Made available in DSpace on 2018-08-01T21:34:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10092_Dissertação_Tadeu Étiron Caliman Zanardo.pdf: 3423273 bytes, checksum: eb50f94c888886b94c07523c768a9cb2 (MD5) Previous issue date: 2016-04-04 / Devido suas características e propriedades, células-tronco mesenquimais vêm sendo frequentemente utilizadas no tratamento de doenças que acometem grande parte da população e que acarretam custo elevado para o sistema de saúde. No entanto, até o momento, pouco se sabe sobre a funcionalidade de células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea de indivíduos doentes, para utilização em terapia celular. Desse modo, no presente estudo, avaliamos a influência da hipercolesterolemia sobre células-tronco mesenquimais derivadas da medula-óssea de camundongos apoE knockout. Foram avaliados a colesterolemia e o estresse oxidativo plasmático, bem como a produção de espécies reativas de oxigênio, a porcentagem de apoptose e de senescência e possíveis alterações morfológicas em células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea de camundongos apoE-/- (hipercolesterolêmicos) e camundongos C57 (normocolesterolêmicos), com 2 meses de idade. Observou-se que a hipercolesterolemia, a qual se desenvolve espontaneamente em camundongos apoE-/-, promove aumento no estresse oxidativo plasmático (apoE -/-:29,83 ± 3,58 &#956;mol/mg vs. C57: 11,20 ± 1,89 &#956;mol/mg, p< 0,001, teste t de Student), bem como aumento na produção de O2- (1,5 vezes, p< 0,01, teste t de Student), H2O2 (1,4 vezes, p< 0,01, teste t de Student) e NO (1,3 vezes, p<0,05, teste t de Student) em células-tronco mesenquimais da medula óssea. Consequentemente, houve um aumento na porcentagem de células senescentes (apoE-/-: 4,1 ± 0,53% vs. C57: 0,7 ± 0,12%, p< 0,001, teste t de Student) e apoptóticas (apoE-/-: 7,48 ± 0,32% vs. C57: 2,31 ± 0,15%, p< 0,0001, teste t de Student), bem como aumento no tamanho (apoE-/-: 30529 ± 664,5 a.u. vs. C57: 27429 ± 589,8 a.u. p< 0,01, teste t de Student), área celular (apoE-/-: 6142 ± 603,6 &#956;m2 vs. C57: 3682 ± 267,7 &#956;m2, p<0,001, teste t de Student) e área nuclear (apoE-/-: 127,6 ± 8,31 &#956;m2 vs. C57: 106 ± 4,69 &#956;m2, p<0,05, teste t de Student), além de alterações morfológicas em cultura e ao nível mitocondrial nessas células. Desse modo, a hipercolesterolemia influencia a funcionalidade de células-tronco mesenquimais da medula óssea, podendo afetar a eficácia no uso dessas células para tratamento, cura e ou prevenção de doenças.

Este trabajo de tesis pretende profundizar el conocimiento de las vacuolas asociadas a la senescencia (VAS) a través de tres temáticas: - el desarrollo, entendido como la variación temporal de las VAS, su biogénesis y el efecto de moduladores de la senescencia; - la caracterización de la actividad biológica de las VAS participando en el desmantelamiento del aparato fotosintético; - y la relación entre el mecanismo de autofagia y el desarrollo de las VAS. En general, para abordar estos objetos de estudios se empleó un sistema sencillo y frecuentemente empleado en trabajos sobre senescencia foliar. El modelo de senescencia inducida permite trabajar en un sistema relativamente homogéneo y reproducible. Consiste en separar las hojas de la planta, tratarlas con un precursor de la hormona etileno, denominado etefón, y almacenarlas en oscuridad. De esta manera, la senescencia es inducida por el corte y la oscuridad, y sincronizada a nivel tisular por el tratamiento hormonal.

Se estima que más de un tercio de los vegetales que se producen a nivel mundial se descartan durante la post-cosecha por no ser conservados adecuadamente. Así, se invierten enormes cantidades de recursos (suelo, agua, capital, recursos humanos) en producir frutas y hortalizas que luego no resultan empleadas en la alimentación. Los zapallitos redondos son en términos de volumen de producción una de las hortalizas más importantes en los principales Cinturones Hortícolas de nuestro país. A pesar de esto la información referida a la calidad, fisiología de proceso de desarrollo de la especie es muy limitada. En una primera etapa del presente trabajo de tesis se caracterizó el proceso de desarrollo de frutos de zapallito desde estados ontogénicos tempranos hasta etapas de madurez comercial (Capítulo 1). Por otro lado si bien la refrigeración es la tecnología más apropiada para extender la capacidad de almacenamiento de hortalizas, los beneficios de las bajas temperaturas no pueden explotarse en su totalidad en frutos de zapallito debido a que son sensibles al frío. En tal sentido, resulta de interés la búsqueda de metodologías complementarias para mejorar su conservación. A tal fin se estudió la eficacia de tratamientos con los reguladores vegetales como metil-jasmonato (MeJa) y N⁶-bencilaminopurina (BAP) y con el inhibidor de la acción del etileno 1-metilciclopropeno (1-MCP) como estrategias para controlar el daño por frío (DF), complementar a la refrigeración y extender la vida post-cosecha de frutos de zapallito redondo. La aspersión con soluciones de MeJa (1 mmol L^-1) en forma previa al almacenamiento redujo marcadamente la deshidratación, pero contrariamente a lo que se ha descrito en otros frutos, sólo logró una reducción moderada del daño por frío (Capítulo 1). Los tratamientos con 1-MCP (1 mg L^-1) mejoraron el comportamiento de los frutos en condiciones de DF (0 °C) y fueron también efectivos para extender la capacidad de almacenamiento de zapallitos conservados a 10 °C indicando un rol del etileno en el deterioro post-cosecha a pesar de tratarse de frutos no climatéricos (Capítulo 2). En un tercer grupo de ensayos se analizó el uso de citoquininas (BAP, 1 mmol L^-1), como estrategia para retrasar la senescencia de zapallitos almacenados a 5 °C (Capítulo 3). En estas condiciones los frutos no manifestaron síntomas de DF por 20 días, por lo que la temperatura óptima de almacenamiento a recomendar debiera ser 5 °C y no 10 °C como se ha informado en la literatura. A diferencia de lo que ocurre en tejidos vegetativos la aspersión de BAP no fue eficaz para retrasar la degradación de clorofila. De todos modos, los tratamientos redujeron en forma marcada el ablandamiento, al modular la solubilización de pectinas y retrasar la degradación de azúcares neutros de cadenas laterales de polímeros del tipo ramnogalacturonano. En la última parte de esta tesis (Capítulo 4) se estudió el proceso de obtención de rodajas de zapallito y zucchini deshidratadas como estrategia de aprovechamiento de frutos que, presentando sólo defectos de forma o tamaño, son descartados y no ingresan al circuito comercial. En este caso se analizó la influencia de la incorporación de una etapa de deshidratación osmótica (DO) en forma previa al secado en estufa en las propiedades del producto. Se logró un mejor producto final al combinar una DO en soluciones de NaCl 2% (p/v) por 120 min y secado a 60 ºC en estufa. Con esta combinación se redujo en un tercio el tiempo de secado y con ello la exposición de los frutos a las altas temperaturas. La incorporación de una etapa inicial de DO favoreció el oscurecimiento del producto, redujo la rugosidad superficial de los frutos, permitió una mayor retención de antioxidantes carotenoides y no afectó la aceptabilidad en términos de sabor y del carácter de crujiente. Finalmente, se estudió la posibilidad de rehidratación con buenos resultados, por lo que este producto podría ser empleado tanto como “snack” como en preparaciones que requieran una rehidratación parcial. En síntesis, el presente trabajo de tesis permitió ampliar el conocimiento sobre el proceso de desarrollo y sobre la eficacia de reguladores vegetales para complementar la refrigeración y prolongar la vida post-cosecha de frutos de zapallito. El estudio de la influencia de condiciones de proceso sobre la calidad de rodajas de zapallito deshidratado permitió optimizar una estrategia para reincorporar a la cadena comercial frutos que suelen ser descartados para el mercado fresco por alteraciones de forma y tamaño.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal / La creciente expansión de la población urbana ha implicado en una fuerte presión de esta sobre los distintos componentes del medioambiente, especialmente del medio biótico, restringiendo y desplazando a las formas de vida que lo componen. La vegetación presente dentro de las zonas urbanas es uno de los elementos biofísicos más importantes presentes en ellas, aportando no solo con detalles estéticos, sino que también con un sinnúmero de funciones y servicios ambientales que benefician tanto al medioambiente como a la población. El presente estudio tiene como objetivo evaluar el efecto del grado de senescencia de la vegetación urbana en la presencia de la especie Veniliornis lignarius (carpinterito), especie de pájaro carpintero catalogada como la más pequeña del país. En enero del presente año (2017), se realizó un muestreo de 203 puntos aleatorios en polígonos que contenían por lo menos un 25% de cobertura vegetal en comunas urbanas y adyacentes a la Cordillera de los Andes en la Región Metropolitana, aplicando el método de los cuartos y la técnica del Playback para una caracterización de la vegetación urbana y el registro de presencias o ausencias de carpinteritos respectivamente. Con los datos se creó un índice de senescencia para cada punto de muestreo, variable que fue sometida a un proceso de regresión logística binaria junto con las generadas por el método de los cuartos (densidad, volumen, área basal y altura), evaluando cual o cuales de estas fueron significativas en la predicción de la presencia de carpinteritos dentro del área de estudio. La única variable con un efecto significativo en la presencia de carpinteritos es el grado de senescencia de la vegetación urbana, en donde a mayor senescencia mayor es la probabilidad de presencia de la especie. La muestra representada por las ausencias de carpinteritos se concentra principalmente en arboles clasificados como “maduros”, mientras que la muestra de las presencias tiende a distribuir a los individuos en las clasificaciones “maduros”, “Senescente 1” y “Senescente 2”. / The increasing expansion of the urban population has implied a strong pressure of this on the different components of the environment, especially of the biotic resource, restricting and displacing the forms of life that take part of this. The vegetation present in urban areas is one of the most important biophysical elements present in them, contributing not only with aesthetic details, but also with a number of environmental functions and services that benefit, the environment and the population equally. The objective of this research is evaluate the effect of the different senescence levels of the urban vegetation, in the presence of the species Veniliornis lignarius (carpinterito), that is the smallest woodpecker species in the country. In January of 2017, was sampled 203 random points in polygons that contain at least 25% of vegetation cover in urban areas, nearby to the Andes Mountains in the Region Metropolitana, applying the quarter method and the Playback technique, for a characterization of the urban vegetation and the record of presences or absences of carpinteritos. With the data, a senescence index was created for each sampling point, this index was subjected to a binary logistic regression process, together with those generated by the quarter method (density, volume, basal area and height), to evaluate which of these were significant in the prediction of the presence of carpinteritos. The only variable with a significant effect on the presence of carpinteritos is the senescence levels of the urban vegetation, where the greater senescence is the probability of presence of the species. The sample represented by the absence of carpinteritos is mainly concentrated in trees classified as "Mature", while the presence sample tends to distribute to individuals in the "mature", "Senescent 1" and "Senescent 2" classifications.

[ES] La presente tesis doctoral, titulada “Desarrollo de nuevos nanodispositivos terapéuticos aplicados al tratamiento de enfermedades relacionadas con procesos de senescencia”, está centrada en el diseño, preparación, caracterización y evaluación funcional (tanto in vitro como in vivo en diferentes modelos celulares y murinos) de un conjunto de nanomateriales híbridos orgánico-inorgánicos, basado en nanopartículas mesoporosas de sílice que llevan por cargo moléculas fluorescentes o terapéuticas y que están funcionalizadas con galacto-sacáridos. Estos galacto-sacáridos actúan como puerta molecular, y son los responsables de controlar la liberación de las moléculas encapsuladas de manera selectiva en células senescentes. En el primer Capítulo, correspondiente a la Introducción, se presenta el escenario biológico sobre el cual se basa esta tesis, la senescencia. También se presentan los diferentes conceptos relacionados con la nanomedicina, los materiales mesoporosos, las puertas moleculares y la liberación controlada de fármacos, así como la interacción de las nanopartículas con las células y el organismo y su posible aplicación como terapia. A continuación, en el segundo Capítulo, se exponen los objetivos generales de la presente tesis doctoral así como los objetivos concretos que se abordarán en los diferentes Capítulos experimentales. El tercer Capítulo recoge el proceso de síntesis y de caracterización estructural y funcional in vitro de las nanopartículas para liberación controlada en células senescentes. En este apartado se presenta el diseño del nanodispositivo y se describen los diferentes sólidos con los que se trabaja en el resto de Capítulos. La diferencia entre ellos radica en la carga encapsulada, puesto que se preparan nanopartículas cargadas con diferentes fluoróforos (para fines de detección) y nanopartículas cargadas con diferentes fármacos (para fines terapéuticos). En todos los casos el sistema está funcionalizado con un galacto-hexa-sacárido que actúa como puerta molecular. Se describen además las diferentes técnicas de caracterización estándar, como estudios de difracción de rayos X, microscopía de transmisión electrónica, etc. Una vez caracterizados los diferentes sólidos, y habiéndose validado el correcto funcionamiento de la puerta molecular en presencia del estímulo de β galactosidasa, se procede a estudiar el comportamiento del sistema en modelos tanto celulares como murinos de diferentes enfermedades relacionadas con procesos de senescencia. Así pues, en el cuarto Capítulo se describe en primer lugar cómo el sistema cargado con el fluoróforo rodamina B es capaz de liberar preferencialmente su cargo en células senescentes, tanto en cultivo celular como en modelo in vivo de ratón. A continuación se presenta un modelo de cáncer en el que el fármaco citotóxico encapsulado en las nanopartículas – concretamente la doxorrubicina – llega a las células tumorales diana en las que previamente se ha inducido senescencia con palbociclib y contribuye a la regresión del tumor. También se describe la validación de estas nanopartículas citotóxicas en un modelo de fibrosis pulmonar, en el que se demuestra que el sistema llega y elimina selectivamente las células senescentes que se acumulan como consecuencia de la enfermedad, consiguiendo así restaurar la función pulmonar. En ambos modelos se demuestra además que la encapsulación consigue reducir los efectos secundarios de la doxorrubicina, entre los que cabe destacar la cardiotoxicidad. Por tanto en este Capítulo no sólo se presenta una estrategia basada en nanoterapia que podría utilizarse como tratamiento para eliminar de manera selectiva células senescentes, sino que también se describe un sistema versátil que podría utilizarse para diagnóstico por imagen clínica encapsulando trazadores o agentes de contraste. En base a los resultados obtenidos en los modelos de melanoma y de fibrosis pulmonar, en el quinto Capítulo se describe la combinación de senogénesis (inducción de senescencia con palbociclib) y senolisis dirigida mediante nanoformulación en un modelo ortotópico de cáncer de mama triple negativo. Las nanopartículas específicas para células senescentes están cargadas en este caso con el fármaco senolítico navitoclax, cuyo uso en clínica actualmente no está aprobado debido a los efectos secundarios que provoca en el organismo. En este trabajo se ha visto que el fármaco palbociclib es capaz de inducir senescencia en un modelo de cáncer de mama triple negativo y negativo para el receptor de andrógenos, un subgrupo para al que hasta ahora no se había descrito sensibilidad. La combinación de la inducción de senescencia con el posterior tratamiento con navitoclax encapsulado en el nanosistema ha demostrado mejorar la eficacia antitumoral, así como reducir las metástasis asociadas a este tipo de cáncer y disminuir la toxicidad sistémica vinculada al fármaco senolítico. El modelo de ratón con el que se ha trabajado es altamente agresivo y recapitula todas las características del cáncer de mama triple negativo humano, con lo cual los resultados obtenidos son de particular relevancia en términos de translación a clínica. Considerando que el fin último de este proyecto de tesis es el desarrollo de estrategias para eliminar células senescentes, en base a la química combinatoria en el sexto Capítulo se describe el cribado de una quimioteca de hexapéptidos para el descubrimiento de nuevos compuestos senolíticos. Como resultado del cribado se han identificado dos péptidos que han demostrado tener actividad senolítica in vitro en la línea celular de melanoma humano SK-MEL-103. El trabajo con los dos compuestos sigue en marcha y se sigue investigando su efecto en otros modelos celulares así como su diana de acción, puesto que el desarrollo de estos dos hexapéptidos prometedores podría llegar a permitir en un futuro la eliminación de células senescentes, tanto en procesos de enfermedad ligada a envejecimiento como en pacientes sometidos a tratamientos de quimioterapia que inducen senescencia. Por último, en el séptimo Capítulo se resumen las conclusiones principales extraídas de los estudios con el conjunto de nanopartículas en los diferentes modelos tanto celulares como murinos, así como las conclusiones generales extraídas del desarrollo de esta tesis doctoral. En la actualidad y debido al envejecimiento poblacional, existe un gran interés económico por el desarrollo de nuevos fármacos que mejoren la calidad de vida en pacientes de edad avanzada o con patologías relacionadas con la edad, como es el cáncer. La conclusión principal de la tesis plantea que el desarrollo de nanomateriales mesoporosos de sílice para la liberación controlada de fármacos se presenta como una nueva estrategia con gran potencial en el campo de las enfermedades relacionadas con procesos de senescencia, y se espera que los resultados obtenidos sirvan de base para el diseño de nuevos nanomateriales inteligentes dirigidos tanto a la detección como al tratamiento de dichas enfermedades. / [EN] This PhD thesis, entitled “Design and developing of new therapeutic nanodevices for the treatment of diseases related to senescence processes”, is focused on the design, preparation, characterization and functional evaluation (both in vitro and in vivo, in different cellular and murine models) of a set of hybrid organicinorganic nanomaterials, based on mesoporous silica nanoparticles loaded with fluorescent or therapeutic molecules and functionalized with galacto-saccharides. These galacto-saccharides act as molecular gates, and control the encapsulated cargo release selectively in senescent cells. The first Chapter, corresponding to a general Introduction, includes an overview of the biologic scenario in which this thesis is based on: senescence. Also the different concepts related to nanomedicine, mesoporous materials, molecular gates and drug controlled released are presented, as well as the biologic nanoparticles interaction with cells and organism and their possible therapeutic application. Next, in the second Chapter, the general objectives of this PhD thesis and the specific objectives that will be addressed in the following experimental Chapters are presented. The third Chapter recapitulates the synthesis process and the nanoparticles structural and in vitro functional characterization for controlled released in senescent cells. In this section the design of the nanodevice is presented, and the different solids that will be studied in the following Chapters are described. These solids differentiate from each other in the encapsulated cargo, as some nanoparticles are loaded with different fluorophores (for detection) and others are loaded with different therapeutic drugs. In all cases the system is functionalized with galacto-hexa-saccharides acting as molecular gates. As well in this Chapter several standard characterization techniques are described, such as X ray diffraction, electronic transmission microscopy, etc. After the full characterization of the nanoparticles set, and once the correct behaviour of the molecular gate has been already validated in presence of the external stimuli of β-galactosidase, the next step consists of the study of the nanosystem in both cellular and murine models of different senescence-related diseases. Therefore, the fourth Chapter describes how nanoparticles loaded with the fluorophore rhodamine B are able to preferentially release their cargo in senescent cells, in cell cultures and also in in vivo mouse model. Then a cancer model is presented, in which the cytotoxic drug encapsulated in the nanoparticles – specifically, doxorubicin – gets the targeted tumoral cells in which previously senescence has been induced by palbociclib, and contributes to tumour regression. This cytotoxic nanoparticles validation is also described in a pulmonary fibrosis model, where nanoparticles get and selectively eliminate senescent cells that are accumulated as consequence of the disease, achieving a pulmonary function recovery. Moreover, in both models it is also demonstrated that the encapsulation can reduce doxorubicin secondary effects such as cardiotoxicity. In this Chapter not only a nanotherapy-based strategy that could be used as treatment to selectively eliminate senescent cells is presented, but also a versatile system that could be used for clinic image diagnosis by contrast agents’ encapsulation is described. Based on the obtained results in melanoma and pulmonary fibrosis models, the fifth Chapter presents the combination of senogenesis (senescence induction by palbociclib) and targeted nano-formulated senolysis in an orthotopic triple negative breast cancer model. Senescence-specific nanoparticles are loaded in this case with the senolytic drug navitoclax, which clinical used is not approved because of the systemic toxicity that causes in the organism. In this work it has been demonstrated that palbociclib is able to induce senescence in a triple negative breast cancer model also negative for the androgen receptor, a new subgroup that had not been previously described as sensitive to this drug. The combination of senescence induction and subsequent encapsulated navitoclax treatment shows an improved antitumoral efficacy, as well as a metastasis reduction and a diminished systemic toxicity related to the senolytic drug. The mouse model that has been used is highly aggressive and faithfully recapitulates all the human triple negative breast cancer characteristics, so the obtained results are of particular relevance in terms of clinical translation. Considering that the main aim of this thesis project is the development of new strategies for senescent cells elimination, and basing on combinatory chemistry, the sixth Chapter focuses on the screening of a hexapeptides library for new senolytic compounds discovery. The screening has led to the identification of two peptides with in vitro senolytic activity in the human melanoma cell line SK-MEL103. Studies with both compounds are still on-going, in order to investigate their effect in other cellular models and their molecular target. This two promising hexapeptides may allow the future elimination of senescent cells in age-related diseases, or in patients that have been treated with senescence-inducing chemotherapy. Finally, the principal conclusions from the studies with this set of nanoparticles in the different cellular and murine models, as well as the general conclusions from this PhD thesis, are presented in Chapter seven. Today, and because of population aging, there is a big economical interest in developing new drugs for aged patients or patients with age-related diseases, such as cancer. The main conclusion proposes that the development of mesoporous silica nanoparticles for controlled drug release applications can be a new high potential strategy in the field of senescence-related diseases, and it is expected that the obtained results could be the basis for the design of new smart nanomaterials targeting both detection and treatment of this diseases. / [CA] La present tesi doctoral, titulada “Desenvolupament de nous nanodispositius terapèutics aplicats al tractament de malalties relacionades amb processos de senescència”, es centra en el disseny, preparació, caracterització i avaluació funcional (tant in vitro com a in vivo en diferents models cel·lulars i murins) d’un conjunt de nanomaterials híbrids orgànic-inorgànics, basat en nanopartícules mesoporoses de sílice que porten per càrrega molècules fluorescents o terapèutiques i que estan funcionalitzades amb galacto-sacàrids. Estos galactosacàrids actuen com portes moleculars, i són els responsables de controlar la alliberació de les molècules encapsulades de manera selectiva en cèl·lules senescents. En el primer Capítol, corresponent a la Introducció, es presenta l’escenari biològic sobre el qual es basa aquesta tesi, la senescència. També es presenten els diferents conceptes relacionats amb la nanomedicina, els materials mesoporosos, les portes moleculars i la alliberació controlada de fàrmacs, així com la interacció de les nanopartícules amb les cèl·lules i l’organisme i la seua possible aplicació com a teràpia. A continuació, en el segon Capítol, s’exposen els objectius generals de la present tesi doctoral així com els objectius concrets que s’abordaran en els diferents Capítols experimentals. El tercer Capítol recull el procés de síntesis i de caracterització estructural i funcional in vitro de les nanopartícules per alliberació controlada en cèl·lules senescents. En este apartat es presenta el disseny del nanodispositiu i es descriuen els diferents sòlids amb els que es treballa en la resta de Capítols. La diferència entre ells radica en la càrrega encapsulada, ja que es preparen nanopartícules carregades amb diferents fluoròfors (per a fins de detecció) i nanopartícules carregades amb diferents fàrmacs (per a fins terapèutics). En tots els casos el sistema està funcionalitzat amb un galacto-hexa-sacàrid que actua com a porta molecular. Es descriuen a més les diferents tècniques de caracterització estàndard, com estudis de difracció de raigs X, microscòpia de transmissió electrònica, etc. Una vegada caracteritzats els diferents sòlids, i havent-se validat el correcte funcionament de la porta molecular en presència de l’estímul de β-galactosidasa, es procedeix a estudiar el comportament del sistema en models tant cel·lulars com murins de diferents malalties relacionades amb processos de senescència. Així dons, en el quart Capítol es descriu en primer lloc com el sistema carregat amb el fluoròfor rodamina B es capaç d’alliberar de manera preferencial la seua càrrega en cèl·lules senescents, tant en cultiu cel·lular com en model in vivo de ratolí. A continuació es presenta un model de càncer en el que el fàrmac citotòxic encapsulat en les nanopartícules – concretament la doxorrubicina – arriba a les cèl·lules tumorals diana en les que prèviament s’ha induït senescència amb palbociclib i contribueix a la regressió del tumor. També es descriu la validació d’estes nanopartícules citotòxiques en un model de fibrosis pulmonar, en el que es demostra que el sistema arriba i elimina selectivament les cèl·lules senescents que s’acumulen com a conseqüència de la malaltia, aconseguint així restaurar la funció pulmonar. En ambos models es demostra a més que la encapsulació aconsegueix reduir els efectes secundaris de la doxorrubicina, entre els que cap destacar la cardiotoxicitat. Per tant en aquest Capítol no sols es presenta una estratègia basada en nanoterapia que podria utilitzar-se com a tractament per a eliminar de manera selectiva cèl·lules senescents, sino que també es descriu un sistema versàtil que podria utilitzar-se per a diagnòstic per imatge clínica encapsulant traçadors o agents de contrast. En base als resultats obtinguts en els models de melanoma i de fibrosis pulmonar, en el quint Capítol es descriu la combinació de senogènesis (inducció de senescència amb palbociclib) i senolisis dirigida mitjançant nano-formulació en un model ortotòpic de càncer de mama triple negatiu. Les nanopartícules específiques per a cèl·lules senescents estan carregades en este cas amb el fàrmac senolític navitoclax, l’ús del qual en clínica actualment no està aprovat degut als efectes secundaris que provoca en l’organisme. En aquest treball s’ha vist que el fàrmac palbociclib es capaç d’induir senescència en un model de càncer de mama triple negatiu i negatiu per al receptor d’andrògens, un subgrup per al qual fins ara no s’havia descrit sensibilitat. La combinació de la inducció de senescència amb el posterior tractament amb navitoclax encapsulat en el nanosistema ha demostrat millorar la eficàcia antitumoral, així com reduir les metàstasis associades a aquest tipus de càncer i disminuir la toxicitat sistèmica vinculada al fàrmac senolític. El model de ratolí amb el que s’ha treballat és altament agressiu i recapitula totes les característiques del càncer de mama triple negatiu humà, per tant els resultats obtinguts són de particular rellevància en termes de translació a clínica. Considerant que el fi últim d’este projecte de tesi es el desenvolupament d’estratègies per a eliminar cèl·lules senescents, en base a la química combinatòria en el sext Capítol es descriu el garbellat d’una quimioteca d’hexapèptids per al descobriment de nous compostos senolítics. Com a resultat del garbellat s’han identificat dos pèptids que han demostrat tindre activitat senolítica in vitro en la línia cel·lular de melanoma humà SK-MEL-103. El treball amb els dos compostos segueix en marxa i es continua investigant el seu efecte en altres models cel·lulars així com la seua diana d’acció, ja que el desenvolupament d’estos dos hexapèptids prometedors podria arribar a permetre en un futur la eliminació de cèl·lules senescents, tant en processos de malaltia lligada a envelliment com en pacients sotmesos a tractaments de quimioteràpia que indueixen senescència. Per últim, en el Capítol set es resumeixen les conclusions principals que s’extrauen dels estudis amb el conjunt de nanopartícules en els diferents models tant cel·lulars com murins, així com les conclusions generals extretes del desenvolupament d’aquesta tesi doctoral. En l’actualitat i degut al envelliment poblacional, existeix un gran interès econòmic per el desenvolupament de nous fàrmacs que milloren la qualitat de vida en pacients d’edat avançada o amb patologies relacionades amb l’edat, com és el càncer. La conclusió principal de la tesi planteja que el desenvolupament de materials mesoporosos de sílice per a la alliberació controlada de fàrmacs es presenta com una nova estratègia amb gran potencial en el camp de les malalties relacionades amb processos de senescència, i s’espera que els resultats obtinguts servisquen de base per al disseny de nous nanomaterials intel·ligents dirigits tant a la detecció com al tractament de dites malalties. / Galiana Guillem, I. (2020). Desarrollo de nuevos nanodispositivos terapéuticos aplicados al tratamiento de enfermedades relacionadas con procesos de senescencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/151950

[ES] La presente tesis doctoral titulada "La terapia senolítica como nuevo enfoque terapéutico para la prevención de la cardiotoxicidad inducida por la doxorrubicina" se centra en explorar la eliminación de células senescentes (senolisis) in vitro e in vivo mediante la administración del fármaco senolítico, navitoclax, como opción terapéutica para prevenir la cardiotoxicidad asociada al tratamiento antitumoral con doxorrubicina. La exposición a doxorrubicina afecta gravemente a la población de células cardíacas tanto en ratones como en corazones humanos al inducir senescencia prematura y navitoclax es uno de los senolíticos más potentes y ampliamente conocido en el campo de la senescencia celular pero su administración está asociada a la aparición de efectos adversos, principalmente trombocitopenia. Con el objetivo de mejorar el perfil terapéutico del fármaco, se han desarrollado dos estrategias específicamente dirigidas a células senescentes que incluyen la encapsulación y el desarrollo de un profármaco basado en navitoclax. En la primera sección experimental, abordamos la inducción de senescencia en un modelo in vitro de cardiomiocitos y evaluamos la terapia senolítica como estrategia terapéutica. Desarrollamos y caracterizamos, así mismo, las nanopartículas y la prodroga basada en navitoclax. Este nanodispositivo senolítico se basa en MSNs cargadas con navitoclax y funcionalizadas con un hexa-galacto-oligosacárido (galactán). Por su parte, la prodroga se obtiene tras la conjugación del navitoclax a una molécula de galactosa acetilada. En ambos casos, el mecanismo de la terapia dirigida radica en la presencia de la enzima lisosomal ß-galactosidasa, la cual presenta mayor expresión en las células senescentes. Al entrar en el lisosoma de células senescentes, los enlaces glicosídicos se hidrolizan por acción de la enzima, liberando el fármaco para su función. Los resultados muestran un aumento del efecto terapéutico del fármaco libre. A continuación, ponemos a punto un modelo murino de cardiotoxicidad donde demostramos que la administración sistémica de doxorrubicina induce la expresión de marcadores de cardiotoxicidad y senescencia en el corazón de ratones tratados y contribuye al deterioro de la función cardíaca de los animales seguido por ecografía. En este modelo preclínico, el tratamiento combinado de doxorrubicina con el senolítico navitoclax, en las diferentes formulaciones descritas, conduce a la disminución significativa de los marcadores de senescencia y cardiotoxicidad junto con el restablecimiento de la función cardíaca y, se observa, de manera similar con las tres estrategias mencionadas: fármaco libre, fármaco encapsulado y fármaco en formulación de prodroga. Los resultados científicos presentados en esta tesis resaltan el papel de la senescencia en la progresión de cardiotoxicidad por la administración de doxorrubicina y se concluye que los sistemas senolíticos aquí evaluados podrían ser una herramienta importante para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas en el campo de la prevención de efectos secundarios asociados a terapia. / [CA] La present tesi doctoral titulada "La teràpia senolítica com a nou enfocament terapèutic per a la prevenció de la cardiotoxicitat induïda per la doxorrubicina" se centra en explorar l'eliminació de cèl·lules senescents (senolisis) in vitro i in vivo mitjançant l'administració del fàrmac senolític, navitoclax, com a opció terapèutica per a previndre la cardiotoxicitat associada al tractament antitumoral amb doxorrubicina. L'exposició a doxorrubicina afecta greument a la població de cèl·lules cardíaques tant en ratolins com en cors humans en induir senescència prematura y navitoclax és un dels senolítics més potents i àmpliament conegut en el camp de la senescència cel·lular però la seua administració està associada a l'aparició d'efectes adversos, principalment trombocitopenia. Amb l'objectiu de millorar el perfil terapèutic del fàrmac, s'han desenvolupat dues estratègies específicament dirigides a cèl·lules senescents que inclouen l'encapsulació i el desenvolupament d'un profàrmac basat en navitoclax. En la primera secció experimental, abordem la inducció de senescència en un model in vitro de cardiomiòcits i avaluem la teràpia senolítica com a estratègia terapèutica. Desenvolupem i caracteritzem, així mateix, les nanopartícules i la prodroga basada en navitoclax. Aquest nanodispositiu senolític es basa en MSNs carregades amb navitoclax i modificades amb un hexa-galacto-oligosacàrid (galactán). Per part seua, la prodroga s'obté després de la conjugació del navitoclax a una molècula de galactosa acetilada. En tots dos casos, el mecanisme de la teràpia dirigida radica en la presència de l'enzim lisosòmic ß-galactosidasa, la qual presenta major expressió en les cèl·lules senescents. En entrar en el lisosoma de cèl·lules senescents, els enllaços glicosídics s'hidrolitzen per acció de l'enzim, alliberant el fàrmac per a la seua funció. Els resultats mostren un augment de l'efecte terapèutic del fàrmac lliure. A continuació, posem a punt un model de ratolí on vam demostrar que l'administració sistèmica de doxorrubicina indueix l'expressió de marcadors de cardiotoxicitat i senescència en el cor de ratolins tractats i contribueix a la deterioració de la funció cardíaca dels animals seguit per ecografia. En aquest model preclínic, el tractament combinat de doxorrubicina amb el senolític navitoclax, en les diferents formulacions descrites, condueix a la disminució significativa dels marcadors de senescència i cardiotoxicitat juntament amb el restabliment de la funció cardíaca i, s'observa, de manera similar amb les tres estratègies esmentades: fàrmac lliure, fàrmac encapsulat i fàrmac en formulació de prodroga. Els resultats científics presentats en aquesta tesi ressalten el paper de la senescència en la progressió de cardiotoxicitat per l'administració de doxorrubicina i es conclou que els sistemes senolítics ací avaluats podrien ser una eina important per al desenvolupament de noves estratègies terapèutiques en el camp de la prevenció d'efectes secundaris associats a teràpia. / [EN] The present PhD thesis entitled " Pharmacological senolysis as a new therapeutic approach for the prevention of doxorubicin-induced cardiotoxicity" focuses on exploring the elimination of senescent cells (senolysis) in vitro and in vivo by administration of the senolytic drug, navitoclax, as a therapeutic option to prevent cardiotoxicity associated with antitumor treatment with doxorubicin. Doxorubicin exposure severely affects the cardiac cell population in both mouse and human hearts by inducing premature senescence and navitoclax is one of the most potent and widely known senolytics in the field of cellular senescence, but its administration is associated with the occurrence of adverse effects, mainly thrombocytopenia. In the first experimental section, we addressed the induction of senescence in an in vitro cardiomyocyte model and evaluated senolytic therapy as a therapeutic strategy. We also developed and characterized the nanoparticles targeting senescent cells and the navitoclax-based prodrug. The senolytic nanodevice is based on MSNs loaded with navitoclax and functionalized with a hexa-galacto-oligosaccharide (galactan). The prodrug is obtained after conjugation of navitoclax to an acetylated galactose molecule. In both cases, the mechanism of targeted therapy lies in the presence of the lysosomal enzyme ß-galactosidase, which is highly expressed in senescent cells. Upon entering the lysosome of senescent cells, the glycosidic bonds are hydrolyzed by the action of the enzyme, releasing the drug. The results show an increase in the therapeutic effect of the free drug. Next, we developed a murine model of cardiotoxicity in which we demonstrated that systemic administration of doxorubicin induces the expression of markers of cardiotoxicity and senescence in the heart of treated mice and contributes to the deterioration of the cardiac function of the animals followed by echocardiography. In this preclinical model, the combined treatment of doxorubicin with the senolytic navitoclax, in the different formulations described above, leads to significant decrease in senescence and cardiotoxicity markers along with restoration of cardiac function. Similar results were observed with the three strategies mentioned: free drug, encapsulated drug, and prodrug formulation. The scientific results presented in this thesis highlight the role of senescence in the progression of cardiotoxicity by doxorubicin administration and it is concluded that the senolytic systems evaluated here could be an important tool for the development of new therapeutic strategies in the field of prevention of therapy-associated side effects and represent an alternative to the limitations of current treatments. / Lérida Viso, A. (2023). Pharmacological Senolysis as a New Therapeutic Approach for the Prevention of Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194709

No description available.

La ?-oxidación es un proceso metabólico esencial en las células eucarióticas. Tradicionalmente, esta ruta catabólica ha sido considerada en plantas como la vía principal de degradación de ácidos grasos en las células. Sin embargo, en los últimos años, la ?-oxidación de plantas está siendo objeto de un gran interés científico por su implicación en funciones relacionadas con el desarrollo y la defensa. En este contexto, aunque en estudios bioquímicos previos se había propuesto la participación de reacciones de -oxidación en la biosíntesis de ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA), moléculas señalizadoras clave en las respuestas de defensa de plantas frente a patógenos y herida, no se había descrito la implicación de ningún enzima de ?-oxidación hasta la realización de este trabajo. De todos los pasos enzimáticos implicados en esta ruta, la familia de las 3-cetoacil-CoA tiolasas (KAT) son las enzimas y genes menos estudiados. Este trabajo se ha centrado en la caracterización molecular y funcional de los distintos genes que codifican proteínas KAT de Arabidopsis, principalmente del gen KAT2 que codifica la proteína con la función KAT mayoritaria en ?-oxidación en Arabidopsis. Para determinar las posibles funciones del gen KAT2 en procesos relacionados con el desarrollo y con la defensa de las plantas, se generaron plantas transgénicas con pérdida o ganancia de función del gen y otras donde la secuencia promotora de KAT2 se fusionó a genes delatores, las cuales permitieron caracterizar en mayor profundidad el patrón de expresión de este gen en Arabidopsis. Los análisis de expresión realizados demostraron que la herida activa transcripcionalmente genes de -oxidación con un patrón de inducción específico. Concretamente, el gen KAT2 aumentó su expresión a través de una vía de señalización independiente de la señalización mediada por JA y posiblemente dependiente de ácido abcísico. Además, plantas transgénicas con una expresión reducida del gen KAT2 mostrar / Castillo López Del Toro, MC. (2008). Función del gen 3-cetoacil-CoA tiolasa 2 (KAT2) en defensa y desarrollo. Participación de los peroxisomas en las respuestas a herida en Arabidopsis thaliana [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3783

[ES] Esta tesis doctoral titulada "Evaluación preclínica de estrategias basadas en la senescencia para mejorar la terapia contra el cáncer" se centra en explotar la senescencia como opción terapéutica en los tratamientos contra el cáncer mediante el diseño, la síntesis y la evaluación in vitro e in vivo de varios nanodispositivos y profármacos, así como la identificación de un nuevo fármaco senolítico. En el primer capítulo experimental evaluamos el efecto negativo de la senescencia endotelial en el contexto tumoral y la consecuencia de su eliminación mediante el uso del senolítico navitoclax. Comprobamos que el tratamiento sistémico con palbociclib en un modelo ortotópico de cáncer de mama en ratones induce senescencia en las células endoteliales vasculares, generando un endotelio alterado funcionalmente que favorece la migración de células cancerosas. La recuperación de la funcionalidad endotelial se consigue con una estrategia terapéutica que, tras la inducción de senescencia con palbociclib, elimina las células senescentes (senólisis) con la nanopartícula (NP(nav)-Gal). En el modelo preclínico, el tratamiento combinado de palbociclib con NP(nav)-Gal disminuyó la senescencia endotelial en venas, así como los nódulos metastásicos en los pulmones. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, el capítulo dos se describe una estrategia terapéutica en dos pasos similar a la anterior para cáncer de mama triple negativo. En este caso se emplea un modelo de ratón implantado con xenoinjertos humanos de este tipo de cáncer para evaluar el efecto de la terapia combinada de palbociclib y navitoclax. Para superar los efectos secundarios del tratamiento con navitoclax (principalmente trombocitopenia), evaluamos el efecto del profármaco nav-Gal. La senescencia inducida por la terapia con palbociclib, seguida de una terapia adyuvante con navitoclax o nav-Gal, provoca la eliminación sinérgica de las células senescentes tumorales y la reducción del crecimiento tumoral y de la metástasis pulmonar en el modelo utilizado de ratones con xenoinjertos de cáncer de mama humano agresivo. El capítulo tres se centra en el diseño y el desarrollo de un nuevo sistema de comunicación de nanopartículas por estigmergía para mejorar la terapia tumoral en el cáncer de mama. La comunicación de nanopartículas por estigmergía consiste en un sistema secuencial de dos nanopartículas en la que la primera modifica el entorno permitiendo que la segunda nanopartícula pueda actuar. Para ello, nos basamos de nuevo en una terapia en dos pasos, siendo el primer paso la inducción de senescencia con palbociclib en las células tumores y el segundo su posterior eliminación con navitoclax. Con este objetivo, se prepararon dos nanodispositivos: el primer nanodispositivo (NP(palbo)PEG-MUC1) se cargó con palbociclib y se funcionalizó con un aptámero dirigido a la proteína de superficie MUC1, frecuentemente sobreexpresada en las células tumorales de mama; para el segundo nanodispositivo se empleó la nanopartícula senolítica NP(nav)-Gal. Cuando ambas nanopartículas se administraron secuencialmente se consiguió un efecto aumentado, retrasando el crecimiento tumoral y reduciendo las metástasis en pulmón en el modelo descrito previamente de ratones con xenoinjerto hTNBC. En el último capítulo identificamos un nuevo agente senolítico (H14) que puede eliminar a las células tumorales senescentes de melanoma con una eficacia y seguridad óptima in vivo. Para ello, se realizó un cribado de una biblioteca combinatoria de hexapéptidos de D-aminoácidos en células senescentes de melanoma SK-Mel-103, en las que la inducción de la senescencia se había producido mediante el tratamiento con palbociclib. El tratamiento combinado de palbociclib y el hexapéptido H14 logró una mejora en la eliminación de células tumorales senescentes in vivo, así como en la reducción del crecimiento tumoral, alcanzando efectos similares al tratamiento combinado de palbociclib con navitoclax. / [CA] Aquesta tesi doctoral titulada "Avaluació preclínica d'estratègies basades en la senescència per millorar la teràpia contra el càncer" se centra a explotar la senescència com a opció terapèutica en els tractaments contra el càncer mitjançant el disseny, la síntesi i l'avaluació in vitro i in vivo diversos nanodispositius i profàrmacs, així com la identificació d'un nou fàrmac senolític. Al primer capítol experimental avaluem l'efecte negatiu de la senescència endotelial en el context tumoral i la conseqüència de la seva eliminació mitjançant l'ús del senolític navitoclax. Comprovem que el tractament sistèmic amb palbociclib en un model ortotòpic de càncer de mama en ratolins indueix senescència a les cèl·lules endotelials vasculars, generant un endoteli alterat funcionalment que afavoreix la migració de cèl·lules canceroses. La recuperació de la funcionalitat endotelial s'aconsegueix amb una estratègia terapèutica que, després de la inducció de senescència amb palbociclib, elimina les cèl·lules senescents (senòlisi) amb la nanopartícula (NP(nav)-Gal). En el model preclínic, el tractament combinat de palbociclib amb NP(nav)-Gal va disminuir la senescència endotelial en venes, així com els nòduls metastàsics als pulmons. Tenint en compte els resultats obtinguts, el capítol dos es descriu una estratègia terapèutica en dos passos similar a l'anterior per al càncer de mama triple negatiu. En aquest cas es fa servir un model de ratolí implantat amb xenoempelts humans d'aquest tipus de càncer per avaluar l'efecte de la teràpia combinada de palbociclib i navitoclax. Per superar els efectes secundaris del tractament amb navitoclax (principalment trombocitopènia), avaluem l'efecte del profàrmac nav-Gal. La senescència induïda per la teràpia amb palbociclib, seguida d'una teràpia adjuvant amb navitoclax o nav-Gal, provoca l'eliminació sinèrgica de les cèl·lules senescents tumorals i la reducció del creixement tumoral i de la metàstasi pulmonar en el model utilitzat de ratolins amb xenoempelts de càncer de mama humà agressiu. El capítol tres se centra en el disseny i desenvolupament d'un nou sistema de comunicació de nanopartícules per estigmergia per millorar la teràpia tumoral al càncer de mama. La comunicació de nanopartícules per estigmergia consisteix en un sistema seqüencial de dues nanopartícules on la primera modifica l'entorn permetent que la segona nanopartícula pugui actuar. Per això, ens basem de nou en una teràpia en dos passos, sent el primer pas la inducció de senescència amb palbociclib a les cèl·lules tumors i el segon la posterior eliminació amb navitoclax. Amb aquest objectiu, es van preparar dos nanodispositius: el primer nanodispositiu (NP(palbo)PEG-MUC1) es va carregar amb palbociclib i es va funcionalitzar amb un aptàmer dirigit a la proteïna de superfície MUC1, freqüentment sobreexpressada a les cèl·lules tumorals de mama; per al segon nanodispositiu es va emprar la nanopartícula senolítica NP(nav)-Gal. Quan ambdues nanopartícules es van administrar seqüencialment es va aconseguir un efecte augmentat, endarrerint el creixement tumoral i reduint les metàstasis en pulmó en el model descrit prèviament de ratolins amb xenoempelt hTNBC. A l'últim capítol identifiquem un nou agent senolític (H14) que pot eliminar les cèl·lules tumorals senescents de melanoma amb una eficàcia i seguretat òptima in vivo. Per fer-ho, es va realitzar un cribratge d'una biblioteca combinatòria d'hexapèptids de D-aminoàcids en cèl·lules senescents de melanoma SK-Mel-103, on la inducció de la senescència s'havia produït mitjançant el tractament amb palbociclib. El tractament combinat de palbociclib i l'hexapèptid H14 va aconseguir una millora en l'eliminació de cèl·lules tumorals senescents in vivo, així com en la reducció del creixement tumoral, aconseguint efectes similars al tractament combinat de palbociclib amb navitoclax. / [EN] This PhD thesis entitled "Preclinical evaluation of senescence-based strategies to improve cancer therapy" focuses on exploiting senescence as a therapeutic option in cancer treatments through design, synthesis and in vitro and in vivo evaluation. of several nanodevices and prodrugs, as well as the identification of a new senolytic drug. In the first experimental chapter we evaluated the negative effect of endothelial senescence in the tumor context and the consequence of its elimination through the use of the senolytic navitoclax. We found that systemic treatment with palbociclib in an orthotopic model of breast cancer in mice induces senescence in vascular endothelial cells, generating a altered endothelium that favors the migration of cancer cells. Recovery of endothelial functionality was achieved, after palbociclib-senescence induction, by removal of senescent cells (senolysis) with navitoclax-loaded nanoparticles (NP(nav)-Gal). In a preclinical model, the combined treatment of palbociclib with NP(nav)-Gal decreased endothelial senescence in veins as well as in metastatic nodules in the lungs. Taking into account the results obtained, chapter two describes a similar therapeutic strategy for triple-negative breast cancer. In this case, a human xenograft mice model was employed to evaluate the effect of combined therapy of palbociclib plus navitoclax. To overcome the side effects of navitoclax treatment (mainly thrombocytopenia), we evaluated the effect of the prodrug nav-Gal. Palbociclib therapy-induced senescence, followed by adjuvant navitoclax or nav-Gal therapy, resulted in synergistic clearance of senescent tumor cells and reduction of tumor growth and lung metastasis in the xenograft mice model of aggressive human TNBC. Chapter three focuses on the design and development of a new stigmergy nanoparticle communication system to improve tumor therapy in breast cancer. The communication of nanoparticles by stigmergy consists of a sequential system of two nanoparticles in which the first modifies the environment allowing the second nanoparticle to act. To do this, we again rely on a two-step therapy, the first step being the induction of senescence with palbociclib in tumor cells and the second its subsequent elimination with navitoclax. To this end, two nanodevices were prepared: the first nanodevice (NP(palbo)PEG-MUC1) was loaded with palbociclib and functionalized with an aptamer targeting the surface protein MUC1, frequently overexpressed in breast tumor cells; for the second nanodevice, the senolytic nanoparticle NP(nav)-Gal was used. When both nanoparticles were administered sequentially, an increased effect was achieved, delaying tumor growth and reducing lung metastases in the previously described model of hTNBC xenograft mice. In the last chapter we identified a new senolytic agent (H14) that can kill senescent melanoma tumor cells with optimal efficacy and safety in vivo. For this, a combinatorial library of D-amino acid hexapeptides was screened in senescent SK-Mel-103 melanoma cells, in which senescence induction had occurred by treatment with palbociclib. The combined treatment of palbociclib and H14 hexapeptide achieved an improvement in the elimination of senescent tumor cells in vivo, as well as in the reduction of tumor growth, reaching similar effects to the combined treatment of palbociclib and navitoclax. Future breakthroughs in the field of cellular senescence treatment are expected. We hope that the results achieved in this PhD thesis will open new research opportunities and inspire the development of advanced strategies with smart nanodevices and prodrugs for their application in the field of cellular senescence and other different biomedical areas and in sensing and communication technologies to solve patient needs. / Estepa Fernández, A. (2022). Preclinical evaluation of senescence-based strategies to improve cancer therapy [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188845

El síndrome de Down constituye la cromosomopatía más frecuente que ocurre en uno de cada 700 a 1000 nacimientos y está causado por la trisomía completa o por una parte del cromosoma 21 humano (HSA21). Aún se desconoce cómo la presencia del cromosoma 21 extra da lugar al fenotipo característico de este síndrome. En este sentido la participación de las especies reactivas de oxígeno (ROS) ha sido propuesta como uno de los mecanismos que intervienen en la patogénesis del mismo. Dicho mecanismo se fundamenta en la sobreexpresión de al menos 16 genes del HSA21 relacionados con el metabolismo de las especies reactivas de oxígeno (ROS) y con la generación de energía mitocondrial. Uno de estos genes es el que codifica una importante enzima del sistema antioxidante celular, el gen SOD1, propuesto como potencial culpable del estrés oxidativo inusual en los individuos con SD. En condiciones normales, los ROS, producidos in vivo principalmente por la respiración aeróbica, se eliminan de la célula por la acción de las enzimas antioxidantes, superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión peroxidasa (GPx). La Cu/Zn superóxido dismutasa (SOD1) convierte el radical superóxido a peróxido de hidrógeno, el cual es eliminado por la glutatión peroxidasa y/o catalasa a agua y oxígeno. La sobreexpresión de la SOD1 puede producir un desequilibrio en la relación de las enzimas antioxidantes (SOD1, GPx y CAT) generando estrés oxidativo y podría resultar en el daño oxidativo a biomoléculas tales como ácidos grasos poliinsaturados en los lípidos de las membranas, proteínas esenciales y el DNA, ya que existe una variabilidad en los niveles de enzimas antioxidantes dentro de la población con SD, lo que puede estar relacionado con una desregulación compleja que afecte no sólo a los genes del HSA21 sino también en otros cromosomas. Así, el daño celular puede ser inducido por los ROS y asociarse a algunas de las alteraciones celulares en el SD, causando diversas patologías y conducir a un envejecimiento prematuro. Se obtuvieron 18 muestras de fibroblastos primarios fetales humanos, 9 de ellos con síndrome de Down (FT21) y 9 controles (FC), en los cuales se evaluó la disminución de la capacidad endógena antioxidante debido a la sobreexpresión de la SOD1, causando un exceso en la producción intracelular de ROS y el origen prematuro de estrés oxidativo asociado al daño oxidativo a lípidos y proteínas, así como a una disfunción mitocondrial. Se analizaron varios marcadores de senescencia celular con la finalidad de contribuir al conocimiento de un nuevo aspecto de la patología de este síndrome, el envejecimiento prematuro. Estos mecanismos fisiopatológicos podrían estar relacionados con la aparición y establecimiento de la senescencia celular prematura en los fibroblastos con trisomía del cromosoma 21 (FT21). / Down syndrome is the most common chromosomal disorder that occurs in 1 in 700 to 1,000 births and is caused by trisomy full or part of human chromosome 21 (HSA21). It is still unknown how the presence of the extra chromosome 21 results in the phenotype of this syndrome. In this sense the involvement of reactive oxygen species (ROS) has been proposed as one of the mechanisms involved in the pathogenesis of same. This mechanism is based on the overexpression of at least 16 genes related HSA21 metabolism of reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial energy generation. One of these genes encoding is an important cellular antioxidant enzyme system, the SOD1 gene, proposed as a potential culprit unusual oxidative stress in individuals with DS. Under normal conditions, the ROS produced in vivo mainly by aerobic respiration of the cells are removed by the action of antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx). The Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1) converts the superoxide radical to hydrogen peroxide, which is eliminated by glutathione peroxidase and/or catalase into water and oxygen. SOD1 overexpression can produce an imbalance in the ratio of antioxidant enzymes (SOD1, GPx and CAT) generating oxidative stress and may result in oxidative damage to biomolecules such as polyunsaturated fatty acids in the membrane lipids, proteins and essential DNA, since there is a variability in the levels of antioxidant enzymes in the DS population, which can be related to a complex deregulation affects not only Hsa21 genes but also on other chromosomes. Thus, cell damage can be induced by ROS and associated with some of the cellular changes in the DS, causing various diseases and lead to premature aging. Eighteen samples were obtained from primary human fetal fibroblasts, 9 with Down syndrome (TF21) and 9 normal (NF), which was evaluated in decreasing endogenous antioxidant capacity due to overexpression of the SOD1, causing excess in intracellular production of ROS and oxidative stress origin associated premature oxidative damage to lipids and proteins, as well as mitochondrial dysfunction. We analyzed several markers of cellular senescence in order to contribute to the knowledge of a new aspect of the pathology of this syndrome, premature aging. These pathophysiological mechanisms may be related to the emergence and development of premature cellular senescence in fibroblasts with trisomy 21 (FT21).