Studio del network metabolico umano: modelli e applicazioni.

Il lavoro di tesi si basa sull'analisi del database pubblico ReconX, il quale costituisce lo stato dell'arte della ricostruzione in silico del metabolismo umano. Il modello che se ne può estrarre è stato impiegato per simulazioni di metabolismo cellulare in condizioni di ossigeno variabile, valutando l'impatto della carenza di ossigeno sulle reazioni e su i pathways metabolici. Le tecniche impiegate appartengono alla systems biology e sono di tipo bioinformatico e riguardano flux balance analysis e flux variability analysis. I risultati trovati vengono quindi confrontati con la letteratura di settore. E' stato inoltre possibile estrarre dei sotto network dal modello principale, analizzando la rete di connessioni esistente fra i metaboliti e fra le reazioni separatamente. Viene estratto e studiato anche il network di interazione fra pathways, su cui è introdotta una misura ad hoc per valutare la forza di connessione fra i vari processi. Su quest'ultimo network viene anche effettuata un'analisi di tipo stocastico, mostrando che tecniche di tipo markoviano possono essere applicate per indagini diverse da quelle più in uso basate sui flussi. Infine viene mostrata una possibile soluzione per visualizzare graficamente i network metabolici così costituiti.

Characterization of a dual-energy X-ray absorptiometry system for soft tissues assessment and their correlations with metabolic state

Il crescente utilizzo di sistemi di analisi high-throughput per lo studio dello stato fisiologico e metabolico del corpo, ha evidenziato che una corretta alimentazione e una buona forma fisica siano fattori chiave per la salute. L'aumento dell'età media della popolazione evidenzia l'importanza delle strategie di contrasto delle patologie legate all'invecchiamento. Una dieta sana è il primo mezzo di prevenzione per molte patologie, pertanto capire come il cibo influisce sul corpo umano è di fondamentale importanza. In questo lavoro di tesi abbiamo affrontato la caratterizzazione dei sistemi di imaging radiografico Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA). Dopo aver stabilito una metodologia adatta per l'elaborazione di dati DXA su un gruppo di soggetti sani non obesi, la PCA ha evidenziato alcune proprietà emergenti dall'interpretazione delle componenti principali in termini delle variabili di composizione corporea restituite dalla DXA. Le prime componenti sono associabili ad indici macroscopici di descrizione corporea (come BMI e WHR). Queste componenti sono sorprendentemente stabili al variare dello status dei soggetti in età, sesso e nazionalità. Dati di analisi metabolica, ottenuti tramite Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) su campioni di urina, sono disponibili per circa mille anziani (provenienti da cinque paesi europei) di età compresa tra i 65 ed i 79 anni, non affetti da patologie gravi. I dati di composizione corporea sono altresì presenti per questi soggetti. L'algoritmo di Non-negative Matrix Factorization (NMF) è stato utilizzato per esprimere gli spettri MRS come combinazione di fattori di base interpretabili come singoli metaboliti. I fattori trovati sono stabili, quindi spettri metabolici di soggetti sono composti dallo stesso pattern di metaboliti indipendentemente dalla nazionalità. Attraverso un'analisi a singolo cieco sono stati trovati alti valori di correlazione tra le variabili di composizione corporea e lo stato metabolico dei soggetti. Ciò suggerisce la possibilità di derivare la composizione corporea dei soggetti a partire dal loro stato metabolico.

Touristic water demand: analysis and validation of drinking water consumption data and hotel characterization in Benidorm (Spain)

The work analyses the tourist water demand in Benidorm, a sun-and-sand destination ranked fourth in Spain by number of visitors, where tourism competes with local residents, nature, agriculture and industrial sectors for scarce water resources. In particular, we have studied the correlation between the water consumption of 83 hotels in Benidorm and their characteristics and services which can impact water use. For this purpose, we have examined the water consumption billed, by the water utility company HIDRAQUA in the period January 2010 - October 2022, to the tourist structures in the municipality of Benidorm, and we have explored the hotels’ features, thanks to the collaboration of the tourism and hotels association HOSBEC. To give a better understanding and contextualization of our analysis we first described explained the of the complex water supply system and the efforts that have been made to reduce the threat posed by the peculiar climate conditions of the region. We saw that the water consumption per guest has slightly decreased in the recent years and that the tourist flux has increased: the global pandemic posed a stop to travels for more than one year, but now both the tourist flux and the tourist water consumption are reaching pre-pandemic level. We found that larger hotels, and in particular the ones opened all the year, that probably tend to offer more water-demanding service with respect to the seasonal ones, have higher water consumption per bed. From the analysis of the role of the different hotel characteristics over the water demand patterns, we found that water use increases with the increase in the hotel category and in the ratio between the surface area of the swimming pool and hotel size (number of beds). Other factors impacting the consumption are the presence of an on-site laundry for washing the hotel linen, the garden, and the implementation of environmental policies for water-saving.