dividieron al azar en dos grupos control e hiperlipémico en una primera fase de inducción de hígado graso (3 meses) y en una segunda fase de otros 3 meses los animales hiperlipémicos fueron divididos en los grupos de progresión con dieta hiperlipémica, regresión, regresión farmacológica y progresión farmacológica. La retirada de la dieta y/o el tratamiento con atorvastatina reduce la esteatosis hepática, la inflamación y la lesión hepatocelular. Se constata una mayor actividad de la enfermedad en los grupos de progresión respecto a los de regresión y una menor actividad en los animales tratados respecto a los no tratados. / The aim of the present study was to determinate the effect of diet and atorvastatin on NAFLD induced by hyperlipidemic diet in experimental animals. We carried out serum biochemical analysis, histology, electron microscopy and immunohistochemical techniques and histological quantifications. We used one-hundred white Leghorn chickens. The chickens were randomly assigned to 2 Kinds of diet: a standard diet and a hyperlipidemic diet. After a three-month induction period the chickens were randomly divided in four groups and were breeding for another three-month period with different diets. Thus, the groups of our study were as follows: healthy control, hyperlipidemic progression, spontaneous regression, pharmacological regression and pharmacological progression.The removal diet and/or atorvastatin treatment decreased the steatosis, inflammation and hepatocelular lesion grade in the liver. We have observed a greater NASH Activity Score in progression groups than regression groups and lower activity in the treatment groups with regard to non-treated groups.

Tesis por compendio / [ES] El hígado de cerdo es un coproducto de origen animal que contiene una elevada cantidad de proteínas, así como otros compuestos de interés, entre los que destacan las enzimas como la ferroquelatasa (FeQ). La FeQ actúa como catalizadora en la formación del pigmento zinc protoporfirina (ZnPP), responsable del color característico del jamón de Parma y que puede resultar relevante en la elaboración de productos cárnicos crudo-curados. Así, en la presente Tesis Doctoral se va a estudiar la aplicación de tecnologías emergentes, como los ultrasonidos (US), para favorecer la extracción de la enzima FeQ y para la mejora de la formación del pigmento ZnPP. Asimismo, con el objetivo de la valorización del hígado como fuente de proteínas, en primer lugar se estudiará su estabilización mediante el secado convectivo, a un amplio rango de temperaturas, para optimizar el producto (fracción proteica). Posteriormente, el hígado deshidratado se desgrasará y desodorizará utilizando técnicas convencionales como el arrastre por vapor con aplicación de vacío (AVV) y CO2 supercríticos (CO2-SC), para lograr un producto rico en proteínas que sea aceptable organolépticamente por el consumidor. Los resultados experimentales mostraron que la aplicación de US intensificó en gran medida la extracción de la enzima FeQ del hígado de cerdo. Así, la aplicación de US durante la extracción de FeQ condujo a una mejora de la actividad enzimática y consecuentemente a un aumento de la formación de ZnPP. En cuanto a la formación de ZnPP asistida por US a partir hígado homogeneizado (Hhc) e hígado homogeneizado, con adición de oxihemoglobina (Hhc+OxiHb), el máximo de ZnPP formado cuando se aplicaron US a baja potencia (7.05 W/L) fue de 0.405 mmol ZnPP/L en Hhc y 0.449 mmol ZnPP/L en Hhc+OxiHb, alcanzándose este valor a las 12 h, mientras que sin aplicación de US el máximo se alcanzó a las 24 h, siendo éste de 0.322 mmol ZnPP/L en Hhc y 0.430 mmol ZnPP/L en Hhc+OxiHb. Sin embargo, cuando se aplicaron US a moderada potencia (36.53 W/L) fue solo de 0.037 mmol ZnPP/L a 24 h de incubación, debido a que el sistema de control de temperatura no pudo ser controlado. En relación al secado de hígado de cerdo a diferentes temperaturas (de -10 a 70ºC), los resultados revelaron que el aumento de la temperatura de secado influyó tanto en la actividad enzimática como en la concentración de FeQ aparente. Así, la condición óptima se encontró en el rango de 10 a 20ºC. Además, la temperatura de secado y el desgrasado también influyó en las propiedades fisicoquímicas y tecno-funcionales del hígado de cerdo, siendo la temperatura de 40ºC la que conllevó una menor degradación de proteínas en comparación con el deshidratado a 70ºC. En cuanto a la desodorización, los resultados mostraron que ambas técnicas (AVV y CO2-SC) fueron eficaces en la reducción y eliminación compuestos volátiles (COVs) característicos del hígado del cerdo. A través del AVV se redujo el contenido de COVs se redujo en su conjunto un 67.5%, mientras que mediante CO2-SC se redujo un 81.2%, con respecto al hígado de cerdo deshidratado sin desodorizar. Además, tras la aplicación de CO2-SC se eliminaron COVs característicos del olor desagradable del hígado de cerdo. Asimismo, mediante la extracción con CO2-SC se redujo el contenido de grasa un 24.9%, en comparación con la muestra sin desodorizar. Así pues, se puede concluir que las tecnologías emergentes como los US mejoraron el proceso de extracción de FeQ, así como su actividad enzimática en la formación de ZnPP. Además, mediante el secado y desgrasado del hígado, es posible alargar la vida útil del hígado. Así, a partir del hígado deshidratado se extrajo FeQ con actividad catalítica para la formación del pigmento ZnPP, y a partir del hígado deshidratado-desgrasado se recuperó la fracción proteica, la cual presentaba excelentes propiedades fisicoquímicas y tecno-funcionales. La extracción mediante CO2-SC resultó ser una alternativa a la técnica AVV para la desodorización. / [CA] El fetge de porc és un coproducte d'origen animal que conté una elevada quantitat de proteïnes, així com altres compostos d'interès, entre els quals destaquen els enzims com la ferroquelatasa (FeQ). La FeQ actua com a catalitzadora en la formació del pigment zinc protoporfirina (ZnPP), responsable del color característic del pernil de Parma i que pot resultar rellevant en l'elaboració de productes carnis crucurats. Així, en aquesta Tesi Doctoral s'estudiarà l'aplicació de tecnologies emergents, com els ultrasons (US), per afavorir l'extracció de l'enzim FeQ i per a la millora de la formació del pigment ZnPP. Així mateix, amb l'objectiu de la valorització del fetge com a font de proteïnes, en primer lloc se n'estudiarà l'estabilització mitjançant l'assecatge convectiu, a un ampli rang de temperatures, per optimitzar el producte (fracció proteica). Posteriorment, el fetge deshidratat es desgreixarà i desodoritzarà utilitzant tècniques convencionals com l'arrossegament per vapor amb aplicació de buit (AVV) i CO2 supercrítics (CO2-SC), per aconseguir un producte ric en proteïnes que sigui acceptable organolèpticament pel consumidor. Els resultats experimentals van mostrar que l'aplicació US va intensificar en gran mesura l'extracció de l'enzim FeQ del fetge de porc. Així, l'aplicació US durant l'extracció de FeQ va conduir a una millora de l'activitat enzimàtica i conseqüentment a un augment de la formació de ZnPP. Quant a la formació de ZnPP assistida per US a partir fetge homogeneïtzat (Hfp) i fetge homogeneïtzat, amb addició de oxihemoglobina (Hfp+OxiHb) , el màxim de ZnPP format quan es van aplicar US a baixa potència (7.05 W/L) va ser de 0.405 mmol ZnPP/L a Hhc i 0.449 mmol ZnPP /L a Hhc+OxiHb, assolint-se aquest valor a les 12 h, mentre que sense aplicació d'US el màxim es va assolir a les 24 h, sent aquest de 0.322 mmol ZnPP/L a Hhc i 0.430 mmol ZnPP/L a Hhc+OxiHb . Tot i això, quan es van aplicar US a moderada potència (36.53 W/L) va ser només de 0.037 mmol ZnPP/L a 24 h d'incubació, pel fet que el sistema de control de temperatura no va poder ser controlat. Pel que fa a l'assecatge de fetge de porc a diferents temperatures (de -10 a 70ºC), els resultats van revelar que l'augment de la temperatura d'assecatge va influir tant en l'activitat enzimàtica com en la concentració de FeQ aparent. Així, la condició òptima es va trobar al rang de 10 a 20ºC. A més, la temperatura d'assecatge i el desgreixat també va influir en les propietats fisicoquímiques i tecnofuncionals del fetge de porc, sent la temperatura de 40ºC la que va comportar una menor degradació de proteïnes en comparació del deshidratat a 70ºC. Pel que fa a la desodorització, els resultats van mostrar que ambdues tècniques (AVV i CO2-SC) van ser eficaces en la reducció i eliminació compostos volàtils (COVs) característics del fetge del porc. A través de l'AVV es va reduir el contingut de COVs es va reduir en conjunt un 67.5%, mentre que mitjançant CO2-SC es va reduir un 81.2%, respecte al fetge de porc deshidratat sense desodoritzar. A més, després de l'aplicació de CO2-SC es van eliminar COV característics de l'olor desagradable del fetge de porc. Així mateix, mitjançant l'extracció amb CO2-SC es va reduir el contingut de greix un 24.9%, en comparació de la mostra sense desodoritzar. Així doncs, es pot concloure que les tecnologies emergents com els US van millorar el procés d'extracció de FeQ, així com la seva activitat enzimàtica a la formació de ZnPP. A més, mitjançant l'assecatge i desgreixatge del fetge, és possible allargar la vida útil del fetge. Així, a partir del fetge deshidratat es va extreure FeQ amb activitat catalítica per a la formació del pigment ZnPP, ia partir del fetge deshidratat-desgreixat es va recuperar la fracció proteica del fetge, la qual presentava excel·lents propietats fisicoquímiques i tecnofuncionals. L'extracció mitjançant CO2-SC va resultar ser una alternativa a la tècnica de AVV per a la desodorització. / [EN] Pork liver is a co-product of animal origin that contains a high amount of protein, as well as other compounds of interest, among which enzymes such as ferrochelatase (FeCH). FeCH acts as a catalyst in the formation of the pigment zinc protoporphyrin (ZnPP), responsible for the characteristic color of Parma ham and which may be relevant in the production of raw-cured meat products. Thus, in this Doctoral Thesis, the application of emerging technologies, such as ultrasound (US), will be studied to favor the extraction of the FeCH enzyme and to improve the formation of the ZnPP pigment. Likewise, with the aim of valorizing the liver as a source of protein, its stabilization by means of convective drying will first be studied, at a wide range of temperatures, to optimize the product (protein fraction). Subsequently, the dehydrated liver will be defatted and deodorized using conventional techniques such asvacuum steam distillation (VSD) and supercritical CO2 (SC-CO2), to achieve a protein-rich product that is organoleptically acceptable to the consumer. The experimental results showed that the application of US greatly enhanced the extraction of FeCH enzyme from pork liver. Thus, the application of US during the FeCH extraction led to an improvement in the enzymatic activity and consequently to an increase in the ZnPP formation. Regarding US-assisted ZnPP formation from homogenized pork liver (HLi) and homogenized pork liver, with the addition of oxyhemoglobin (HLi+OxyHb, the maximum ZnPP formed when US was applied at low power (7.05 W/L) was 0.405 mmol ZnPP/L in Hhc and 0.449 mmol ZnPP /L in Hhc+OxyHb, reaching this value at 12 h, while without application of US the maximum was reached at 24 h, being 0.322 mmol ZnPP/L in Hhc and 0.430 mmol ZnPP/L in Hhc+OxyHb. However, when US was applied at moderate power (36.53 W/L) it was only 0.037 mmol ZnPP/L at 24 h of incubation, because the temperature control system could not be controlled. Regarding the drying of pig liver at different temperatures (from -10 to 70ºC), the results revealed that the increase in the drying temperature influenced both the enzymatic activity and the apparent FeCH concentration. Thus, the optimal condition was found in the range of 10 to 20ºC. In addition, the drying temperature and defatting also influenced the physicochemical and techno-functional properties of pork liver, being the temperature of 40ºC the one that led to less protein degradation compared to that dehydrated at 70ºC. Regarding deodorization, the results showed that both techniques (VSD and SC-CO2) were effective in reducing and eliminating volatile compounds (VOCs) characteristic of pig liver. Through AVV the content of VOCs was reduced as a whole by 67.5%, while through SC-CO2 towas reduced by 81.2%, with respect to dried pork liver without deodorizing. In addition, after the application of SC-CO2, VOCs characteristic of the unpleasant odor of pig liver were eliminated. Likewise, by extraction with SC-CO2, the fat content was reduced by 24.9%, compared to the sample without deodorization. Thus, it can be concluded that emerging technologies such as US improved the FeCH extraction process, as well as its enzymatic activity in the ZnPP formation. Furthermore, by drying and defatting the liver, it is possible to extend the lifespan of the liver. Thus, from the dehydrated liver, FeCH was extracted with catalytic activity for the formation of the ZnPP pigment, and from the dried-defatted liver, the protein fraction of the liver was recovered, which presented excellent physicochemical and techno-functional properties. The SC-CO2 extraction turned out to be an alternative to the VSD technique for the deodorization. / The authors acknowledge the financial support from the “Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO)” and “Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)” in Spain (Projects RTA2017-00024-C04-03 and RTA2017-00024-C04-02). / Abril Gisbert, B. (2023). Aplicación de tecnologías emergentes para la obtención de Zinc-protoporfirina y proteínas funcionales a partir de co-productos cárnicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192244 / Compendio

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maristeladeberaldini_dissert.pdf: 1301347 bytes, checksum: 7cac2aa1d04033762fd9af3c08299a4b (MD5) Previous issue date: 2006-08-25 / Hepatopulmonary syndrome (HPS) is a clinical triad characterized by the presence of intrapulmonary vascular dilation (IPVD) and arterial hypoxemia with hepatic disease. Liver transplantation constitutes the only cure for HPS; possibly providing a complete reversal of the symptoms. However, an association between HPS and adverse results has been reported with liver transplantation. Data on long-term survival of transplant patients with HPS are scarce. The objective of this study was to evaluate the short-term postoperative complications and short- and long-term survival in the postoperative period of transplant patients with and without HPS. Fifty-nine cirrhotic patients transplanted in the period from October 2001 to May 2004 were evaluated in this study. The patients were divided into two groups: with HPS (HPS Group n = 25) and without HPS (Control group n = 34). IPVD was diagnosed by echocardiogram contrasted using microbubbles. Hypoxemia was defined as D(A-a)O2 &#8805; 15 mmHg. The following variables were considered after liver transplantation: immediate survival (within the hospitalization period after transplantation), late survival (at 48 months), causes of death, time of hospital stay, time of ICU, time of ventilatory support, the necessity of re-intubation and complications. The results were analysed utilizing the following statistical tests: T-test to compare means, the non-parametric Mann-Whitney test to compare medians and ANOVA and chi-squared tests for qualitative variables. A level of significance of 0.05 for &#945; was adopted. The HPS and Control Groups were homogeneous in respect to age (p-value = 0.36; 43.8 ± 12.2 vs. 46.9 ± 13.5) and gender (p-value = 0.47), with a predominance of men in both groups (68 and 78%, respectively). They were also similar in respect to the severity of hepatic disease and the presence of ascitis. The PaO2 was significantly lower (74.9 ± 12.1 vs. 93 ± 6.4 mmHg; P-value < 0.001) and the D(A-a)O2 was significantly higher in the HPS Group compared to the Control Group. There were 10 patients with mild hypoxemia (40%), 11 with moderate hypoxemia (44%) and 4 with severe/very severe hypoxemia (16%) in the HPS Group. There were no significant differences between the groups with and without HPS in relation to early (68% vs. 77%; p-value = 0.27) and late (60% vs. 64%; p-value = 0.67) survival; time in ICU (median 7.0 vs. 5.5; p-value = 0.41); time on ventilatory support (median 38.0 vs. 27.5; p-value = 0.43); re-intubation rate (32.0% vs. 23.5%; p-value = 0.45) and complications (p-value = 0.72) in the immediate post-transplantation period. In conclusion, there were no significant differences in the results of liver transplantation of patients with and without HPS in respect to immediate morbidity or in relation to early and late survival 48 months after the procedure. The predominance of patients with mild and moderate HPS in the group may have influenced our results. / A síndrome hepatopulmonar (SHP) é uma tríade clínica caracterizada pela presença de dilatação vascular intrapulmonar (DVIP) e hipoxemia arterial [D(A-a)O2 &#8805; 15 mmHg] em portadores de doença hepática. O transplante de fígado constitui a única modalidade terapêutica para SHP podendo haver reversão completa do quadro. Porém, tem sido descrita associação entre SHP e resultados desfavoráveis do transplante de fígado. Dados sobre a sobrevida a longo prazo em transplantados com SHP são escassos. O objetivo deste estudo foi avaliar a morbidade pós-operatória precoce e a sobrevida precoce e tardia no período pós-operatório de pacientes transplantados com e sem SHP. Foram analisados, neste estudo transversal comparativo de amostras paralelas, 59 pacientes cirróticos transplantados no período de Outubro de 2001 a Maio de 2004, divididos em dois grupos: com SHP = grupo estudo (n=25) e sem SHP = grupo controle (n=34). A DVIP foi diagnosticada pelo exame ecocardiográfico contrastado com microbolhas. A hipoxemia foi definida como D(A-a)O2 &#8805; 15 mmHg. As seguintes variáveis após o transplante de fígado foram estudadas: sobrevida imediata (ocorrida no período da internação para o transplante), sobrevida tardia (48 meses), causas de óbito, tempo de permanência hospitalar, tempo de permanência em UTI e tempo de ventilação mecânica, necessidade de reentubação e complicações. Os resultados foram analisados utilizando os seguintes testes estatísticos: teste t para comparação de médias, teste não paramétrico de Mann-Whitney para comparação de medianas, ANOVA e teste qui-quadrado para variáveis qualitativas. O nível de significância adotado foi &#945;=0,05. Os grupos SHP e controle foram homogêneos quanto à idade (P=0,36) (43,8 ± 12,2 X 46,9 ± 13,5) e gênero (P=0,47), havendo predominância de homens nos dois grupos (68 e 78%, respectivamente). Foram também semelhantes quanto à causa e gravidade da doença hepática e quanto à presença de ascite. A PaO2 foi significativamente menor (74,9 ± 12,1 X 93 ± 6,4 mmHg; P<0,001) e a D(A-a)O2 foi significativamente maior (30,3 ± 10,6 X 11,0 ± 7,0; P<0,001) no grupo SHP em relação ao grupo controle. Houve 10 pacientes com hipoxemia leve (40%), 11 com hipoxemia moderada (44%) e 4 com hipoxemia grave/muito grave (16%) no grupo com SHP. Os resultados não mostraram evidência de diferença entre os grupos com e sem SHP quanto à sobrevida precoce (68% X 77%; P=0,27) e tardia (60% X 64%; P=0,67); quanto ao tempo de permanência em UTI (mediana 7,0 X 5,5; P=0,41); tempo de ventilação mecânica (mediana 38,0 X 27,5; P=0,43); taxa de reentubação (32,0% X 23,5%; P=0,45) e ocorrência de complicações (P=0,72), no período imediato após o transplante. Podemos concluir que não houve diferença no resultado do transplante de fígado de pacientes com e sem SHP, quanto à morbidade e complicações imediatas, e quanto à sobrevida precoce e aos 48 meses após o procedimento. O predomínio de pacientes com SHP leve e moderada no grupo SHP deve ter influenciado os nossos resultados.

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.

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

El objetivo de la presente tesis doctoral ha sido estudiar comparativamente los efectos de dietas liquidas control, de composición definida, conteniendo aceite de oliva o, de maíz como fuente lipídica, respectivamente de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados, sobre el metabolismo oxidativo de ratas. La presencia de dobles enlaces en la molécula de un ácido graso constituyen puntos vulnerables a las reacciones de oxidación generando los peróxidos lipídicos, compuestos potencialmente tóxicos que pueden producir graves daños celulares (alteración de la permeabilidad celular, alteración de las prostaglandinas, etc.). Frente a este daño oxidativo, los organismos aeróbicos cuentan con mecanismos de defensa intracelulares, sistemas antioxidantes tanto enzimáticos como no enzimáticos. Entre los antioxidantes destaca el alfa-tocoferol como antioxidante lipofílico mayoritario. En nuestro estudio también hemos considerado las posibles interacciones de los productos de la peroxidación lipídica con el DNA en hígado de ratas, a través de la inducción de la 8-oxo-2' deoxiguanosina, un marcador del daño oxidativo del DNA. Se observó que la actividad de las enzimas antioxidantes superoxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), glutatión peroxidasa (GPX), aumentaban en el hígado y en la grasa blanca de las ratas control alimentadas con aceite de oliva al comparar con los grupos control maíz. Sin embargo, en la grasa parda y en las células sanguíneas las actividades enzimáticas presentaban una tendencia a disminuir en los grupos control alimentados con aceite de oliva. Cuando se estudiaron los niveles del glutatión reducido (GSH) se observó que, tanto en el hígado como en las células sanguíneas de las ratas control alimentadas con aceite de maíz, los niveles de este tripéptido se habían reducido. Sin embargo, en los hepatocitos de las mismas ratas estos niveles habían aumentado. Esto pone de manifiesto el efecto protector de la vitamina E como antioxidante. Se obse / Drehmer Rieger, E. (2007). Estudio comparativo de aceite de oliva y maíz sobre el metabolismo oxidativo de rata [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4181