Aplicación biotecnológica de bacterias rizosféricas: elicitación de sistemas defensivos sistémicos en relación con la producción de compuestos con interés farmacológico y alimentario

Esta memoria se basa en la hipótesis del papel fundamental que el sistema microbiano asociado al sistema radical de las plantas tiene sobre el metabolismo vegetal y las consiguientes aplicaciones de los productos derivados del mismo. El sistema rizosférico microbiano, el microbioma rizosférico cumple un papel fundamental para que la planta consiga mejorar sus capacidades de adaptación a un ambiente cambiante. En el capítulo 2 se exponen de manera enlazadas hipótesis sucesivas que pretenden evidenciar el potencial de aplicación de las bacterias asociadas a la planta y los distintos enfoques de aplicación biotecnológicos. En primer lugar, se plantea el uso de la rizosfera como fuente de microorganismos especialmente adaptados a la interacción del sistema planta/microorganismos. Un sistema en el que la presión selectiva definida por la planta condiciona el tipo de microorganismos, su diversidad y en definitiva la estructura de las comunidades microbianas que se desarrollan en este ecosistema. Sobre la hipótesis de la capacidad de selección de microorganismos por la planta, primero se busca una planta que aporte una serie de factores de presiónselección. La planta se elige en base a criterios filogenéticos y metabólicos (metabolismo secundario muy activo). Nicotiana glauca, es una Solanacea, de la misma familia que especies con gran interés alimentario, como el tomate, Solanum lycopersicum, la patata, Solanum tuberosum o el pimiento, Capsicum annum. Se selecciona esta planta como sujeto de muestreo rizosférico, en busca de un microbioma cultivable y con aplicaciones por sus aportaciones beneficiosas en la interacción. A continuación, sobre las casi mil cepas aisladas de la rizosfera, a lo largo de dos años, en tres suelos de características muy diferentes, se realiza un ensayo previo de actividades con potencial para incidir favorablemente sobre la salud de la planta. Las cepas se seleccionan sobre la base de un screening a gran escala en el que se intenta absorber la máxima variabilidad genética de los microorganismos que se desarrollan en el sistema rizosférico de Nicotiana glauca y pasan a estudiarse por su capacidad para inducir resistencia sistémica y efectos sobre el crecimiento en plantas de tomate, especie elegida como modelo de trabajo...

Compuestos bioactivos en bebidas con capacidad antioxidante

El consumo de bebidas no alcohólicas en España está constituido principalmente, además del agua mineral, y las bebidas refrescantes, por los zumos y las bebidas estimulantes con predominio del café. Estas bebidas, especialmente los zumos de frutas y el café, son una importante fuente de compuestos bioactivos. Concretamente el café es la mayor fuente de polifenoles en la dieta española, mientras que los zumos de frutas, junto con las frutas cítricas, constituyeron el 43 % de ingesta de vitamina C de los niños españoles. En ambos tipos de bebidas, los ácidos orgánicos, además de aportar propiedades organolépticas, como la acidez al café (ácido acético), se comportan como queladores metálicos e incluso se considera al ácido quínico como un inductor antioxidante. Por estos motivos se consideró de interés abordar los siguientes objetivos y plan de trabajo. Objetivos y plan de trabajo:  Evaluación de los compuestos bioactivos presentes en las bebidas no alcohólicas seleccionadas: Cafés y zumos de frutas.  Selección y puesta en marcha de los métodos para la evaluación de la capacidad antioxidante in vitro, teniendo en cuenta la adecuación de los ensayos realizados a las muestras bajo estudio, bebidas no alcohólicas.  Evaluar la capacidad antioxidante de bebidas no alcohólicas (café y zumos).  Estudiar la bioaccesibilidad in vitro de los compuestos bioactivos del café soluble para determinar su potencial efecto antioxidante sobre el organismo, tras la ingestión de la bebida.  Comparar las bebidas que presentan alegaciones nutricionales y de propiedades saludables en su etiquetado con aquellas que no lo hacen...

Dopamine signaling is essential in cognitive process and motor performance

La dopamina es uno de los principales neurotransmisores del sistema nervioso central y desempeña un papel esencial en diferentes funciones: neuroendocrinas, motivacionales/emocionales y, especialmente, motoras y cognitivas. Las funciones de la dopamina están media-das en gran medida por la estimulación de sus principales receptores D1 (D1R) y D2 (D2R). En esta tesis hemos estudiado el papel que ambos receptores desempeñan en los procesos de apren-dizaje y memoria, así como la regulación que ejercen sobre las neuronas estriatales TH-immunoreactivas (TH-ir) y su posible implicación en la respuesta motora. Para abordar este proyecto hemos utilizado ratones knock-out para el receptor D1 (Drd1a-/-) y D2 (Drd2-/-) ya que no existen compuestos farmacológicos capaces de diferenciar eficazmente entre receptores dopaminérgicos de la misma familia. Además, para el estudio de las neuronas TH-ir realizamos lesiones con 6-OHDA a ratones que posteriormente recibieron un tratamiento crónico con L-DOPA, siendo este el mecanismo más eficaz para inducir la expresión de las neuronas TH-ir objeto de nuestro estudio. Para completar todo ello realizamos test conductuales que evalúan respuesta motora, como el test del cilindro, y diferentes tipos de aprendizaje y me-moria para los cuales utilizamos test específicos. Entre estos test se encuentran: los laberintos de Barnes y Morris para memoria espacial, evitación activa/pasiva y condicionamiento del mie-do para el aprendizaje asociativo, y el reconocimiento de objetos para la memoria de reconoci-miento...

Paralelización y mejora del proceso de conformación de haz en sistemas de apertura sintética para la generación de imagen ultrasónica en tiempo real

La ecografía es hoy en día uno de los métodos de visualización más populares para examinar el interior de cuerpos opacos. Su aplicación es especialmente significativa tanto en el campo del diagnóstico médico como en las aplicaciones de evaluación no destructiva en el ámbito industrial, donde se evalúa la integridad de un componente o una estructura. El desarrollo de sistemas ecográficos de alta calidad y con buenas prestaciones se basa en el empleo de sistemas multisensoriales conocidos como arrays que pueden estar compuestos por varias decenas de elementos. El desarrollo de estos dispositivos tiene asociada una elevada complejidad, tanto por el número de sensores y la electrónica necesaria para la adquisición paralela de señales, como por la etapa de procesamiento de los datos adquiridos que debe operar en tiempo real. Esta etapa de procesamiento de señal trabaja con un elevado flujo de datos en paralelo y desarrolla, además de la composición de imagen, otras sofisticadas técnicas de medidas sobre los datos (medida de elasticidad, flujo, etc). En este sentido, el desarrollo de nuevos sistemas de imagen con mayores prestaciones (resolución, rango dinámico, imagen 3D, etc) está fuertemente limitado por el número de canales en la apertura del array. Mientras algunos estudios se han centrado en la reducción activa de sensores (sparse arrays como ejemplo), otros se han centrado en analizar diferentes estrategias de adquisiciónn que, operando con un número reducido de canales electrónicos en paralelo, sean capaz por multiplexación emular el funcionamiento de una apertura plena. A estas últimas técnicas se las agrupa mediante el concepto de Técnicas de Apertura Sintética (SAFT). Su interés radica en que no solo son capaces de reducir los requerimientos hardware del sistema (bajo consumo, portabilidad, coste, etc) sino que además permiten dentro de cierto compromiso la mejora de la calidad de imagen respecto a los sistemas convencionales...

Papel de los esfingolípidos en las alteraciones vasculares asociadas al daño pulmonar agudo

El síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) se caracteriza por edema pulmonar y colapso alveolar que conduce a hipoxemia arterial grave. Las causas más frecuentes de SDRA son la sepsis y los traumatismos. Aunque las estrategias protectoras de soporte ventilatorio y hemodinámico han permitido mejorar el pronóstico, la mortalidad asociada se mantiene intolerablemente elevada por lo que el descubrimiento de nuevos tratamientos efectivos tendría un gran impacto en la supervivencia de los pacientes. Además, la existencia de disfunción vascular pulmonar es un factor independiente asociado a un peor pronóstico en estos pacientes. Los esfingolípidos son componentes estructurales de las membranas, que regulan la dinámica de éstas y forman parte de los microdominios de membrana denominados balsas lipídicas de membrana (“lipid rafts”). Los esfingolípidos actúan también como segundos mensajeros intracelulares implicados en la regulación de procesos celulares clave como la diferenciación, el crecimiento, la apoptosis o la inmunidad innata y adquirida. Estudios previos sugieren que la ceramida producida por la esfingomielinasa (SMasa) neutra (nSMasa) está implicada en la regulación del tono vascular pulmonar. Además, la esfingomielinasa ácida (aSMasa) se encuentra elevada en pacientes en estado crítico. Las evidencias acumuladas durante los últimos años sugieren que los esfingolípidos podrían desempeñar un papel en el SDRA. La imipramina o su análogo desipramina y el D609 son compuestos no relacionados químicamente que tienen en común su capacidad de inhibir la esfingomielinasa ácida...

Análisis de contenidos en social media: clasificación de mensajes e identificación de influyentes en el Banco Central Europeo (BCE)

Este proyecto pretende avanzar en el estado del arte de la investigación acerca de los Social Media en las áreas involucradas en aspectos como la detección de regularidades en entornos de los Social Media, la creación de modelos de crecimiento, evolución y propagación o, más en general, el descubrimiento de fenómenos interesantes en torno a la dinámica de los Social Media. Estas áreas abarcarán: La obtención de información mediante la minería del conjunto de datos procedentes de los Social Media, compuestos por contenidos, gente [datos de uso] e interacciones entre los mismos [redes sociales]. La construcción de conocimiento (modelos, métricas, etc.) a partir de la información obtenida mediante minería. El avance en la capacidad de acción en los Social Media mediante la simulación y experimentación con el conocimiento obtenido.

Efecto del tratamiento de altas presiones hidrostáticas y del almacenamiento sobre la seguridad y la calidad nutricional, sensorial y funcional de smoothies como alternativa a las bebidas mixtas comerciales

El consumidor actual, cada vez más concienciado de la estrecha relación entre la alimentación y la salud, busca alimentos mínimamente procesados, apetecibles, de fácil consumo y con propiedades funcionales. En este sentido, las bebidas refrescantes mixtas y los smoothies suponen una opción para satisfacer estas necesidades. Además, la aplicación de tecnologías de conservación alternativas a la pasteurización tradicional, entre las que destacan las altas presiones hidrostáticas, constituye una revolución en la industria alimentaria, al obtenerse productos seguros que conservan las características funcionales, nutricionales y sensoriales de los alimentos frescos. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral consiste en la evaluación del efecto de las altas presiones hidrostáticas aplicadas a smoothies elaborados con leche de vaca y leche de soja así como su modificación durante la vida comercial, bajo la premisa de tratarse de una tecnología más idónea que la tradicional pasteurización con que se procesan los zumos y las bebidas refrescantes mixtas. El fin último es alcanzar un mayor grado de conocimiento en relación a estos nuevos productos y procesos con objeto de establecer futuras guías de normalización, ya que en la actualidad el reconocimiento legal no es claro ni preciso. Previamente se lleva a cabo un estudio de mercado y caracterización de veinticuatro bebidas refrescantes mixtas comerciales a base de fruta y leche o soja como base sobre la que desarrollar las formulaciones de smoothies. Para evaluar el efecto de las altas presiones se desarrollaron dos prototipos de smoothies mixtos con productos vegetales (naranja, papaya, melón y zanahoria) por su aporte de compuestos bioactivos con elevado potencial saludable, a los que se les añadió leche de vaca o leche de soja. Las bebidas elaboradas con leche de vaca fueron sometidas a dos intensidades de presión: 450 y 600 MPa, y las formuladas con leche de soja a 550 y 650 MPa. En todos los casos el tiempo y temperatura se mantuvieron constantes: 3 minutos y 20 ºC. Para comparar el impacto del tratamiento y del almacenamiento sobre las características evaluadas, los smoothies se sometieron paralelamente a un proceso convencional de pasteurización térmica a 80 ºC durante 3 minutos. También se ha considerado el efecto del almacenamiento en refrigeración a 4 ºC a lo largo de 45 días...

Estudio del efecto de la reducción del contenido de sales nitrificantes en la calidad microbiológica y aroma de los embutidos crudos curados

Entre las diferentes técnicas que se utilizan para la conservación de la carne se encuentra el curado, método tradicional basado en el empleo de cloruro sódico conjuntamente con sales nitrificantes (nitratos y/o nitritos). Estos compuestos ejercen un importante papel como antimicrobianos y antioxidantes, y participan en la formación del color y aroma típicos de los productos curados. A pesar de todos estos efectos beneficiosos, las sales nitrificantes pueden ser precursoras de la formación de nitrosaminas, compuestos con actividad carcinogénica, teratogénica y mutagénica demostrada. Por este motivo, en los últimos años se ha planteado la posibilidad de reducir la presencia de nitratos y nitritos o incluso evitar su utilización en los productos cárnicos. Para ello es necesario llevar a cabo estudios rigurosos sobre el impacto real de la concentración de nitrificantes en estos productos, a fin de evaluar la posibilidad de disminuir las cantidades permitidas, sin que ello afecte a su seguridad y calidad sensorial. Teniendo en cuenta estos antecedentes, esta Tesis Doctoral se planteó como objetivo evaluar el efecto de la reducción de la concentración de nitrato y nitrito (hasta en un 50% de la cantidad máxima permitida actualmente) en la evolución de la microbiota habitual de los embutidos crudos curados y en el control de los principales microorganismos patógenos asociados a su consumo, así como en el perfil de compuestos volátiles responsables de su aroma...

Estudio a corto y largo plazo de la melatonina y el 5-MCA-NAT como tratamiento en la hipertensión ocular y el glaucoma

El glaucoma engloba una serie de enfermedades que se caracterizan por la pérdida progresiva de las células ganglionares de la retina y la neuropatía del nervio óptico, que desencadenan finalmente una ceguera irreversible. La elevación de la presión intraocular (PIO) aparece como el principal desencadenante de esta patología en la mayoría de los casos, ya que produce una disminución del flujo sanguíneo hacia la retina y un aumento del estrés oxidativo. La estrategia terapéutica más común implica el uso de fármacos hipotensores, a menudo combinados, asociados a efectos no deseados. En este marco, la melatonina y sus análogos, como el 5-MCA-NAT, surgen como alternativas a los fármacos ya existentes, por sus propiedades hipotensoras y antioxidantes y, en el caso del 5-MCA-NAT, por su posible acción a largo plazo. El objetivo de esta tesis es elucidar los mecanismos de la acción hipotensora aguda ya descrita para estos compuestos, determinando además el receptor y las vías de señalización implicadas en esta respuesta a corto plazo. En este mismo sentido nos proponemos confirmar la existencia de efectos hipotensores a largo plazo, analizando esta respuesta a diferentes fármacos y esclareciendo si ésta se debe a la capacidad de estos compuestos como modificadores de la expresión génica de enzimas o receptores implicados en la regulación de la PIO...

Desarrollo de metodología para estimar la calidad del músculo de merluza ("Merluccius merluccius L.") conservado en estado congelado. Aplicación de la relaxometría ₑH RMN de bajo campo

La calidad de un alimento se puede estimar en base a unos indicadores que pueden ser cuantificados mediante diferentes métodos analíticos y que suelen ser específicos para cada producto. Es deseable que los indicadores utilizados se obtengan por métodos instrumentales rápidos, no destructivos y no invasivos. La espectroscopía permite idealmente de forma no destructiva o sin tratamiento previo del producto determinar varias propiedades o compuestos simultáneamente y monitorizar sus cambios en función de los tratamientos tecnológicos al que éste ha sido sometido. Una de estas espectroscopías es la Resonancia Magnética Nuclear del protón (1H RMN) de bajo campo. Los productos de la pesca son muy perecederos por lo que es necesario aplicar frío inmediatamente para evitar su deterioro y la conservación en estado congelado es un método muy efectivo para prolongar su vida útil, ya que disminuye la velocidad de muchos procesos físico-químicos y paraliza el crecimiento microbiano. Sin embargo en función del método de congelación utilizado, el tiempo y temperatura de conservación, la especie, el procesado previo a la congelación, etc., pueden ocurrir diferentes alteraciones en el producto que se traduzcan en una pérdida de calidad pudiendo llegar al fin de su periodo de vida comercial o al rechazo por parte del consumidor...

Viabilidad tecnológica y biodisponibilidad de diferentes sales de calcio como ingredientes funcionales en productos cárnicos

La carne y los productos cárnicos son alimentos importantes de la dieta, ya que poseen compuestos de un elevado valor biológico como los aminoácidos, vitaminas, principalmente del grupo B y minerales como el hierro, zinc y fósforo. Sin embargo, durante los últimos años, se han relacionado con algunas enfermedades como las cardiovasculares y la obesidad. Este hecho ha contribuido a un descenso de su consumo y se han convertido en objetivo de científicos e industrias cárnicas para transformarlos en nuevos productos de acuerdo con las recomendaciones nutricionales. Por ello se han desarrollado productos cárnicos funcionales mediante el empleo de diferentes estrategias, como la incorporación de compuestos bioactivos beneficiosos para la salud. Entre ellos caben destacar diferentes tipos de fibra, polifenoles, ácidos grasos insaturados, probióticos, vitaminas o minerales. El calcio es uno de los minerales de mayor importancia en el organismo ya que es un componente estructural esencial en huesos y dientes y forma parte de diferentes procesos fisiológicos como la contracción muscular, la coagulación sanguínea, la trasmisión nerviosa y la permeabilidad celular. Su deficiencia se ha asociado con enfermedades como la osteoporosis y la hipertensión arterial. Por ello, las autoridades sanitarias recomiendan una ingesta diaria (IDR) de calcio de 1000 mg para adultos de una edad comprendida entre los 19 y 50 años (Institute of Medicine, 2010) o de 800 mg (Directiva 2008/100/CE), independientemente de la edad de los individuos...

Verdigrís, pigmento histórico de cobre: estudio de su composición y color a partir de reproducciones de antiguas recetas

Bajo la denominación del verdigrís se incluye una amplia variedad de pigmento de origen sintético cuyo color puede ser verde, verde-azulado o incluso azul. Su proceso de obtención se basa en la corrosión del cobre o sus aleaciones provocada por la acción del ácido acético contenido en el vinagre o por la acción de cloruros (cloruro sódico o cloruro amónico). Ha sido uno de los pigmentos más importantes de la historia y ha sido profusamente utilizado por artistas de todas las épocas y escuelas pictóricas. Sus procesos de obtención se conocen desde la antigüedad clásica, y aparecen recogidos en textos de aquella época y en muchos otros de la época medieval y de los siglos XVI al XIX. Incluso existen patentes de invención de los siglos XIX y XX relacionadas con su obtención y con la propuesta de sistemas para mejorar su producción. Una peculiaridad de este pigmento es su solubilidad en agua, por lo que también ha sido utilizado enla elaboración de tintas que han sido profusamente utilizadas para la elaboración de planos y mapas; en este tipo de usos eran utilizadas para representar las zonas de vegetación o de agua (ríos, lagos, zonas de costa) Son numerosas las investigaciones que se han realizado en torno a este pigmento. Muchas de ellas han estado dirigidas a esclarecer su composición química y aunque son de indudable interés, estas aportaciones no resultan suficientes. La principal razón es que se trata de un pigmento que puede obedecer a una amplia variedad de composiciones; a este respecto han sido identificadas diferentes hidroxiacetatos de cobre(II) hidratados, hidroxicloruros de cobre(II) y acetato de cobre(II) hidratado, entre otros compuestos...

Diseño, validación e implementación de una herramienta para la identificación de metabolitos

La Metabolómica es una sub-área de la biología de sistemas que tiene como objetivo el estudio de las moléculas de pequeño tamaño (normalmente <1000 Da) llamadas metabolitos. Los metabolitos son el resultado de las reacciones químicas que concurren en una célula y que revelan información acerca del estado del organismo en el que se encuentran. La parte computacional de un análisis metabolómico comienza con la identifcación de los compuestos químicos (metabolitos) correspondientes con las masas obtenidas mediante espectrografía de masas, y se lleva a cabo mediante búsquedas manuales en múltiples bases de datos de metabolitos. El proceso de identificación requiere del análisis de cada una de las masas detectadas en el espectrómetro junto a datos que ofrece la espectrometría, como es la abundancia de cada una de las masas o los tiempos de retención. Este proceso es tedioso y consume una gran cantidad de tiempo del químico analítico, pues debe buscarse la información base de datos a base de datos e ir cruzando los datos de cada una de las búsquedas hasta obtener una lista de resultados formada por los metabolitos presentes en la muestra a analizar. El objetivo de este proyecto es desarrollar una herramienta web que simplifque y automatice la búsqueda e identifcación de metabolitos. Para ello se ha construido una herramienta capaz de integrar y buscar automáticamente información de los metabolitos en múltiples bases de datos metabolómicas. Esto ha requerido unifcar los compuestos entre las diferentes bases de datos cuando había sufciente información para asegurar que los compuestos provenientes de varias fuentes de datos eran realmente el mismo. Además, en este proceso de búsqueda se tiene en cuenta conocimiento sobre las reacciones químicas que pueden alterar la masa del metabolito registrada por el espectrómetro de masas, como la formación de aductos y multímeros.

El cuerpo y el mundo: el motivo del microcosmos en el neoplatonismo judío medieval (al-Andalus, siglos XI-XII)

En este trabajo estudio un conjunto de tratados filosóficos, de corte neoplatónico, compuestos en al-Andalus en los siglos XI y XII que presentan el motivo del microcosmos: la idea de que el hombre es una representación a pequeña escala del mundo, y el mundo, una representación a gran escala del hombre. He identificado cinco textos neoplatónicos judíos que tratan de esta doctrina en gran detalle: Fons Vitae (que solo se conserva en versiones latina y hebrea, pero que originalmente llevaba el título árabe Yanbū> 'l-úayāh) y La corrección de los caracteres (Kitāb i§lāú al-akhlāq) de Salomón ibn Gabirol; Los deberes de los corazones (Al-hidāja ilā farā’id al-qulūb) de Baúya ibn Paquda; el anónimo tratado sobre el alma conocido como Kitāb ma>ānī al-nafs, que fue atribuido pseudepigráficamente a Baúya ibn Paquda; y El microcosmos (que solo se conserva en traducción hebrea, bajo el título de Sefer ha->olam ha-qa‹an, pero que fue muy probablemente compuesto en árabe), de Yosef ibn êaddiq. En mi examen de este conjunto de obras, dedico especial atención al contexto cultural islamicado (empleo el término acuñado por Marshall Hodgson) en el que fueron producidas. Todas estas obras fueron compuestas originalmente en lengua árabe o judeoárabe, y son producto de la cultura islamicada andalusí; por ello, haré a lo largo de mi exposición referencias frecuentes al motivo del microcosmos en el pensamiento árabe medieval, y a las corrientes filosóficas, intelectuales, y religiosas que conformaron el mundo en el que los filósofos judíos andalusíes vivieron y trabajaron...