Para que se produzcan procesos de proliferación celular, tanto en tejidos normales como tumorales, es necesaria la presencia de vasos sanguíneos. La formación de estos se realiza a través de un complicado proceso denominado angiogénesis y es estimulado fundamentalmente por el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), que es el más específico y potente, tanto para la angiogénesis como para la vasculogénesis. La aparición de una neoplasia ocurre como consecuencia de una alteración en el ciclo celular normal que lleva a una proliferación excesiva, y teniendo en cuenta que, uno de los aspectos críticos para el desarrollo de tumores sólidos es la formación de una fuente de irrigación sanguínea, tanto el conocimiento del crecimiento tisular como el de los procesos involucrados en la angiogénesis son fundamentales para enfrentar una de las principales causas de muerte en el hombre y en los animales domésticos, el cáncer. Por otro lado en la regeneración hepática, la formación de nuevos capilares a partir de la microvasculatura existente es un requerimiento fundamental, lo que convierte al hígado remanente a una hepatectomía parcial, en un excelente modelo experimental para estudiar algunos de los mecanismos involucrados en la cronobiología de la angiogénesis. En el presente trabajo de tesis se analiza la evolución de la expresión del VEGF, la síntesis de ADN y la actividad mitótica (AM) a lo largo de un periodo circadiano en los hepatocitos del ratón macho adulto durante la regeneración hepática y el efecto que ejerce la portación de un tumor maligno sobre dichos índices. Se utilizaron 252 ratones machos adultos que fueron sometidos a una hepatectomía parcial, la mitad de los cuales fueron además injertados con un tumor maligno. Estos animales se usaron para la realización de 3 experimentos: 1) estudio de la expresión del VEGF en ratones hepatectomizados portadores y no portadores del tumor; 2) estudio de la ADNs en ratones hepatectomizados portadores y no portadores del tumor y 3) estudio de la AM en ratones hepatectomizados portadores y no portadores del tumor. En cada experimento, los ratones fueron divididos en lotes de 6 a 8 animales y sacrificados cada 4 horas a lo largo de un período circadiano desde las 26 hasta las 50 horas poshepatectomía. En todos los casos se tomaron muestras de la porción triangular del lóbulo derecho del hígado que fueron procesadas con las técnicas histológicas adecuadas según los experimentos diseñados. Tanto para la detección de la expresión del VEGF como para la ADNs se utilizaron técnicas inmunohistoquímicas y para la evaluación de la AM se utilizó H-E. A partir de los registros individuales se estableció el índice de expresión del VEGF, ADNs y AM expresado en porcentaje. A partir de estos índices individuales se calculó la media aritmética ± error estándar de cada lote y de cada grupo. Estos datos se analizaron estadísticamente mediante el análisis de varianza (Anova), en caso de que las diferencias fueran significativas se realizó el Test de Tuckey. Los resultados correspondientes a los ratones hepatectomizados no portadores muestran la existencia de curvas circadianas tanto para la expresión del VEGF con un valor máximo a las 08/46 (hora del día/hora poshepatectomía) de 2.6±0.1; en la ADNs con un valor máximo a las 16/30 de 3.4±0.3 y en la AM cuyo valor máximo se produjo a las 12/50 de 2.3±0.01. La presencia del tumor injertado ES2 genera cambios detectables en las curvas circadianas de la expresión del VEGF, en la ADNs y AM de los animales hepatectomizados, provocando modificaciones en la distribución espacial y temporal de los valores correspondientes a los mismos. El valor máximo de expresión del VEGF se encontró a las 16/30, 8 horas después (00/38) se observó el de ADNs. Por su lado el valor máximo de AM se produjo 8 horas más tarde al mismo a las 08/46. Finalmente, se puede concluir que los factores de crecimiento producidos por las células del tumor maligno ES2, de ratones machos de la cepa C3HS hepatectomizados que son liberados a la circulación general, podrían reconocer al tejido regenerante con una alta tasa proliferativa como una metástasis y serían entonces los responsables de alterar el microambiente del tejido hepático determinando de esta forma cambios en la cronobiología de la síntesis de ADN, de la actividad mitótica y de la expresión del VEGF.

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 no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4181 / Palancia