No description available.

El procés de regeneració permet als organismes refer parts o teixits del seu cos que han sofert algun dany. Els discs imaginals de Drosophila melanogaster, primordis larvaris de les estructures adultes, tenen capacitat de promoure processos de cicatrització i proliferació, regenerant el teixit i donant lloc a estructures adultes completament normals. Hem estudiat el perfil d’expressió de discs d’ala a 0, 24 i 72h de regeneració. Els resultats obtinguts mostren un enriquiment significatiu de l’expressió de Factors de Transcripció lligats a importants vies de senyalització com Wingless (Wg), Notch (N) i Jun N-terminal Kinasa (JNK). Mitjançant la cerca computacional de motius d’unió d’AP-1 (factor de transcripció de la via de la JNK) en els promotors dels gens amb canvis d’expressió, hem descrit els gens diana d’aquesta la via procés durant la regeneració. Entre aquests gens es troba cabut (cbt), l’expressió del qual augmenta durant les primeres 24h i disminueix a les 72h, recuperant els seus nivells basals. Hem confirmat aquests resultats per qRT-PCR i amb tècniques d’hibridació in situ, demostrant a més, que l’increment de l’expressió de cbt està associat a cèl•lules del blastema. També hem comprovat que l’expressió de cbt augmenta per sobreactivació de la via de la JNK en el disc d’ala, tal i com s’havia vist prèviament en embrió. Mitjançant la tècnica EMSA hem validat la unió in vitro de les proteïnes Jun i DFos (que formen el dímer AP-1) a la seqüència predita en el promotor del gen cbt confirmant la regulació directe de la via de la JNK. L’anàlisi de discs mutants per cbt indica que l’expressió d’aquest gen és necessària per al tancament de la ferida i proliferació durant la regeneració. Cabut (Cbt) és un factor de transcripció Zn finger de la família dels Krüpple like Factors i els seus ortòleg en vertebrats són els gens TGFβ Inducible Early Genes (TIEG). Aquest gen s’ha descrit com a modulador de les vies Dpp i JAK/STAT en el disc d’ala. Una aproximació per descriure les funcions d’un factor de transcripció com Cbt és determinar els seus gens diana. Amb aquest objectiu hem realitzat un ChIP-Seq amb un anticòs contra la proteïna Cbt. Els resultats obtinguts mostren que Cbt es troba localitzat principalment als promotors dels gens. Aquest estudi ha reportat 2060 gens diana de Cbt en el disc d’ala. Les categories funcionals GO associades a aquest grup de gens són: Regulació de la transcripció, cicle cel•lular, desenvolupament dels discs imaginals i desenvolupament neuronal. També hem trobat un enriquiment en gens lligats a vies de senyalització com la JNK, Wg i N. L’anàlisi de les seqüències de les dianes de Cbt i altres estudis publicats apunten els factors Sin3A i GAF com a possibles cofactors de Cbt. Finalment hem analitzat el paper de Cbt en la regulació de la via de N, els resultats obtinguts mostren que Cbt regula positivament la via de N promovent el creixement i la formació del marge Dorso/Ventral del disc d’ala. Per tal d’establir quins factors de transcripció s’uneixen al promotor de cbt i regulen la seva expressió, hem realitzat un cribratge a gran escala utilitzant la tècnica de Yeast-One-Hybrid, que permet descriure la unió de factors de transcripció a una seqüència concreta. Hem obtingut factors de transcripció lligats al desenvolupament neural, a la segmentació i a la resposta immune amb capacitat d’unir-se al promotor de cbt. Aquestes dades no només ens donen informació sobre la regulació de Cbt sinó que també suggereixen la seva implicació en aquests processos. En conjunt el nostre treball mostra que Cbt regula el creixement i l’homeòstasi del disc d’ala durant el desenvolupament. I que quan es produeix un dany en aquest teixit l’expressió de Cbt incrementa, de manera depenent de la via de la JNK, per garantir la restauració del teixit perdut. / Regeneration is the ability to rebuild a body part that has been damaged or amputated. Drosophila imaginal discs are able to undergo wound healing and regenerative growth after ablation. Genome-wide expression profiling of regenerating wing discs at 0, 24 and 72 hours after fragmentation have revealed a significant enrichment of transcription factors and chromatin regulators. To identify JNK target genes among the differentially expressed genes we performed a computational search of AP-1 binding sites in the promoter regions of these gens. Among them we identified cabut (cbt), the Drosophila ortholog of TGFβ Inducible Early Genes (TIEG). During regeneration cbt expression is induced between 0 and 24 and down-regulated between 24 and 72 hours, suggesting a tight and controlled mechanism of regulation. qRT-PCR and in situ hybridization experiments confirmed cbt expression changes and highlighted that cbt upregulation is associated to cells located in the blastema region. Moreover the analysis of regenerated cbt mutant discs demonstrated that cbt upregulation is required for wound healing and growth during regeneration. Cbt is a Zn finger transcription factor related to JNK and Dpp pathways, but few is known about its target genes. In order to identify Cbt target genes in development, we performed a Cbt ChIP-Seq analysis of wing discs from larvae III. This study reveal that Cbt is located mostly in the promoter regions of its target genes. We identified 2060 Cbt target genes which were related to functional categories such imaginal disc development, transcription regulation, neuron development or cell cycle. Furthermore several Cbt target genes were associated to signaling pathways like JNK, Wg or Notch (N). The analysis of cbt targets and previous reports pointed the factors GAF and Sin3A as a possible cofactors of Cbt. Finally, genetic interactions between cbt and N mutants demonstrated that Cbt regulates positively N signaling contributing to growth and Dorso/Ventral wing margin regulation. Although we have demonstrated that JNK is upstream of cbt, there is no much data available about cbt regulation in normal development. To approach this question we performed a high throughput Yeast-One-Hybrid screening that allowed us to defined factors that bind to cbt proximal promoter. The identified factors were related to immune response, neuron development and segmentation. Our results contributed to decipher cbt regulation network and suggested possible new roles for Cbt. In summary Cbt regulates growth and homeoastasis of wing disc during development. However in front of injury cbt is upregulated in a JNK dependent manner to ensure complete regeneration.

In contrast to mammals, zebrafish do have the ability to regenerate their heart after injury. A better understanding of how regenerationcompetent species do so should help developing strategies to enhance human cardiac regeneration. Here, by genetic lineage-tracing using an inducible Cre/lox system, we show that newly formed cardiomyocytes arise from the proliferation of differentiated heart muscle cells. These results argue against a significant contribution of stem or progenitor cells in this process. Our microarray and electron microscopy data provide evidence that cardiomyocyte proliferation is accomplished by limited cardiomyocyte dedifferentiation and increased expression of cell cycle regulators. One of these genes, polo-like kinase 1 (plk1), is upregulated in the regenerating area of the zebrafish heart and, by specifically inhibiting plk1 activity, we show that it is essential for regeneration. We have also identified a series of additional transcripts differentially expressed during zebrafish heart regeneration that warrant further research. The data presented here offer new insights to understanding heart regeneration in zebrafish and should provide useful information for cardiac repair in humans.De manera oposada als mamífers, els peixos zebra sí tenen la capicitat de regenerar el cor després d'una lesió. Entenent millor com s'ho fan les espècies capaces de regenerar hauria d'ajudar-nos a desenvolupar estratègies per a augmentar la capacitat de regeneració en humans. Aquí, mitjançant un sistema Cre/lox de traçat genètic de llinatge, mostrem que la creació de nous cardiomiòcits prové de la proliferació de cèl·lules cardíaques diferenciades. Aquests resultats discrepen amb una contribució significativa de cèl·lules mare o progenitores en aquest procés. Les dades obtingudes de microarray i de microscòpia electrònica evidencien que la proliferació de cardiomiòcits és deguda a una dediferenciació parcial i a un increment de l'expressió de gens que promouen el cicle cel·lular. Un d'aquests, el polo-like kinase 1 (plk1), augmenta d'expressió a l'àrea regenerant del cor de peix zebra i, un cop inhibida la seva activitat, mostrem que és essencial per a la regeneració. També hem identificat una sèrie adicional de trànscrits que s'expressen de manera diferencial durant la regeneració cardíaca en el peix zebra i que mereixen més investigació. Els resultats aquí presents profunditzen en la comprensió de la regeneració cardíaca en el peix zebra i ofereixen informació rellevant per la teràpia cardíaca en humans.

Les aigües regenerades són un recurs important d’aigua especialment en les regions àrides i semiàrides. La necessitat d’obtenir aigua amb una qualitat mínima per cada ús i de garantir unes condicions sanitàries satisfactòries obliga a sotmetre als efluents depurats a tractaments terciaris específics. Entre aquest cal destacar les tecnologies convencionals i les no convencionals. La present tesis s’emmarca en la recerca sobre la regeneració i reutilització d’aigües residuals. Aquest treball estudia, en primer lloc, els sistemes de pretractament (infiltració-percolació modificada, pilot fisicoquímic, filtre d’anelles i filtre de sorra) previs a les tecnologies de desinfecció. També es realitza una recerca sobre els tractaments convencionals (diòxid de clor, ozó, àcid peracètic i radiació ultraviolada), i no convencionals (infiltració-percolació modificada i zones humides construïdes) per a la desinfecció d’aigües. A partir dels resultats obtinguts en les diferents línees de regeneració d’aigües estudiades s’estableixen les línees de tractament de regeneració d’aigua, utilitzable a partir de les qualitats especificades en el RD 1620/2007. L’anàlisi del risc associat a la reutilització d’aigües regenerades, així com l’estudi de la implementació d’eines de gestió del risc (com l’anàlisi de perills i punts de control crítics), també formen part d’aquesta tesi doctoral. Finalment, l’estudi de la influencia dels processos d’operació i manteniment sobre els rendiments de depuració en la infiltració-percolació modificada i la influencia de la formació de biopel•lícula en tecnologies de membrana sobre l’eliminació de bor, completen la recerca d’aquest treball. Els resultats d’aquests estudis indiquen que la reutilització de les aigües regenerades poden millorar fins a un punt determinat l’abastament de recursos hídrics, tant en quantitat com en qualitat, de les regions on l’aigua és un bé escàs. Tanmateix, cal pensar sempre que la reutilització és una eina de substitució i intercanvi de recursos que requereix de l’ús de les millors tecnologies de regeneració. Finalment, l’anàlisi del risc suposa un pas endavant respecte a l’eina de regulació administrativa clàssica que són els estàndards. / Direct reuse of reclaimed wastewater in arid and semiarid regions is being developed actively as an answer to the imbalance between water demand, supply, and ecology. Actually, reuse is a nonconventional alternative source of good quality water with minimal sanitary risk. For this purpose tertiary treatments are necessary. This research studies different treatments before disinfection technologies (modified infiltration-percolation, physical-chemical pilot, ring filter and sand filter). This experimentation also includes the study of conventional treatments (chlorine dioxide, ozone, peracètic acid and ultraviolet radiation) and nonconventional treatments (modified infiltration-percolation and constructed wetlands) as disinfection technologies. Obtained results from all treatment lines are used in order to establish the best treatment line for wastewater reclamation according to the Spanish legislation (RD 1620/2007). Risk assessment and risk management tools, as hazard analysis and critical control points, related to reclaimed water reuse are other points considered in this work. Finally, this study examined the influence of operation and maintenance of modified infiltration-percolation and the influence of biofouling of nanofiltration and reverse osmosis membranes on the performance of the membranes in removing boron. Results obtained from these experiences show that the reuse of reclaimed water can improve water supply. Besides, it is important to take into account that reuse is a tool for replacement and exchange of resources that demands the use of best reclamation technology. Risk analysis is a basic tool in the future of reclaimed water reuse.

Per a aquesta tesi, utilitzo la línia lateral del peix zebra com a sistema model per adreçar dues qüestions fonamentals: En una primera línia d’investigació exploro la relació entre la funció d’un òrgan i la seva arquitectura. La regeneració de cèl.lules ciliades a la línia lateral del peix zebra ocorre mitjançant la divisió dels seus progenitors en determinades posicions dins les zones ventral i dorsal del neuromast. Durant la regeneració de les cèl.lules ciliades, es forma una línia de simetria vertical, que bisecciona l’epiteli del neuromast en dues meitats de polaritats planars oposades. La qüestió de com es controla l’anisotropia de la regeneració de les cèl.lules ciliades i com integrar aquest procés en l’establiment de la simetria bilateral d’aquest organ, roman encara per esclarir. En aquest estudi mostro que la simetria bilateral del neuromast es sosté degut a l’activitat compartimentalitzada de Notch qui, permetent l’estabilització dels progenitors de cèl.lules ciliades en compartiments polars específics, organitza l’anisotropia de la regeneració. En una segona línia d’investigació, descric el rol del complex de remodelació de cromatina ATPasa brg1 durant la formació d’organs mecanosensorials al peix zebra. Així mostro que els mutants de brg1 desenvolupen un sistema de linia lateral truncat, donat que brg1 es necessari per a la regulació de múltiples events cel.lulars al primordi de la línia lateral. / In this thesis I use the zebrafish lateral line as a model system to address two fundamental questions. In a first line of investigation I explore the relation between an organ function and its architecture. The regeneration of hair cells in the zebrafish lateral line occurs trough the division of hair-cell progenitors at specific locations in the dorsal and ventral aspects of the neuromasts. As hair cells regenerate a vertical midline that bisects the neuromast epithelium into perfect mirror-symmetric plane-polarized halves is formed. Each half contains hair cells of identical planar orientation but opposite to that of the confronting half. How hair cell regeneration anisotropy is controlled and how this process is integrated in the establishment of this organ bilateral symmetry is poorly understood. Here I show that the neuromast bilateral symmetry is sustained by compartmentalized Notch activity, which governs regeneration anisotropy by permitting the stabilization of hair cell progenitors in specific polar compartments. In a second line of research I report the role of the chromatin remodeling complex ATPase brg1 during mechanosensory organ formation in the zebrafish. I show that brg1 mutants develop a truncated lateral line system as brg1 is needed in the regulation of multiple cellular events in the lateral line primordium.

Lesioned axons do not regenerate in the adult mammalian central nervous system, owing to the overexpression of inhibitory molecules such as myelin-derived proteins or chondroitin sulphate proteoglycans. In order to overcome axon inhibition, strategies based on extrinsic and intrinsic treatments have been developed. For myelin-associated inhibition, blockage with NEP1-40, receptor bodies or IN-1 antibodies has been used. In addition, endogenous blockage of cell signalling mechanisms induced by myelin-associated proteins is a potential tool for overcoming axon inhibitory signals. We examined the participation of glycogen synthase kinase 3 (GSK3beta) and ERK1/2 in axon regeneration failure in lesioned cortical neurons. We also investigated whether pharmacological blockage of GSK3beta and ERK1/2 activities facilitates regeneration after myelin-directed inhibition in two models: i) cerebellar granule cells and ii) lesioned entorhino-hippocampal pathway in slice cultures, and whether the regenerative effects are mediated by Nogo Receptor 1 (NgR1). We demonstrate that, in contrast to ERK1/2 inhibition, the pharmacological treatment of GSK3beta inhibition strongly facilitated regrowth of cerebellar granule neurons over myelin independently of NgR1. Lastly these regenerative effects were corroborated in the lesioned EHP in NgR1 -/- mutant mice. These results provide new findings for the development of new assays and strategies to enhance axon regeneration in injured cortical connections. On the other hand, and focused in the OMgp, by using recording electrophysiological nano-devices we found that, OMgp has a role in synaptic transmission, since it can induce excitatory postsynaptic potentials (EPSPs) in cultured hippocampal neurons.

En aquest treball es descriu el disseny, síntesi i caracterització de diferents biomaterials i la seva possible aplicació en biomedicina. S'ha fet especial èmfasi a ressaltar la importància que tenen l'estructura, la composició i l'activitat superficial en les propietats finals del biomaterial. Així, s'ha desenvolupat un biomaterial biodegradable i elastomèric, altament porós, amb una gran interconnectivitat que permet la difusió de nutrients i de cèl•lules, un cop sigui implantat. La viabilitat d'aquest material s'ha demostrat tant en assaigs in vitro com in vivo. La síntesi del mateix s'ha realitzat mitjançant calefacció assistida per microones, cosa que ha permès una reacció més ràpida sense necessitat de catalitzadors i evitant les etapes posteriors de purificació. S'ha desenvolupat també un material biodegradable i injectable a temperatures de 45°C, que, en refredar fins als 37°C, s'endureix i pot emprar com a suport estructural al mateix temps que actua com a alliberador de fàrmacs. L'aplicació d'aquest material com ciment ossi millora els problemes de biocompatibilitat, tant de composició, com mecànica, dels actuals productes en el mercat, obrint una nova via d'aplicació d'aquest tipus de materials. D'altra banda, el compost desenvolupat s'ha assajat en aplicacions bioadhesives, on ha demostrat uns excel•lents resultats en la unió de teixit intestinal. Finalment, s'ha aconseguit desenvolupar una superfície amb capacitat de reprogramar cèl•lules amb el simple contacte entre la cèl•lula i la superfície. Amb aquesta tecnologia, anomenada cell reprograming surface (CRS), s'han obtingut cèl•lules pluripotents induïdes (iPS) d'una forma molt més eficient i ràpida que els mètodes habituals de treball. / En este trabajo se describe el diseño, síntesis y caracterización de diferentes biomateriales y su posible aplicación en biomedicina. Se ha hecho especial énfasis en resaltar la importancia que tienen la estructura, la composición y la actividad superficial en las propiedades finales del biomaterial. Así, se ha desarrollado un biomaterial biodegradable y elastomérico, altamente poroso, con una gran interconectividad que permite la difusión de nutrientes y de células, una vez sea implantado. La viabilidad de este material se ha demostrado tanto en ensayos in vitro como in vivo. La síntesis del mismo se ha realizado mediante calefacción asistida por microondas, lo que ha permitido una reacción más rápida sin necesidad de catalizadores y evitando las etapas posteriores de purificación. Se ha desarrollado también un material biodegradable e inyectable a temperaturas de 45°C, que, al enfriarse hasta los 37°C, se endurece y puede emplearse como soporte estructural a la vez que actúa como liberador de fármacos. La aplicación de dicho material como cemento óseo mejora los problemas de biocompatibilidad, tanto de composición como mecánica, de los actuales productos en el mercado, abriendo una nueva vía de aplicación de este tipo de materiales. Por otro lado, el compuesto desarrollado se ha ensayado en aplicaciones bioadhesivas, donde ha demostrado unos excelentes resultados en la unión de tejido intestinal. Por último, se ha conseguido desarrollar una superficie con capacidad de reprogramar células con el simple contacto entre la célula y la superficie. Con esta tecnología, denominada cell reprograming surface (CRS), se han obtenido células pluripotentes inducidas (iPS) de una forma mucho más eficiente y rápida que los métodos habituales de trabajo. / This paper describes the design, synthesis and characterization of different biomaterials and their possible applications in biomedicine, highlighting the importance of the structure, composition and surface activity in the final properties of the biomaterial. Thus, a biodegradable and elastomeric biomaterial, highly porous, with a strong interconnectivity that allows diffusion of nutrients and cells, once it is implanted has been developed. The feasibility of this material has been demonstrated both in vitro and in vivo assays. The synthesis has been performed using microwave-assisted heating, which has allowed a faster reaction without catalysts and avoiding the later stages of purification. It has also been developed a biodegradable and injectable material, at temperatures of 45°C, which, when cooled to 37°C, it hardens and can be used as structural support while acting as drug delivery. The application of such material as bone cement avoid biocompatibility problems, both in composition and mechanicas, of the current products on the market, opening a new way of application of such material. On the other hand, the compound has been tested in bioadhesive applications, where it has shown excellent results in the union of intestinal tissue. Finally, a surface with ability to reprogram cells with simple contact between the cell and the surface has been developed. With this technology, called cell reprograming surface (CRS), induced pluripotent cells (iPS) have been obtained in a much more efficient and faster way than the usual methods.

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied. / Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) son unos de los principales compuestos causantes de olores en las emisiones de EDARs. La adsorción es una técnica ampliamente utilizada para la eliminación de COVs en corrientes gaseosas y en los últimos tiempos ha crecido significativamente el interés para la optimización de los costes relacionados con esta técnica. En esta tesis se estudió el proceso de adsorción tres COVs en adsorbentes preparados a partir de lodos de EDAR, comprobando que adsorbentes obtenidos mediante activación química de lodos de depuradora son comparables a carbones activados comerciales (CAs). También se estudió la adsorción de corrientes multicomponente de COVs. En referencia a la regeneración del carbón activado, se propuso un tratamiento de regeneración con H2O2 de CAs saturados con COVs basado en los procesos avanzados de oxidación. Asimismo se estudió la influencia de la química superficial de los CAs en el proceso de regeneración con H2O2.