Bioquímica III : de la estructura a la función, a la transformación molecular y a la enfermedad. La pregunta como base de la inquietud científica. Orientaciones para aprender a aprender

Esta guía, para el desarrollo del curso de Bioquímica III, ha sido diseñada para facilitar la integración de los conceptos aprendidos en los cursos iniciales de esta disciplina. Por ello después de trabajar en los principios de la integración del metabolismo y de las adaptaciones que se dan en el organismo en respuesta a sus cambios, así como a los del entorno , se ha programado una inmersión en la aplicación de conceptos de la bioquímica, aprendidos en los cursos anteriores al entendimiento de enfermedades seleccionadas, como modelos para ejemplificar la correlación básico-clínica. Dentro del curso se ha programado otra actividad que se desarrolla horizontalmente durante el semestre y con la cual se abre un espacio para analizar la capacidad desarrollada por el estudiante para enfrentarse a un problema nuevo para él y resolverlo entendiendo sus causas. Como objeto de análisis en esta actividad, conocida como el proyecto de integración, se han definido cuatro áreas de interés (enfermedades por déficit enzimático, por defectos de plegamiento, por problemas hormonales y por alteraciones en el equilibrio ácido-base), dentro de las cuales el estudiante, teniendo en cuenta el perfil epidemiológico del país, debe escoger ahora su propio modelo de estudio. Sin embargo, se ha dejado abierta la posibilidad de justificar la selección de otros modelos no incluidos dentro de ese perfil. Sin duda, estos logros en el aula se reflejarán en la práctica clínica de los estudiantes, durante la cual deberán asumir otros retos con sus pacientes, como la toma de decisiones de intervenciones, que muy seguramente serán más acertadas y eficientes en la medida en que han aprendido a analizar los problemas, tratando de comprender su etiología. La experiencia nos ha mostrado que los estudiantes que han participado activamente en la apropiación de sus conocimientos, han llegado a este último curso con una seguridad notoria en el manejo de situaciones nuevas. Esto les ha permitido reconocer la necesidad de la interdisciplinariedad y el hecho de que esta metodología no sólo los lleva a superar el anhelo de convertirse en médicos, sino que los alienta a seguir adelante porque perciben su capacidad de crítica y análisis.

Efecto de la incorporación de γ-tocoferol en dietas para salmón Atlántico (Salmo Salar L.) sobre la composición y metabolismo lipídico

El aceite de pescado ha sido la principal fuente de grasa incluida en la dieta de salmón Atlántico ya que su uso optimiza el crecimiento y aporta grandes cantidades de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) omega 3, principalmente los ácidos eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA). En los años 90 se utilizaba un 24% de aceite de pescado en los piensos para salmón, sin embargo la escasez del recurso y la presión comercial sobre su demanda por parte de distintos sectores ha dado lugar a una progresiva reducción de su inclusión teniendo la industria como objetivo llegar a utilizar en 2020 tan sólo un 8%. Al reducir los niveles de aceite de pescado disminuye el contenido de EPA y DHA aportado, por lo que se hace necesario diseñar estrategias que permitan maximizar la retención de EPA y DHA en los tejidos del animal. De esta forma, la optimización del uso de antioxidantes para prevenir la peroxidación lipídica de los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA), puede ser una estrategia a seguir. Entre los antioxidantes empleados en acuicultura destaca la vitamina E. Aunque el α-tocoferol es el isómero principal de la vitamina E, estudios recientes sugieren que el γ-tocoferol presenta igualmente una potente actividad antioxidante. Sin embargo, hasta la fecha no hay muchos estudios con salmón Atlántico empleando γ-tocoferol como principal isómero añadido en la dieta. Además de su función como antioxidante, en investigaciones recientes la vitamina E ha mostrado capacidad para inducir de manera directa o indirecta la expresión de genes que codifican enzimas implicadas en el metabolismo de los ácidos grasos. Con esta perspectiva el presente trabajo tiene como principal objetivo determinar si la incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol a la dieta del salmón da lugar a una mayor capacidad antioxidante en los tejidos del animal, disminuyendo la oxidación lipídica in vivo y afectando tanto a la composición como al metabolismo lipídico. Un total de 180 esguines de salmón Atlántico (Salmo Salar) con un peso inicial de 137,4 ± 1g fueron distribuidos al azar y uniformemente en 6 tanques y fueron alimentados con una de las tres dietas experimentales. Se aportó agua salada a los tanques y la temperatura se mantuvo a 12°C. Las dietas experimentales se formularon para tener: bajo contenido en EPA y DHA (CB); alto en EPA y DHA (CA); y con bajos niveles de EPA y DHA pero con un suplemento de 300 ppm de γ-tocoferol como antioxidante (CB+γtoc). Las dietas fueron suministradas en tanques duplicados durante 14 semanas. Al final del experimento, se sacrificaron 4 peces de cada tanque y se tomaron muestras de hígado y filete izquierdo para realizar el análisis de ácidos grasos y de expresión génica. A pesar de que los peces alimentados con la dieta CB+γtoc presentaron 3 veces más concentración de γ-tocoferol en los tejidos, la administración de esta dieta no tuvo un efecto significativo (P>0.05) sobre la composición de EPA, DHA y ácido araquidónico (ARA) en los tejidos del salmón. Los resultados del análisis de expresión de genes mostraron que la incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol dio lugar a una cierta inhibición del metabolismo lipídico tanto de genes relacionados con la β-oxidación como de aquellos relacionados con la síntesis de LC-PUFA. En cuanto al sistema de defensa antioxidante GPx4, los resultados indicaron que no hubo efecto estimulatorio del γ-tocoferol sobre el mismo. Sin embargo, se observó un aumento de omega 3 totales (P<0.05) en el músculo del animal. La incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol tuvo un efecto limitado sobre la composición lipídica y un efecto inhibitorio del metabolismo lipídico a nivel de expresión.

Balance entre los antioxidantes exógenos y endógenos y la peroxidación lipídica enzimática en el hígado y el corazón de cobayas intactos o tratados con Aminotriazol o LPS

Este trabajo estudia en el hígado y corazón de cobaya el nivel optimo de suplementación con ácido ascorbico y alfa-tocoferol entre tres dosis ampliamente distintas de suplementario. Para buscar esta dosis optima se ha valorado en hígado y corazón por un lado la capacidad antioxidante y por otro lado un índice de estrés oxidativo tisular que es la peroxidacion lipidicas enzimática. Asimismo, mediante tratamiento con aminotriazol se les expuso a los cobayas a un estrés oxidativo adicional, estudiando los parametros relacionados con el equilibrio antioxidante/prooxidante en cobayas alimentados con dosis extremas de ácido ascorbico (deficiencia marginal - 33 mg vitc/kg dieta- o exageradamente alta -13.200 mg vitc/kg de dieta-). Por otro lado, se estudio el efecto del schock endotoxico agudo inducido por lipopolisacario de escherichia coli sobre el metabolismo de los radicales libre en el hígado y en el corazón de cobaya

Aminoácidos y obesidad: relación de los niveles de homocisteína, aminoácidos de cadena ramificada y citrulina con sobrepeso-obesidad y resistencia insulínica en niños prepuberales

Introducción: la obesidad infantil es uno de los problemas de Salud Pública más graves del s.XXI, sobre todo por las complicaciones cardiovasculares y endocrino-metabólicas asociadas. La prevalencia de obesidad se ha multiplicado por más de dos entre 1980 y 2014, estimándose que, a nivel mundial, más de 42 millones de niños tienen sobrepeso. En adultos hay estudios que reportan que la ingesta proteica conlleva efectos beneficiosos aunque altos niveles de determinados aminoácidos se relacionan con obesidad y resistencia insulínica; no obstante, en niños existen escasos estudios que confirmen tal asociación. Objetivos: analizar cómo se relacionan los niveles sanguíneos de los aminoácidos de cadena ramificada, la homocisteína y la citrulina con las variables que se utilizan en la práctica clínica habitual para diagnosticar obesidad en niños y adolescentes, así como estudiar si hay relación de éstos con la resistencia a la insulina. Material y métodos: estudio observacional analítico longitudinal prospectivo de una cohorte. Colaboración entre niveles asistenciales (atención hospitalaria y atención primaria). Se seleccionaron niños en diferentes centros de salud de Málaga entre 6-11 años, prepúberes (estadios de Tanner 1-2). Para conseguir un intervalo de confianza del 95% y siendo la prevalencia de sobrepeso-obesidad del 30%, se estimó que habría que incluir unos 100 sujetos. Criterios de exclusión: obesidad de causa secundaria, enfermedad orgánica añadida, ingesta crónica de medicamentos y antecedentes de diabetes personales o en familiares de primer grado. Se realizó: hoja de recogida de datos clínicos, epidemiológicos, encuesta de hábitos sociales, alimentarios y de ejercicio físico. Se extrajo una analítica sanguínea con bioquímica básica y ampliada (perfil lipídico, vitaminas B9 y B12, transaminasas, insulina…) y se determinaron aminoácidos de interés para el estudio (homocisteína, isoleucina, leucina, valina, citrulina, tirosina, fenilalanina y acilcarnitinas (C3 y C5)). La obesidad se define como IMC ≥2 SDS expresado en Z score (gráficas de Hernández). Para la resistencia insulínica se usó un índice HOMA mayor de 3. De los 100 sujetos de estudio en el momento basal completaron el seguimiento, a los 12 meses, 40 de ellos, repitiéndose todas las mediciones, para determinar si las variaciones clínico-analíticas se relacionaban con variaciones en los aminoácidos. Conclusiones: Los sujetos con exceso de peso presentaron niveles menores de colesterol-HDL y vitamina B12, y mayores niveles de triglicéridos, insulina e índice HOMA. No se observó relación entre el exceso de peso y el ácido fólico. Los factores epidemiológicos más asociados a niños con exceso de peso fueron: la presencia de sobrepeso en el progenitor “padre”; el elevado consumo de zumos, refrescos y snacks; la existencia de una mayor distancia del hogar al colegio; y el exceso de horas viendo la televisión o jugando a la consola. La resistencia insulínica se relacionó inversamente con los niveles plasmáticos de leucina e isoleucina, en el momento basal. Aunque la valina y la citrulina no obtuvieron significación estadística, sus datos fueron similares a los de la leucina e isoleucina. También se evidenció una relación directa entre la resistencia insulínica y el IMC y los TG, e inversa con el HDL, la vitamina B12 y el ácido fólico. La homocisteína no se correlacionó con datos antropométricos ni con resistencia insulínica. Los BCAA (valina, leucina e isoleucina) se relacionaron inversamente con el IMC y el perímetro abdominal, tanto en el momento basal como tras un año de seguimiento. La leucina e isoleucina obtuvieron asociación estadística con la resistencia insulínica, es decir, aquellos con HOMA >3 presentaron menores niveles de estos aminoácidos, a diferencia de los datos contrarios de otras publicaciones. Se constató la ausencia de diferencias, tras un año de evolución, entre los valores medios de los BCAA con respecto al desarrollo de resistencia insulínica. Sólo se apreciaron diferencias estadísticamente significativas para la arginina, siendo menores sus cifras en los que desarrollaron resistencia insulínica. Hay que resaltar que sólo la valina, al año de seguimiento, estuvo ligeramente aumentada en niños con índice HOMA > 3, aunque los datos no fueron significativos. Este hecho podría ser el primer indicio de las consecuencias de la resistencia insulínica en el metabolismo de los aminoácidos. La citrulina se relacionó inversamente con el perímetro abdominal y con el IMC. No hubo diferencias con la resistencia insulínica ni con el IMC al año. Bibliografía: a destacar: WHO. Overweight and obesity. (sitio web). Geneva, Switzerland: World Health Organization, 2006. (citado 5 agosto 2014). Disponible en: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/index.html. Ice CL, Murphy E, Cottrell L, Neal WA. Morbidly obese diagnosis as an indicator of cardiovascular disease risk in children: results from the CARDIAC Project. Int J Pediatr Obes. 2011; 6:113-119. Carrascosa A, Yeste D. Complicaciones metabólicas de la obesidad infantil. An Pediatr (Barc). 2011; 75(2):135.e1-135.e9. De Farias AA, Camêlo A, Almeida GM, Da Silva MO, Teixeira A,Campos C et al. Homocysteine: cardiovascular risk factor in children and adolescents? Rev Assoc Med Bras. 2 0 1 3; 5 9(6):622-628. Lynch CJ, Adams SH. Branched-chain amino acids in metabolic signalling and insulin resistance. Nat. Rev. Endocrinol 2014; 10, 723-736. Fike CD, Summar M, Aschner JL. L-citrulline provides a novel strategy for treating chronic pulmonary hypertension in newborn infants. Acta Paediatr. 2014 Oct; 103(10):1019-26. doi: 10.1111/apa.12707. Epub 2014 Jun 20.

Manejo de la técnica Western Blot. Determinaciones relacionadas con obesidad y diabetes.

23 p.

Correlación entre niveles séricos de PCR ultrasensible y riesgo cardiovascular en una cohorte de mujeres adultas

La PCR es el marcador de inflamación vascular más estudiado y validado hasta la fecha. Los niveles de PCR ultrasensible pueden predecir el riesgo de enfermedad cardiovascular. En el programa “salud integral para la mujer” de la fundación cardio-infantil se realizan estratificaciones de riesgo cardiovascular a mujeres adultas. Se midieron los niveles de PCR en este grupo de pacientes entre Octubre del 2007 y Mayo del 2009 y se evaluó la correlación entre la estratificación del riesgo cardiovascular por escala de Framingham y niveles de PCR en esta población. Objetivo: establecer el grado de correlación entre los niveles de PCR ultrasensible y el grado de riesgo cardiovascular y otros factores de riesgo cardiovascular. Resultados: Edad promedio 48 años (18 a 98 años). 62 pacientes hipertensas (40,7%). 19 pacientes con cifras alteradas de glicemia en ayunas (12%). Hay un 83% de la población estudiada con dislipidemia (127 pacientes). 78 pacientes con sobrepeso u obesidad. El 87% de la población tiene al menos un factor de riesgo presente. Discusión y resultados: En la población estudiada existe una alta prevalencia de factores de riesgo cardiovasculares, dentro de los cuales predomina los trastornos del metabolismo de los lípidos. Sin embargo no hay correlación entre los niveles de PCR ultrasensible y el riesgo cardiovascular según la escala de Framingham. En la literatura médica publicada sobre PCR ultrasensible y su relación con el riesgo cardiovascular los resultados son muy divergentes con los encontrados en este estudio.

Diabetes relacionada a la fibrosis quística (DRFQ)

Importancia: el paciente con fibrosis quística después de las complicaciones gastrointestinales y pulmonares debe enfrentar otras comorbilidades como la diabetes relacionada a su condición . Dado el aumento en la esperanza de vida y el hecho de que virtualmente todas los pacientes con esta enfermedad pueden desarrollar alteración en el metabolismo de los carbohidratos, se requiere una sensibilización frente al tema que posibilite una detección temprana de esta entidad y un tratamiento óptimo que evite las complicaciones microvasculares e impacte entre otros el crecimiento pondo-estatural en pacientes en desarrollo y la función pulmonar. Objetivo : realizar una revisión actualizada de la literatura sobre la diabetes relacionada a la fibrosis quística, destacando las indicaciones de tamización y tratamiento. Conclusión : la FQ dentro de su abordaje requiere la detección temprana de la alteración del metabolismo de los carbohidratos con una prueba de tolerancia a la glucosa , el daño del islote pancreático , la disfunción inmune, la resistencia a la insulina, el estrés oxidativo entre otros elementos fisiopatológicos conllevan a un estado de depleción de insulina que producirán un efecto negativo microvascular así como a una reducción marcada de la función pulmonar, mayores tasa de infección e incremento de la mortalidad. La piedra angular del tratamiento en pacientes con o sin hiperglicemia es la insulina que mejora tanto el estado nutricional como la función pulmonar ; nuevos antidiabéticos orales con efecto incretinas y fármacos modificadores de la enfermedad se vislumbran como alternativas al corto plazo

Erva mate minimiza as alterações do perfil lipídico promovidas por elevado consumo de sacarose

The yerba mate (Ilex paraguariensis) is composed of bioactive that interfere with lipid metabolism. The objective was to evaluate if daily consumption of mate tea (MT) change the lipid deposits and dyslipidemia caused by excessive consumption of sucrose. Thirty male Wistar rats (40 days old) were divided into four groups: Group C - free access to commercial chow and deionized water; S - free access to commercial food, water and sucrose solution 30% (w/v) in water; MTS and deionized - free access to commercial feed solution, water, 30% sucrose (w/v) and treated with daily infusion of MT (soluble mate Leão Júnior®) via orogastric tube at a dose of 100 mg/kg/mc for 8 weeks. After the trial period the lipid profile was evaluated by the following parameters: a) direct weighing of the retroperitoneal (RP) and epididymal (EPI) adipose tissues; b) determination of plasma total cholesterol, triglycerides and HDL cholesterol concentration. The MT promoted the reduction of 1.4 times in both tissues RP and EPI in MTS group compared to group S. Treatment with MT decreased 2.7 times triglyceride in the MTS group compared with the group S. The sucrose consumption did not alter the plasma cholesterol concentration, however the consumption of MT significantly reduced total cholesterol circulating. The HDL cholesterol concentration, in the MTS group, showed higher concentration than in group S (1.3 times). MT prevents in young male rats the increase of lipid deposits and dyslipidemia caused by excessive consumption of sucrose.

La ciudad como ecosistema urbano

LA CIUDAD COMO ECOSISTEMA URBANO .- La ecología y los ecosistemas .- El ecosistema urbano, definición, alcance y oportunidad .- El metabolismo urbano .- Los síntomas de la patología urbana .- Los objetivos del nuevo ecosistema urbano .- Las aportaciones de los ecobarrios

Sistema de control borroso en lazo cerrado para terapias con insulina en diabetes tipo I

La diabetes mellitus es un trastorno del metabolismo de los carbohidratos producido por la insuficiente o nula producción de insulina o la reducida sensibilidad a esta hormona. Es una enfermedad crónica con una mayor prevalencia en los países desarrollados debido principalmente a la obesidad, la vida sedentaria y disfunciones en el sistema endocrino relacionado con el páncreas. La diabetes Tipo 1 es una enfermedad autoinmune en la que son destruidas las células beta del páncreas, que producen la insulina, y es necesaria la administración de insulina exógena. Un enfermo de diabetes Tipo 1 debe seguir una terapia con insulina administrada por la vía subcutánea que debe estar adaptada a sus necesidades metabólicas y a sus hábitos de vida, esta terapia intenta imitar el perfil insulínico de un páncreas no patológico. La tecnología actual permite abordar el desarrollo del denominado “páncreas endocrino artificial”, que aportaría precisión, eficacia y seguridad para los pacientes, en cuanto a la normalización del control glucémico y reducción del riesgo de hipoglucemias. Permitiría que el paciente no estuviera tan pendiente de su enfermedad. El páncreas artificial consta de un sensor continuo de glucosa, una bomba de infusión de insulina y un algoritmo de control, que calcula la insulina a infusionar usando la glucosa como información principal. Este trabajo presenta un método de control en lazo semi-cerrado mediante un sistema borroso experto basado en reglas. La regulación borrosa se fundamenta en la ambigüedad del lenguaje del ser humano. Esta incertidumbre sirve para la formación de una serie de reglas que representan el pensamiento humano, pero a la vez es el sistema que controla un proceso, en este caso el sistema glucorregulatorio. Este proyecto está enfocado en el diseño de un controlador borroso que haciendo uso de variables como la glucosa, insulina y dieta, sea capaz de restaurar la función endocrina del páncreas de forma tecnológica. La validación del algoritmo se ha realizado principalmente mediante experimentos en simulación utilizando una población de pacientes sintéticos, evaluando los resultados con estadísticos de primer orden y algunos más específicos como el índice de riesgo de Kovatchev, para después comparar estos resultados con los obtenidos por otros métodos de control anteriores. Los resultados demuestran que el control borroso (FBPC) mejora el control glucémico con respecto a un sistema predictivo experto basado en reglas booleanas (pBRES). El FBPC consigue reducir siempre la glucosa máxima y aumentar la mínima respecto del pBRES pero es en terapias desajustadas, donde el FBPC es especialmente robusto, hace descender la glucosa máxima 8,64 mg/dl, el uso de insulina es 3,92 UI menor, aumenta la glucosa mínima 3,32 mg/dl y lleva al rango de glucosa 80 – 110 mg/dl 15,33 muestras más. Por lo tanto se puede concluir que el FBPC realiza un mejor control glucémico que el controlador pBRES haciéndole especialmente efectivo, robusto y seguro en condiciones de desajustes de terapia basal y con gran capacidad de mejora futura. SUMMARY The diabetes mellitus is a metabolic disorder caused by a poor or null insulin secretion or a reduced sensibility to insulin. Diabetes is a chronic disease with a higher prevalence in the industrialized countries, mainly due to obesity, the sedentary life and endocrine disfunctions connected with the pancreas. Type 1 diabetes is a self-immune disease where the beta cells of the pancreas, which are the responsible of secreting insulin, are damaged. Hence, it is necessary an exogenous delivery of insulin. The Type 1 diabetic patient has to follow a therapy with subcutaneous insulin administration which should be adjusted to his/her metabolic needs and life style. This therapy tries to mimic the insulin profile of a non-pathological pancreas. Current technology lets the development of the so-called endocrine artificial pancreas that would provide accuracy, efficiency and safety to patients, in regards to the glycemic control normalization and reduction of the risk of hypoglycemic. In addition, it would help the patient not to be so concerned about his disease. The artificial pancreas has a continuous glucose sensor, an insulin infusion pump and a control algorithm, that calculates the insulin infusion using the glucose as main information. This project presents a method of control in semi-closed-loop, through an expert fuzzy system based on rules. The fuzzy regulation is based on the human language ambiguity. This uncertainty serves for construction of some rules that represent the human language besides it is the system that controls a process, in this case the glucoregulatory system. This project is focus on the design of a fuzzy controller that, using variables like glucose insulin and diet, will be able to restore the pancreas endocrine function with technology. The algorithm assessment has mainly been done through experiments in simulation using a population of synthetic patients, evaluating the results with first order statistical parameters and some other more specific such as the Kovatchev risk index, to compare later these results with the ones obtained in others previous methods of control. The results demonstrate that the fuzzy control (FBPC) improves the glycemic control connected with a predictive expert system based on Booleans rules (pBRES). The FBPC is always able to reduce the maximum level of glucose and increase the minimum level as compared with pBRES but it is in unadjusted therapies where FBPC is especially strong, it manages to decrease the maximum level of glucose and insulin used by 8,64 mg/dl and 3,92 UI respectively, also increases the value of minimum glucose by 3,32 mg/dl, getting 15,33 samples more inside the 80-110 mg/dl glucose rank. Therefore we can conclude that FBPC achieves a better glycemic control than the controller pBRES doing it especially effective, robust and safe in conditions of mismatch basal therapy and with a great capacity for future improvements.

EPIC (Entorno de Páncreas Artificial con Interfaz Clínica)

La Diabetes Mellitus se define como el trastorno del metabolismo de los carbohidratos, resultante de una producción insuficiente o nula de insulina en las células beta del páncreas, o la manifestación de una sensibilidad reducida a la insulina por parte del sistema metabólico. La diabetes tipo 1 se caracteriza por la nula producción de insulina por la destrucción de las células beta del páncreas. Si no hay insulina en el torrente sanguíneo, la glucosa no puede ser absorbida por las células, produciéndose un estado de hiperglucemia en el paciente, que a medio y largo plazo si no es tratado puede ocasionar severas enfermedades, conocidos como síndromes de la diabetes. La diabetes tipo 1 es una enfermedad incurable pero controlable. La terapia para esta enfermedad consiste en la aplicación exógena de insulina con el objetivo de mantener el nivel de glucosa en sangre dentro de los límites normales. Dentro de las múltiples formas de aplicación de la insulina, en este proyecto se usará una bomba de infusión, que unida a un sensor subcutáneo de glucosa permitirá crear un lazo de control autónomo que regule la cantidad optima de insulina aplicada en cada momento. Cuando el algoritmo de control se utiliza en un sistema digital, junto con el sensor subcutáneo y bomba de infusión subcutánea, se conoce como páncreas artificial endocrino (PAE) de uso ambulatorio, hoy día todavía en fase de investigación. Estos algoritmos de control metabólico deben de ser evaluados en simulación para asegurar la integridad física de los pacientes, por lo que es necesario diseñar un sistema de simulación mediante el cual asegure la fiabilidad del PAE. Este sistema de simulación conecta los algoritmos con modelos metabólicos matemáticos para obtener una visión previa de su funcionamiento. En este escenario se diseñó DIABSIM, una herramienta desarrollada en LabViewTM, que posteriormente se trasladó a MATLABTM, y basada en el modelo matemático compartimental propuesto por Hovorka, con la que poder simular y evaluar distintos tipos de terapias y reguladores en lazo cerrado. Para comprobar que estas terapias y reguladores funcionan, una vez simulados y evaluados, se tiene que pasar a la experimentación real a través de un protocolo de ensayo clínico real, como paso previo al PEA ambulatorio. Para poder gestionar este protocolo de ensayo clínico real para la verificación de los algoritmos de control, se creó una interfaz de usuario a través de una serie de funciones de simulación y evaluación de terapias con insulina realizadas con MATLABTM (GUI: Graphics User Interface), conocido como Entorno de Páncreas artificial con Interfaz Clínica (EPIC). EPIC ha sido ya utilizada en 10 ensayos clínicos de los que se han ido proponiendo posibles mejoras, ampliaciones y/o cambios. Este proyecto propone una versión mejorada de la interfaz de usuario EPIC propuesta en un proyecto anterior para gestionar un protocolo de ensayo clínico real para la verificación de algoritmos de control en un ambiente hospitalario muy controlado, además de estudiar la viabilidad de conectar el GUI con SimulinkTM (entorno gráfico de Matlab de simulación de sistemas) para su conexión con un nuevo simulador de pacientes aprobado por la JDRF (Juvenil Diabetes Research Foundation). SUMMARY The diabetes mellitus is a metabolic disorder of carbohydrates, as result of an insufficient or null production of insulin in the beta cellules of pancreas, or the manifestation of a reduced sensibility to the insulin from the metabolic system. The type 1 diabetes is characterized for a null production of insulin due to destruction of the beta cellules. Without insulin in the bloodstream, glucose can’t be absorbed by the cellules, producing a hyperglycemia state in the patient and if pass a medium or long time and is not treated can cause severe disease like diabetes syndrome. The type 1 diabetes is an incurable disease but controllable one. The therapy for this disease consists on the exogenous insulin administration with the objective to maintain the glucose level in blood within the normal limits. For the insulin administration, in this project is used an infusion pump, that permit with a subcutaneous glucose sensor, create an autonomous control loop that regulate the optimal insulin amount apply in each moment. When the control algorithm is used in a digital system, with the subcutaneous senor and infusion subcutaneous pump, is named as “Artificial Endocrine Pancreas” for ambulatory use, currently under investigate. These metabolic control algorithms should be evaluates in simulation for assure patients’ physical integrity, for this reason is necessary to design a simulation system that assure the reliability of PAE. This simulation system connects algorithms with metabolic mathematics models for get a previous vision of its performance. In this scenario was created DIABSIMTM, a tool developed in LabView, that later was converted to MATLABTM, and based in the compartmental mathematic model proposed by Hovorka that could simulate and evaluate several different types of therapy and regulators in closed loop. To check the performance of these therapies and regulators, when have been simulated and evaluated, will be necessary to pass to real experimentation through a protocol of real clinical test like previous step to ambulatory PEA. To manage this protocol was created an user interface through the simulation and evaluation functions od therapies with insulin realized with MATLABTM (GUI: Graphics User Interface), known as “Entorno de Páncreas artificial con Interfaz Clínica” (EPIC).EPIC have been used in 10 clinical tests which have been proposed improvements, adds and changes. This project proposes a best version of user interface EPIC proposed in another project for manage a real test clinical protocol for checking control algorithms in a controlled hospital environment and besides studying viability to connect the GUI with SimulinkTM (Matlab graphical environment in systems simulation) for its connection with a new patients simulator approved for the JDRF (Juvenil Diabetes Research Foundation).

Respuesta transcripcional de Populus a bifenilos policlorados: Aspectos aplicados a la fitorremediación

La degradación del suelo ha adquirido una magnitud preocupante. Los métodos tradicionales de descontaminación, son costosos e insuficientes. La fitorremediación representa una alternativa eficaz, de bajo coste, respetuosa con el medio ambiente, que además mejora las propiedades del suelo, si bien ha habido desarrollos relevantes en la última década. Desde el punto de vida científico, el reto principal es descifrar las rutas metabólicas implicadas en respuesta a contaminantes y comprender su regulación. Esta información es imprescindible si aspiramos a mejorar las capacidades naturales de algunas especies vegetales para remediar los suelos contaminados. Los estudios de esta Tesis se han centrado en Populus, el mejor modelo forestal disponible a raíz de la secuenciación de su genoma completo. Por otra parte, Populus tiene una gran capacidad natural para la degradación de contaminantes orgánicos, lo que explica su predominio en los programas forestales de fitorremediación que se desarrollan actualmente. Hemos elegido en concreto al híbrido Populus tremula x P. alba, por la facilidad con que se cultiva y su particular interés biotecnológico. La presente Tesis plantea un estudio comprehensivo de la respuesta molecular a bifenilos policlorados (PCBs), una familia de contaminantes orgánicos persistentes de particular relevancia a escala mundial. Se ha utilizado para ello una aproximación transcriptómica, basada en tecnología RNA-seq, para identificar los genes implicados en el metabolismo de los compuestos in planta y cuantificar sus niveles de activación en distintas situaciones controladas. La tesis pretende asimismo definir el control transcripcional subyacente a la respuesta bioquímica frente a este tipo de contaminantes. Resulta sorprendente que dicha respuesta sea prácticamente desconocida a nivel molecular, a pesar de su gran potencial aplicado en el contexto de la tecnología fitorremediadora. Para desarrollar este proyecto aplicamos a nuestros cultivos de chopo híbridos concentraciones diferentes de Aroclor 1221, una mezcla de PCBs muy utilizada a nivel comercial durante décadas, su uso está prohibido hoy internacionalmente. Y tomamos muestras de RNA a dos concentraciones y dos momentos distintos de exposición al contaminante, generando así una matriz de cuatro elementos con sus controles correspondientes. Con el fin de incrementar la especificidad de nuestro análisis, consideramos sobre todo los genes diferencialmente expresados más significativos según cuatro algoritmos estadísticos distintos. Por otra parte, realizamos análisis funcionales con herramientas bioinformáticas basadas en comparaciones de secuencias y en redes de co-expresión génica. La respuesta de los genes de particular interés fue validada mediante tecnología qRT-PCR (reacción de la polimerasa en cadena cuantitativa en tiempo real). Se trata del primer estudio comprehensivo de la respuesta de un organismo vegetal ante la presencia de PCBs. Este estudio nos ha permitido identificar una cantidad considerable de genes estructurales y reguladores, definiendo nuevos factores de transcripción cuya expresión es proporcional a la concentración de contaminante en el medio o al tiempo de exposición al mismo. Los análisis de correlación nos permiten afirmar en que la respuesta metabólica a PCBs, incluyendo posibles rutas degradadoras, participan en al menos quince factores de transcripción y unas cuarenta proteínas o enzimas que resultan particularmente inducidas. Entre las familias implicadas destacan los citocromos P450, la glutatión transferasas, las deshidrogenasas reductasas (short-chain dehydrogenase reductase) y las proteínas MDR (multi-drug resistance). Mientras que los factores de transcripción encontrados pertenecen a la familia de ZF-TF, MYBs, WRKYs entre otros. También identificamos proteínas de función desconocida que no se habían vinculado previamente a este tipo de respuestas en plantas, como la CSP (cold-shock domain proteins). Para estudiar su posible relación con la presencia de PCBs, se caracterizó un gen de esta familia detectado mediante espectrometría de masas en tándem (MS/MS) a partir de mapas IEF x SDS-PAGE (isoelectro focusing x sodium dodecyl sulphate- polyacrylamide gel electrophoresis) de alta resolución. Mediante qRT-PCR pudimos confirmar la inducción del gen correspondiente, ortólogo a PtCSP4 de P. trichocarpa (Potri.004g172600), en respuesta a Aroclor 1221. El análisis fenotípico de las líneas transgénicas de Arabidopsis thaliana que sobre-expresaba la proteína CSP de chopo híbrido confirmó un papel para la misma tolerancia a PCBs, posiblemente a través de mecanismos reguladores que activan proteínas MDR. Este trabajo, además de aportar datos novedosos sobre los mecanismos moleculares desencadenados por la presencia de un PCB en Populus, utilizado aquí como sistema modelo. Con ello se demuestra el potencial de las especies arbóreas no solo como agentes descontaminantes, ya explotado comercialmente, sino también como fuente potencial de genes interesantes. Entre los genes identificados en esta Tesis hay candidatos evidentes a participar en mecanismos de tolerancia al estrés inducido por la contaminación y también rutas metabólicas degradadores de PCBs. Precisamente la posibilidad de degradar al contaminante confiere particular interés a este tipo de estudios frente a la fitorremediación de metales pesados y otros contaminantes elementales. La comparación de los datos generados en este estudio con estudios análogos que se realicen en el futuro con otras especies y xenobióticos, contribuirán a definir mejor la respuesta de las plantas ante la contaminación orgánica y mejorar su potencial descontaminante. ABSTRACT Soil degradation has acquired a disturbing magnitude. Traditional methods of decontamination are expensive and insufficient. Phytoremediation represent an effective alternative, low cost, respectful of the environment, that also improves soil properties, although there have been relevant developments in the last decade. From a life scientist, the challenge is to decipher the major metabolic pathways involved in response to pollutants and understand their regulation. This information is essential if we desire to enhance the natural abilities of some plant species to remediate contaminated soils. This thesis studies have focused on Populus, the best available forestry model following the sequencing of the entire genome. Moreover, Populus has a natural ability to degrade organic pollutants, which explains its predominance in phytoremediation forestry programs currently being developed. We have chosen specifically to hybrid Populus tremula x P. alba, the ease with which it is grown and its particular biotechnological interest. This thesis presents a comprehensive study of the molecular response to polychlorinated biphenyls (PCBs), a family of persistent organic pollutants of particular relevance worldwide. It has been used for a transcriptomic approach using RNA-seq technology, to identify genes involved in the metabolism of compounds in plant and quantify their levels of activation in different controlled situations. The thesis also aims to define the underlying transcriptional control the biochemical response to these pollutants. It is surprising that the response is virtually unknown at the molecular level, despite its great potential applied in the context of phytoremediation technology. To develop this project we applied our hybrid poplar crops different concentrations of Aroclor 1221, a mixture of PCBs widely used commercially for decades, its use is now banned internationally. And we RNA samples at two different concentrations and times of exposure to the pollutant, generating an array of four elements with their corresponding controls. In order to increase the specificity of our analysis, we consider mainly the most significant differentially expressed genes in four different statistical algorithms. Moreover, functional analyzes conducted with bioinformatics tools based on sequence comparisons and networks gene co-expression. The response of genes of particular interest was validated by qRT-PCR (polymerase reaction chain in real-time quantitative. This is the first comprehensive study of the response of a plant organism in the presence of PCBs. This study allowed us to identify a considerable amount of structural and regulatory genes, defining new transcription factors whose expression is proportional to the concentration of contaminant in the middle or at the time of exposure. Correlation analyzes allow us to affirm that the metabolic response to PCBs, including possible degradative pathways, at least fifteen involved in transcription factors and forty proteins or enzymes which are particularly induced. Among the families involved include cytochromes P450, the glutathione transferases, dehydrogenases reductases (short -chain dehydrogenase reductase) and MDR proteins (multi - drug resistance). While transcription factors belong to the family found ZF-TF, MYBs, WRKYs among others. We also identify proteins of unknown function that had not been previously linked to such responses in plants such as CSP (cold- shock domain proteins). To study their possible relationship with the presence of PCBs, a gene in this family was characterized and was detected by tandem mass spectrometry (MS/MS) from maps IEF x SDS -PAGE (sodium dodecyl isoelectro x sulphate- polyacrylamide gel electrophoresis) of high resolution. By qRT -PCR could confirm the induction of the corresponding gene, ortholog to PtCSP4 of P. trichocarpa (Potri.004g172600), in response to Aroclor 1221. Phenotypic analysis of transgenic Arabidopsis thaliana lines over- expressing the protein CSP poplar hybrid confirmed a role for PCBs same tolerance, possibly through regulatory mechanisms activated MDR proteins. This work, in addition to providing new data on the molecular mechanisms triggered by the presence of PCBs in Populus, used here as a model system. Thus the potential of tree species not only as decontamination agents, and commercially exploited, but also as a potential source of interesting genes is shown. Among the genes identified in this thesis there are evident candidates to participate in tolerance mechanisms to stress induced by pollution and degrading metabolic pathways of PCBs. Precisely the possibility of degrading the pollutant attaches particular interest to this type of study off the phytoremediation of heavy metals and other elemental pollutants. The comparison of the data generated in this study with similar studies carried out in the future with other species and xenobiotics contribute to better define the response of plants to organic pollution and improve their decontamination potential.

Nutrigenómica de la tilapia, ("Oreochromis niloticus") alimentada con diferentes fuentes de ácidos grasos

El pescado es uno de los productos alimenticios básicos más comercializados en el mundo y desempeña un papel importante en la seguridad alimentaria y nutritiva, por ser una fuente de ácidos grasos omega 3 de cadena larga (EPA y DHA). El creciente interés por esta fuente de ácidos grasos ha incrementado su precio y, con ello, los costos de producción en la acuicultura. Todo esto ha llevado a la búsqueda de nuevas fuentes alternativas de ácidos grasos omega 3 de cadena larga para reemplazarlos. El objetivo de esta tesis fue investigar los efectos producidos en el metabolismo de los ácidos grasos y en los procesos de estrés en la Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), al sustituir el aceite de pescado (fuente de ácidos grasos omega-3 de cadena larga) de su dieta por aceites vegetales (aceite de lino, aceite de girasol y aceite de girasol alto-oleico). Utilizando muestras de cerebro, músculo e hígado, se evaluaron los perfiles de expresión génica por Differential Display y la expresión relativa de genes candidatos mediante RT-PCR cuantitativa. Los resultados mostraron que las dietas basadas en aceites vegetales produjeron un aumento significativo en la expresión de genes que participan en la elongación y desaturación de los ácidos grasos (que permiten la conversión de ácidos grasos esenciales linoleico y linolénico en PUFA de cadena larga: AA, EPA y DHA) y una disminución en la expresión de enzimas que se activan en situaciones de estrés por osmorregulación, choque térmico y respuesta inmune. Estos resultados aportan una prueba más de que es posible sustituir el aceite de pescado por aceites vegetales en la dieta de Tilapia del Nilo, sin generar efectos negativos en el bienestar animal...

Determinación precoz de nefropatía diabética en base a parametros de laboratorio

Es importante diagnosticar tempranamente la afección renal y prevenir las alteraciones a nivel microvascular, para lo cual hemos tomado en consideración la determinación de la nicroalbuminuria, los niveles sanguíneos de fibrinógeno cuya elevación es considerada como factor de riesgo de la nefropatía. Los parámetros de control glucémico generados por la hemoglobina glicosilada y la fructosamina constituyen hasta hoy el mejor método para el control del metabolismo de los carboidratos, forman parte de nuestros objetivos, determinar sus valores. En nuestro estudio el 52 por ciento de la población estudiada presenta microalbuminuria basal positiva. El 70 por ciento de los investigados presenta un control dentro de parámetros normales, sin embargo el 52 por ciento de los pacientes con DM, a pesar de este buen control, presentan nofropatía irreversible. Del total de nefrópatas [52 por ciento], el 29 por ciento de los pacientes son del sexo femenino el 23 por ciento son del sexo masculino. Se observó que los años de evolución de la biabetes, tienen especial importancia en cuanto a la producción de la nefropatía, del 100 por cien de pacientes nefrópatas el 58 por ciento tenía entre 5 y 14 años de haber sido diagnosticado de diabetes.

Modelling early transitions toward autonomous protocells.

252 p.