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Disfunción vascular en HFpEF: rol de la señalización simpática en la remodelación y actividad vascular adversa
(2024) Saavedra Álvarez, Andrea Stephanie; Río, Rodrigo del; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La falla cardíaca es un síndrome causado por anormalidades cardíacas estructurales y funcionales, dentro de sus fenotipos clínicos se encuentra la falla cardíaca con fracción de eyección preservada (HFpEF), que se define por tener una fracción de eyección ventricular izquierda ³ 50% y representa el 50% de los pacientes con falla cardíaca. El riesgo de padecer HFpEF aumenta con la edad y se incrementa con factores de riesgo adicionales que incluyen la hipertensión, obesidad, diabetes y enfermedades arterial coronaria. Dentro de las anormalidades presentadas en HFpEF está la disfunción y remodelamiento ventricular izquierdo, anormal acoplamiento ventrículo-arterial, incompetencia cronotrópica y rigidez miocárdica. Entre los mecanismos claves asociados a la generación de estas irregularidades está la inflamación microvascular asociada al desarrollo de disfunción endotelial microvascular coronaria, otro mecanismo es la disfunción endotelial sistémica que afecta la microvasculatura, ambas asociadas a una disminución en la biodisponibilidad de óxido nitrico, impactando en la vasodilatación dependiente de endotelio en pequeñas arterias, lo cual es acompañado de incremento del colágeno miocárdico, reducción del radio capilar y elevado incremento del contenido de colágeno en el miocardio, que consecuentemente incrementa la rigidez ventricular izquierda de fin de diástole. La relevancia de la disfunción vascular es tal, que la disminución de la biodisponibilidad de óxido nitrico y estrés oxidativo en HFpEF ha demostrado ser fundamental en el estrés metabólico e hipertensivo. Por otra parte, la desregulación autonómica, presente en todas las patologías cardiovasculares, cumpliría un papel importante en HFpEF, ya que está presente en pacientes y se asociaba con mayor mortalidad. Sin embargo, no se conoce como el desbalance del sistema autónomo ncide en las alteraciones vasculares que ocurren en HFpEF. En base a estos antecedentes se propone la siguiente hipótesis “La disfunción vascular en HFpEF se asocia a remodelación anatómica de las arterias y cambios en la señalización adrenérgica en las arterias de ratones”. Esto se estudiará determinando: 1. El remodelamiento vascular aórtico en ratones HFpEF. 2. El estado de reactividad y función aórtica en ratones HFpEF. 3. La respuesta aórtica asociada a inducción simpática en ratones HFpEF y 4. La disminución de la inervación simpática en aorta de ratones HFpEF. La estrategia experimental involucro el uso de un modelo de ratón al cual se le indujo el estado de HFpEF, a partir de él se obtuvo la aorta abdominal la cual se procesó para evaluación histológica mediante tinción hematoxilina-eosina y tricrómico de Masson, la reactividad vascular se estudió con el uso de un miógrafo en el cual la aorta se montó y se sometió a diversos agentes vasoactivos como potasio, fenilefrina, acetilcolina, NG-nitro-L-arginina metil éster, prazosina (inhibidor de receptor a-adrenérgico) y propanolol (inhibidor de receptor b-adrenérgico). La inervación simpática se evaluó con la expresión relativa de tirosina hidroxilasa. Además, se estudió la expresión del a1 adrenoreceptor, a2 adrenoreceptor, b2 adrenoreceptor y b3 adrenoreceptor. Los resultados muestran cambios morfológicos en la aorta de ratón HFpEF, asociado a una disminución del diámetro arterial con aumento del grosor de las capas que conforman las paredes del vaso, la capa íntima y la media. La evaluación de fibrosis en el tejido aórtico indico un aumento de este parámetro en asociación con una disminución del contenido muscular de la capa media vascular, que se condice con una baja expresión de la actina del músculo liso. En la evaluación de la reactividad vascular la aorta de ratón HFpEF no exhibió cambios respecto al control frente a agentes vasoconstrictores como la fenilefrina, pero si frente a acetilcolina donde no presentó capacidad vaso relajante, la inhibición de a y b adrenoreceptores presentaron disminución importante en la vasoconstricción aórtica. En la evaluación de la regulación autonómica se observa una disminución de la expresión de tirosina hidroxilasa y de los adrenoreceptores evaluados. En conclusión, estos resultados sugieren que aorta de ratón HFpEF que representa la macrovasculatura arterial, presenta alteraciones morfológicas y funcionales que pueden contribuir al desarrollo u mantención de la disfunción vascular en HFpEF.
Dispersión y conectividad metapoblacional en un sistema de surgencia altamente advectivo: consecuencias de la circulación costera en modelos de alta resolución y recomendaciones para la protección y el manejo
(2022) Faúndez Alvarado, Juan Leonardo; Navarrete C., Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas. Departamento de Ecología
La dispersión larval es un proceso difícil de cuantificar en el océano y responsable transportar reclutas por largas distancias e intercambiarlos entre subpoblaciones y, por lo tanto, es fundamental en la conceptualización teórica de las metapoblaciones marinas. En especies sésiles, la dispersión es aún más relevante ya que mantiene la conectividad espacial, incidiendo en las tasas demográficas. La estructura de la conectividad tiene consecuencias sobre la persistencia y puede ser aplicadas en la planificación espacial del manejo pesquero. No obstante, la circulación del océano y los atributos biológicos de las larvas son fuente de incertidumbre empírica que impiden conocer la conectividad. El uso de simulaciones hidrodinámicas ha permitido aproximarnos a una conectividad teórica, con algunas limitaciones asociadas a la mesoescala, la cual impiden capturar la circulación que perciben principalmente las especies costeras. El presente estudio cuantifica las ventajas del uso de modelos hidrodinámicos de alta resolución (< 1 km) para determinar la conectividad de especies teóricas pero que cubren un espectro de atributos biológicos semejantes a los encontrados en Chile central (32-34° S). La alta resolución permitió resolver la Coastal Boundary Layer (CBL), una franja de la plataforma interior donde la velocidad de la corriente disminuye hacia costa. El aumento en resolución también permite la aparición de procesos de sub-mesoescala que provocan un aumento de la retención y auto-reclutamiento en larvas de corto período planctónico. Asimismo, se determinaron los sitios que propagan mayores beneficios a la metapoblación en caso de ser protegidos o se aplique algún grado de manejo. La escala espacial permitiría generar recomendaciones de conservación con una mejora sustancial en la resolución espacial de sitios prioritarios para el éxito del reclutamiento y persistencia de poblaciones marinas explotadas.
Ecological and evolutionary responses of Chinchilla Rats (Family Abrocomidae) to past environmental changes in the Central Andes
(2022) González Pinilla, Francisco; Palma Vásquez, Ramón Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
El siglo XXI trae consigo uno de los desafíos más críticos para ecólogos y biólogos de la conservación: predecir y mitigar futuras amenazas a la biodiversidad resultantes del cambio global inducido por actividades humanas. En la última década se ha sugerido que la elaboración de estrategias de conservación debería centrarse en el estudio del registro paleontológico y de paleoregistros para entender cómo la biota ha respondido a cambios ambientales del pasado que ocurrieron a diferentes escalas temporales. Sin embargo, esta frontera reciente entre paleoecología, biología de la conservación, y ciencias de la Tierra, es relativamente nueva y muy pocos estudios han integrado estas disciplinas. Las ratas chinchilla, roedores hystricognatos de la familia Abrocomidae endémicos a América del Sur, ofrecen un modelo de estudio potencial para explorar respuestas micro- y macroevolutivas de la biota a cambios ambientales pasados a escalas geológicas y mileniales cerrando la brecha entre múltiples áreas de investigación. Dos atributos de interés particular de este grupo incluyen: primero, que sus especies están distribuidas principalmente en los Andes centrales, un área donde cambios geológicos, climáticos, y ecológicos del pasado están bien documentados. Segundo, especies que habitan ambientes áridos en esta región crean depósitos orgánicos (madrigueras fósiles o paleomadrigueras) las cuales pueden permanecer inalteradas por milenios y que han sido ampliamente utilizadas estudios paleoclimáticos y paleoecológicos. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue entender cómo procesos ecológicos y evolutivos influyeron en respuestas de las ratas chinchilla a cambios ambientales pasados en los Andes centrales usando métodos de la Biología Evolutiva y la Paleoecología. Las preguntas centrales en este trabajo fueron: ¿Cómo los cambios climáticos geológicos y mileniales en los Andes centrales influyeron en la diversidad y distribución de las ratas chinchilla? ¿Cómo estas respuestas se pueden asociar a procesos micro- y macroevolutivos? A partir de secuencias de ADN de un gen mitocondrial y dos genes nucleares, primero evalúo la sistemática molecular de Abrocomidae. Reconstrucciones filogenéticas mediante métodos de Máxima Verosimilitud e Inferencia Bayesiana recuperan tres clados principales, los cuales se diferencian marcadamente en hábitat, morfología, y genética. Análisis moleculares adicionales sugieren que estos grupos podrían corresponder a diferentes géneros. Luego, utilizando métodos de coalescencia de múltiples especies e información del registro paleontológico, presento una filogenia de especies calibrada en el tiempo. Desde aquí estimo que las especies actuales de Abrocomidae se originaron durante el Mioceno medio y tardío (13 – 7 Millones de años). La divergencia de los tres clados previamente mencionados fue coetánea a la orogenia Andina y la mayor parte de la diversificación parece haber sido generada mediante especiación ecológica por adaptación a ambientes de condiciones contrastantes. Ningún episodio de diversificación ocurrió durante las edades de hielo del Cuaternario. Mediante el uso de fecas de Abrocoma cinerea obtenidas desde madrigueras modernas y fósiles colectadas en el Desierto de Atacama central posteriormente presento una reconstrucción de cómo esta especie respondió a la variabilidad hidroclimática del pasado. Estudios previos en otro grupo de roedores han indicado que el diámetro de las fecas proporciona una estimación del tamaño corporal. Sin embargo, debido a limitaciones para capturar individuos vivos, esta relación no pudo ser confirmada en A. cinerea y por lo tanto el foco se centra en la relación entre el tamaño moderno de las fecas y la precipitación a lo largo de un gradiente latitudinal. La consiguiente correlación permitió la reconstrucción de la variabilidad de las precipitaciones en el Desierto de Atacama central en los últimos 16.000 años a partir de fecas obtenidas en madrigueras fósiles. La comparación de estos episodios pluviales a otros registros paleoclimáticos regionales y extra-regionales permitió identificar forzamientos inter-hemisféricos cruciales para proyecciones de la futura disponibilidad de agua en esta región. Este estudio además sugiere una relación entre cambios fenotípicos del tamaño corporal en A. cinerea en respuesta a cambios en la precipitación, lo cuales pueden incluso ocurrir en un marco temporal de siglos. Las estrategias de conservación bajo el cambio climático en curso en el siglo XXI, pueden ser mejoradas fuertemente al incluir un punto de vista retrospectivo de largo plazo. El uso de información de paleoregistros, secuencias de ADN, o modelamientos computarizados por sí solos limita la identificación del rango de procesos por los cuales las especies resistieron a cambios ambientales pasados. A pesar de las dificultades en capturar individuos vivos, las ratas chinchilla efectivamente proporcionan un sistema único de estudio que facilita la integración entre la Biología Evolutiva y la Paleoecología. A partir de su biogeografía histórica y de análisis en paleomadrigueras, este grupo responde de manera diferencial a cambios ambientales de acuerdo a la naturaleza y la extensión temporal de los eventos. La orogenia de los Andes centrales entre el Mioceno medio a tardío promovió divergencia la cual no sólo definió la diversidad actual de ratas chinchilla, sino que también su distribución en las provincias biogeográficas donde se encuentran actualmente. Por el contrario, las oscilaciones climáticas del Cuaternario parecen sólo haber fomentado efectos al nivel de poblaciones, identificados como divergencia intraespecífica y posiblemente por cambios en el tamaño corporal. Limitaciones en la captura de individuos pueden ser sorteadas con trabajos en terreno más largos y más intensos o mediante el uso de especímenes almacenados en colecciones naturales. La contribución de esta tesis doctoral reside en mostrar que la integración de estas dos disciplinas amplía nuestra perspectiva sobre cómo las especies han respondido a cambios ambientales pasados a través de su historia de vida. Se espera que este trabajo motive investigación adicional en otros taxa para propósitos de conservación futura bajo un marco de trabajo multidisciplinario similar. Los estudios en ratas chinchilla aquí presentados proporcionan un punto de partida, y espero así también establecer las bases para futuros estudios, particularmente aquellos involucrando paleogenómica en madrigueras fósiles de Abrocoma. Estos estudios deberían ir más allá de la caracterización genética de ecosistemas pasados y apuntar a entender la evolución del genoma bajo oscilaciones climáticas rápidas y de corto plazo del Cuaternario.
Engineering multicellular domains in M. polymorpha from internal phytohormone gradients
(2022) Cerda Rojas, Ariel; Federici, Fernán; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas. Departamento Genética Molecular y Microbiología
La biología sintética es un campo multidisciplinario emergente que involucra a la biología, la ingeniería, y la física en el desarrollo de abstracciones, herramientas y modelos para diseñar sustratos biológicos de manera reproducible, escalable y eficiente. Uno de los temas más desafiantes corresponde a la programación de comportamientos emergentes y procesos de autoorganización en sistemas multicelulares, campo denominado ingeniería morfogenética. Las plantas son una plataforma atractiva para estudiar cómo la formación de patrones contribuye al desarrollo y la morfogénesis, así como para definir principios morfogenéticos. Un modelo atractivo para abordar estos desafíos y reducir la brecha entre la facilidad de manejo de los organismos unicelulares y la complejidad de las plantas superiores es la hepática Marchantia Polymorpha (Marchantia). Marchantia presenta características prometedoras para la biología sintética, como un ciclo de vida más corto, una fase de gametofito haploide dominante, un genoma secuenciado con baja redundancia genética, una propagación clonal sencilla y robusta a través del subcultivo de gemas y una transformación de alta eficiencia para la manipulación genética. La ingeniería morfogenética en plantas debe enfrentar constantemente la escasez de herramientas fundacionales y componentes genéticos estandarizados, y su progreso se ha visto retrasado por la falta de información sobre los elementos funcionales de ADN. En este trabajo, nuestro objetivo es crear funciones elementales para la ingeniería de patrones en plantas mediante el establecimiento de dominios artificiales de estados celulares, utilizando gradientes internos (fitohormonas) como entradas para nuestros circuitos formadores de patrones. Para lograrlo, creamos nuevas herramientas para la construcción rápida, modular y combinatoria de circuitos genéticos en plantas, probamos elementos genéticos para construir estos circuitos y propusimos formalismos matemáticos para el desarrollo de modelos morfogenéticos. Todo esto se hizo utilizando Marchantia y sus ventajas como chasis para la biología sintética.
Estudio de las bases fisiológicas para el uso de microorganismos fotosintetizadores en la oxigenación de órganos
(2022) Ehrenfeld Aranda, Carolina; Boric P., Mauricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas. Departamento de Fisiología
El oxígeno es una molécula clave para la vida animal; tras ser captado de la atmósfera, es suministrado a cada célula del organismo a través de su transporte por el sistema circulatorio, proceso finamente regulado para suplir su demanda. Sin embargo, en ciertas condiciones patológicas existe un suministro insuficiente de oxígeno a los tejidos, lo que genera daño celular. Interesantemente, otras células en la naturaleza pueden producir oxígeno mediante fotosíntesis, por lo que se propuso estudiar la posibilidad de emplear estas células como agente terapéutico, actuando como una fuente alternativa de oxígeno al circular a través de la vasculatura. Este trabajo de tesis consiste en una serie de estudios básicos mediante enfoques in vitro, in vivo y ex vivo, para estudiar el uso intravascular de microorganismos fotosintetizadores, orientado hacia futuras estrategias terapéuticas. Se estudiaron características físicas de las microalgas fotosintetizadoras Chlamydomonas reinhardtii y se compararon con eritrocitos humanos, revelando que ambos tipos celulares exhiben tamaño y propiedades reológicas similares, lo que apoya que las microalgas puedan circular a través de la vasculatura. La perfusión sistémica de ratones con microalgas reveló que éstas se distribuyen dentro de la vasculatura a través de todo el organismo, y que permanecen viables dentro de los tejidos. Además, se evaluaron aspectos de biocompatibilidad in vitro, demostrando que las C. reinhardtii pueden ser co-cultivadas con células endoteliales, sin verse afectados el fenotipo morfológico endotelial ni la viabilidad de ambos tipos celulares. También se evaluó la respuesta in vivo a la inyección sistémica de microalgas en ratones, que no desencadenó efectos adversos ni una respuesta inflamatoria, ni tampoco se generó una respuesta de memoria inmunológica ante una segunda dosis. Finalmente, se estableció el modelo de perfusión de corazón aislado de rata, demostrando que es posible evaluar parámetros de función cardiaca en tiempo real, en respuesta a la perfusión con microalgas fotosintetizadoras. En conjunto, estos resultados entregan datos clave para apoyar la idea de emplear a organismos fotosintetizadores circulando por la vasculatura, como fuente de suministro de oxígeno. El establecimiento de estos “glóbulos verdes” o “clorocitos” representa un paso importante hacia el desarrollo de terapias novedosas para el tratamiento de patologías caracterizadas por un suministro insuficiente de oxígeno.
Influence of directand 1 indirect effects of fisheries on the foundation species lessonia trabeculata and associated community
(2022) Bularz Aguirre, Bryan; Fernández Bergia, Miriam; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La sistemática degradación de los ecosistemas marinos es un fenómeno global que tiene importantes consecuencias, incluyendo perdidas de biodiversidad y alteraciones a la provisión de servicios ecosistémicos. En regiones templadas, el ecosistema submareal costero se encuentra dominado por bosques de macroalgas (comúnmente llamados huiros), cuya abundancia y resiliencia están siendo influenciados por estresores que operan desde la de escala local a la escala regional. La pesca es uno de los principales factores afectando la abundancia y persistencia de los ecosistemas marinos. Su efecto puede ser directo, determinando la abundancia y distribución de tallas de las especies explotadas (y fauna acompañante) pero también de manera indirecta influenciando las interacciones entre especies. Un claro ejemplo de ecosistemas sujetos a efectos directos e indirectos de la pesca son los bosques de macroalgas pardas del sistema de corriente de Humboldt, donde se explotan una serie de peces e invertebrados que habitan estos bosques, pero a su vez, los bosques están siendo degradados por la extracción de los individuos que lo componen, actividad comúnmente denominada como barreteo. No obstante, hay un limitado conocimiento respecto a las consecuencias de las pesquerías artesanales sobre este valioso ecosistema, lo cual limita la capacidad de realizar esfuerzos de manejo y de conservación que sean efectivos. Esta tesis aborda las consecuencias directas e indirectas de la pesca artesanal sobre los bosques de Lessonia trabeculata y la comunidad bentónica asociada. Las consecuencias directas de la pesquería artesanal submareal de Lessonia trabeculata a nivel comunitario fue evaluado a través de un experimento de aproximadamente 2 años. En este esfuerzo se evaluaron (a) los cambios en la densidad de adultos y juveniles de Lessonia trabeculata como consecuencia del barreteo; (b) el impacto que tiene la remoción de macroalgas sobre ensambles de peces, de macroinvertebrados y especies sésiles del subdosel; y (c) cambios preguntas por resolver, particularmente en relación a comprender las velocidades y mecanismos de recuperación de estos bosques submareales a la escala en la cual opera la pesquería. Adicionalmente, se evaluó la influencia de los cambios en los bosques de Lessonia trabeculata, mediados por efectos directos e indirectos de las pesquerías, sobre los patrones de reclutamiento de las especies bentónicas. Las pesquerías pueden afectar el bosque directamente al alterar la densidad del mismo, o indirectamente, al remover depredadores tope y alterando así interacciones tróficas y últimamente afectando la intensidad de la herbivoría sobre los individuos que componen el bosque, la morfología y complejidad del bosque. Los estudios se enfocaron en (a) los efectos directos del barreteo y (b) los efectos indirectos de pesquerías artesanales sobre la morfología y complejidad del bosque analizando sus consecuencias en el patron de reclutamiento de especies bentónicas en Chile central. Para evaluar el impacto directo de la pesca de Lessonia trabeculata se comparó el reclutamiento de especies bentónicas en parches barreteados y control, utilizando el diseño del experimento previamente descrito. No obstante, el efecto del barreteo no siempre será la remoción casi total del bosque, sino que también puede ocurrir una reducción de la densidad de individuos en el bosque. La reducción de la densidad del bosque podría esperarse porque la regulación pesquera recomienda la extracción de huiro por medio. Por lo tanto, el segundo objetivo fue evaluar el patron de reclutamiento (ensamble de reclutas y tasa de reclutamiento) de especies bentónicas entre tres densidades del bosque: cero, media y alta. Finalmente, se evaluó el efecto indirecto de la pesca sobre el reclutamiento, mediado por cambios en la morfología de las macroalgas. Se ha propuesto que en bosques sujetos a 413 explotación de depredadores tope ocurre un efecto cascada que genera la defoliación de los 414 individuos del bosque por herbivoría, prevaleciendo extensos parches “skeleton”. Se comparó el reclutamiento de especies bentónicas entre parches defoliados (parches donde el bosque no forma un dosel) y parches con un dosel completamente desarrollado. Dado que la reproducción y por ende el reclutamiento de la mayoría de las especies bentónicas es marcadamente estacional en un primer estudio se evaluó todo un ciclo anual completo, evaluando el reclutamiento en cada estación del año (otoño, invierno, primavera y verano). Este determinó la época de mayor reclutamiento y luego los otros dos estudios solo consideraron una estación del año (verano austral) donde la abundancia de reclutas de la mayoría de las especies era mayor. Este set de estudios que evaluó el reclutamiento se enfoca exclusivamente en patrones, como un primer paso para comprender las consecuencias de la pesquería y no pretende investigar los mecanismos que explican el patrón. Para evaluar el reclutamiento se utilizaron unidades estándar de monitoreo denominadas “SMURF” por sus siglas en ingles. Los SMURF luego fueron llevadas a laboratorio y los individuos presentes en los SMURF fueron identificados al nivel taxonómico más bajo posible. El número de individuos identificados para cada taxa capturados en cada SMURF se dividió por el número de días que el SMURF estuvo en el agua para obtener una tasa de reclutamiento diario. Los resultados muestran efectos de (a) remoción de Lessonia trabeculata, (b) la densidad de Lessonia trabeculata y (c) la morfología de Lessonia trabeculata sobre el ensamble de reclutas y sobre la tasa de reclutamiento de las especies más conspicuas. Se identificaron cerca de 50 taxa y a pesar de que los tres estudios se desarrollaron en diferentes sitios a lo largo de la costa de Chile central, y en distintas ventanas temporales, el reclutamiento de algunas especies fue persistentemente más abundante: Eulithidium umbilicata, Pilumnoides perlatus, Taliepus spp., Tetrapygus niger y Semimytilus algosus. Estas especies en conjunto sumaban más del 50% de los reclutas. Los resultados muestran tres patrones generales (a) efecto de los tratamientos sobre los patrones de reclutamiento de especies bentónicas asociadas a los bosques de Lessonia trabeculata que sugieren la influencia de las pesquerías en la complejidad del bosque y (b) que las condiciones locales interfieren en la tasa de reclutamiento de estas especies. Los resultados sugieren la necesidad de adoptar un manejo pesquero de los bosques de Lessonia trabeculata que considere los impactos ecosistémicos de las diferentes pesquerías, con el objeto de poder realizar estrategias de manejo efectivas que aseguren la protección de estos ecosistemas costeros.
Role of the ATX / LPA / LPARS axis in the fibrotic response of skeletal muscle
(2022) Córdova Casanova, Adriana Paz; Brandan, Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Fibrosis se define como la acumulación excesiva de componentes de la matriz extracelular (MEC), y es una característica de diversas enfermedades crónicas. En esta situación patológica se reemplaza el tejido normal por MEC y existe una pérdida progresiva de la funcionalidad del tejido u órgano involucrado. Dentro de las patologías que conducen al desarrollo de fibrosis en el músculo esquelético se encuentran las distrofias musculares. Actualmente numerosos trabajos indican que la reducción de la fibrosis del músculo esquelético se asocia a una ganancia de la función y fuerza lo cual cobra relevancia terapéutica. A lo largo de los años se ha enfatizado en el estudio de factores proteicos como elementos gatillantes de fibrosis. No obstante, recientemente se ha correlacionado el desarrollo de fibrosis en distintos órganos/tejidos con la producción incrementada de ácido lisofosfatídico (LPA), un lisofosfolípido que señaliza a través de 6 receptores (LPARs, LPA1-6). El LPA es sintetizado principalmente por la enzima autotaxina (ATX) y degradado por fosfatasas de fosfato de lípidos (LPP). El tratamiento con antagonistas específicos de LPA1 y LPA3 previene la inducción de fibrosis dermal, pulmonar y renal en distintos modelos murinos. En su conjunto, estos antecedentes sugieren que LPA y sus receptores participan activamente de procesos fibróticos en diversos órganos. Resultados preliminares de nuestro laboratorio indican que el LPA puede inducir la expresión de del Factor 2 de Red de Comunicación Celular, CCN2, también llamado Factor de Crecimiento del Tejido Conectivo (CTGF) en mioblastos. CCN2 es una proteína matricelular pro-fibrótica, la cual está aumentada en el músculo de pacientes con distrofia muscular de Duchenne (DMD) y en el ratón mdx, siendo este último el modelo más estudiado de la DMD. CCN2 también se encuentra incrementado el musculo de ratones deficientes para Sgcd (Sgcd-KO), modelo de distrofia muscular de cinturas (LGMD) y en el modelo de denervación muscular, los cuales conllevan el desarrollo de fibrosis. Experimentos de ganancia de función indican que la sobreexpresión de CCN2 en músculo esquelético de ratones wild type (WT) determina un incremento en marcadores de fibrosis como fibronectina, decorina y α-SMA, junto a una pérdida en fuerza muscular. Por otra parte, experimentos de pérdida de función indican que la disminución de la fibrosis muscular en ratones mdx que presentan una deleción hemicigota para CCN2, (mdx/Ctgf+/-) y ratones mdx tratados con un anticuerpo neutralizante contra CCN2 (FG3019/Pamrevlumab) mejoran el fenotipo distrófico, la fuerza muscular y la función locomotora. Similares hallazgos en la disminución de la fibrosis por la inhibición de CCN2 se han observado en músculo de ratones denervados o en un modelo animal para esclerosis lateral amiotrófica (ALS). Por los antecedentes mencionados, esta tesis se encuentra focalizada en el estudio del rol que cumple el LPA en la fibrosis del músculo esquelético y en particular, en la expresión de CCN2. En esta tesis demostramos que existe expresión de los receptores de LPA en el músculo esquelético y en progenitores fibro/adipogénicos (FAPs), células capaces de dar origen a miofibroblastos y responsables en gran medida de la síntesis de MEC. Además, demostramos que tanto el LPA como el agonista específico de LPA3, 2s-OMPT, inducen CCN2 en cultivo primario de progenitores FAPs y que la activación de AKT, ERK y JNK podrían estar participando en la inducción de este importante factor pro-fibrótico. Además, se determinó que existen niveles alterados de los LPARs en músculos fibróticos, indicando un posible aumento de la sensibilidad y respuesta del músculo a LPA en ese contexto patológico. Así mismo, demostramos que el músculo esquelético es capaz de responder al estímulo de LPA induciendo CCN2 y moléculas de la MEC como fibronectina y colágeno. Se determinó también que el LPA induce un aumento significativo en el número de FAPs en el músculo y se estudió la participación del eje ATX / LPA / LPARs, en la fibrosis inducida por denervación a través de experimentos de pérdida de función de los LPA1 y LPA3, utilizando antagonistas y un modelo deficiente para LPA1 (LPA1-KO), donde encontramos disminución de marcadores fibróticos a las 2 semanas de denervación muscular. Los resultados de esta tesis nos permiten concluir que el músculo esquelético y los FAPs expresan LPARs y que estos son capaces de responder a su estímulo induciendo una respuesta fibrótica, Así mismo, demostramos que el eje ATX / LPA / LPARs participa directamente en la inducción de la fibrosis en el modelo de denervación muscular. Nuestros resultados proveen información relevante para iniciar pruebas experimentales en modelos animales distróficos bloqueando el eje ATX / LPA / LPAR como un paso necesario en la búsqueda de nuevas herramientas terapéuticas en pacientes con distrofias musculares.
Role of αV integrins in the cellular response of fibro/adipogenic progenitors to lysophosphatidic acid
(2022) Cruz Soca, Meilyn; Brandan, Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La fibrosis se caracteriza por la acumulación excesiva de componentes de la matriz extracelular (ECM) en respuesta al daño o patología. La ECM reemplaza el tejido funcional por tejido conectivo, comprometiendo la arquitectura y función de este. En el músculo esquelético, la fibrosis se asocia principalmente con distrofias musculares, incluida la distrofia muscular de Duchenne (DMD). Los progenitores fibro/adipogénicos (FAPs) son una población de células progenitoras mesenquimales, no miogénicas, que poseen un potencial fibrogénico y adipogénico intrínseco. En condiciones patológicas y crónicas, como la DMD, los FAPs se activan a través de la proliferación y diferenciación a miofibroblastos, las principales células secretoras de ECM, causando la infiltración intramuscular del tejido fibroso. Algunas proteínas de la ECM incrementadas, como fibronectina y periostina, son reconocidas por integrinas αv, reguladores clave de la fibrogénesis en una amplia gama de modelos. El ácido lisofosfatídico (LPA) es un lisofosfolípido que señaliza a través de seis receptores acoplados a proteína G (LPARs). Señalización aberrante del LPA se ha relacionado con varias patologías fibróticas, como la fibrosis dérmica, pulmonar idiopática y hepática. Además, LPA induce la expresión del factor de crecimiento de tejido conectivo (CTGF/CCN2), factor pro fibrótico fuertemente relacionado con la patogénesis de trastornos fibróticos como la DMD. Esta evidencia sitúa al LPA como un potente modulador de la fibrosis en diferentes tejidos. Sin embargo, se desconoce el rol del LPA en el músculo, lo cual hace atractivo su estudio en el desarrollo de fibrosis en el músculo esquelético.
La señalización autocrina/paracrina Slit/Robo3 es requerida para la organización de la médula durante el desarrollo del sistema visual de Drosophila melanogaster
(2022) González Ramírez, María Constanza; Oliva Olave, Carlos Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Los mecanismos de segregación celular juegan un papel esencial durante el desarrollo del sistema nervioso central (SNC) para apoyar su organización en distintos compartimentos. El sistema visual de la mosca es un excelente modelo para entender los mecanismos que subyacen a esta segregación ya que se organiza en diferentes neuropilas como son; lámina, médula, lóbula y placa de la lóbula. En este sistema se ha descrito que la proteína Slit es fundamental para generar la segregación de estos tejidos. Slit es una señal secretada, clásicamente considerada como un sistema paracrino para el crecimiento axonal a través de los receptores Robo. Se ha descrito que las neuronas Eyeless (Ey+), presentes en la médula del cerebro de la mosca, son la fuente principal de Slit en el sistema pero sobre la presencia y señalización por su receptor Robo aún no ha sido descrita. En esta tesis se describe que Robo3 también es fundamental para el desarrollo del sistema visual. Este receptor se encuentra presente en las neuronas Ey+ y tanto el mutante nulo robo3 como la pérdida de función de Robo3 específicamente en este grupo neuronal, fenocopia el fenotipo mutante de slit. Por otro lado, la pérdida de función de Robo3 en fotorreceptores como en células gliales produce cambios en la estructura del lóbulo óptico adulto, sugiriendo que no es un sistema celular autónomo y que existen diferentes grupos celulares que participan en el correcto desarrollo del sistema visual. Esto apunta que Slit/Robo3 es un sistema autocrino/paracrino El patrón de expresión de Slit y Robo3 es similar durante el desarrollo del sistema visual y ambas proteínas colocalizan en estadio de larva y pupa. Por otro lado, por medio de análisis de colocalización in vitro, in vivo e interacciones génicas se demuestra que Slit/Robo3 siguen una ruta de reciclaje en las neuronas Ey+. Ambas proteínas se internalizan mediante el mecanismo dinamina-clatrina dependiente y que su señalización es a través de GTPasas pequeñas de la familia Rho, Rac y Cdc42. Estos resultados aportan en ayudarnos a entender sobre la formación de bordes en el cual Slit/Robo3 actúan mediante un sistema autocrino/paracrino como señal repulsiva para segregar neuropilas y generar un correcto sistema visual en Drosophila melanogaster.
Teoría demográfica estructural: un estudio sobre las dinámicas de acumulación de tensión política en la sociedad chilena (1865-2019) y su relación con eventos de inestabilidad sociopolítica
(2022) Muñoz Rodríguez, Manuel Andrés; Lima Arce, Mauricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La teoría demográfica estructural (SDT) es un marco interpretativo que plantea que el crecimiento poblacional, a través de un efecto mediado por estructuras sociales y relaciones de poder entre élites y población general, es la fuerza que subyace a las tensiones sociales que aumentan la vulnerabilidad del sistema y facilitan la emergencia de eventos de inestabilidad sociopolítica. Esta teoría, y su mecanismo explicativo, ha recibido importante soporte empírico de parte de múltiples estudios que se han enfocado en analizar la ocurrencia y las regularidades de las dinámicas de las inestabilidades políticas en sociedades agrarias. En la última década, la SDT y su modelo explicativo, fueron adaptados para el estudio de la conflictividad política en sociedades industriales y postindustriales, siendo sus predicciones corroboradas únicamente en dos estudios enfocados en EEUU y Reino Unido; países centrales desarrollados con gran fortaleza institucional. El objetivo de la presente investigación fue poner a prueba el modelo explicativo de la SDT para estudiar la dinámica de la inestabilidad política en una sociedad industrial/postindustrial periférica, tomando como caso de estudio Chile (1865-2019). Para ello, usando fuentes secundarias, se reconstruyó la trayectoria de la inestabilidad política en Chile, estimando las potenciales regularidades estadísticas mediante el empleo de análisis de wavelets. Los resultados obtenidos permitieron establecer, con independencia de los cambios históricos, la existencia de una periodicidad en el patrón de emergencia de conflictos, la cual fue de aproximadamente 40 años, lo que sugiera la potencial preponderancia de un mecanismo general explicativo asociado a interacciones no lineales entre componentes del sistema social. Los análisis de periodicidad de las variables estructurales propuestas por la SDT, sugieren que el Estrés Fiscal (SFD) es el indicador que dirige la dinámica de la inestabilidad política en Chile, siendo el Potencial de Movilización de las Élites (EMP) y Potencial de Movilización de la Población Común (MMP) variables moduladoras, las cuales influyen en las características y tipología de los conflictos políticos resultantes. Al estimar la trayectoria histórica del índice de estrés político predicho por la SDT (PSI= SFD* MMP*EMP), se encontró que el mismo tiene poder explicativo para la dinámica de inestabilidad sociopolítica en Chile (1865-2019), ya que el mismo permite predecir los principales eventos de conflictividad social y transformación institucional dentro del período de interés, entre ellos: Guerra Civil (1891), matanzas de trabajadores (1900s), decadencia de la “República Oligárquica” (1924-1935), golpe de Estado (1973), movilizaciones sociales (1980s) y “Estallido Social” (2019). Los resultados obtenidos muestran que la “sobreproducción de élites”, derivada de la baja elasticidad de las posiciones de poder social relativa al incremento en el número de personas con cualidades para aspirar a este grupo, es uno de los procesos que está presente en todos los períodos que anteceden eventos que conllevan a importantes transformaciones institucionales y a cambios en el régimen político. Por su parte, según las estimaciones realizadas, la variable MMP cobra mayor relevancia a partir de la segunda mitad del siglo XX, esto como consecuencia del declive observado en los ingresos relativos de la población general (“w”) desde la década de los 1960s. Nuestros resultados muestran que en los últimos 80 años, el sistema socioeconómico chileno se encuentra en una dinámica de rendimientos decrecientes , en donde el crecimiento de la proporción de personas que aspiran a ocupar puesto de las élites, ante un escenario de crecimiento de la proporción urbana y población joven, presiona a la baja la tasa de cambio de los ingresos relativos de la población general, tendiendo a generar un escenario de “sobreoferta de la fuerza laboral”, incrementado la competencia intra e intergrupo, aumentando la vulnerabilidad del sistema. En la actualidad, Chile atraviesa un período de alta conflictividad, en donde la SDT predice un incremento en la tensión acumulada en las 3 variables estructurales. En el pasado, sólo se ha observado una tendencia similar en el período previo a la conflictividad de los 60s y golpe de Estado del 73.
TGF-β induce la expresión diferencial de factores de transcripción que promueven la transición epitelio-mesénquima a través de la activación de la vía TGF-β/SMAD, ERK/MAPK y/o PI3K/AKT de acuerdo con el subtipo tumoral en tejidos de cáncer de mama
(2022) Ortega Hernández, María Victoria; Carvallo de Saint Quentin, Pilar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La metástasis es la principal causa de muerte en mujeres con cáncer de mama. Las mujeres con cáncer de mama del subtipo Triple Negativo presentan metástasis en un periodo de tiempo menor (2 a 3 años) comparado con las pacientes con cáncer Luminal A (5 a 10 años). Distintos estudios in vitro han demostrado que las células tumorales adquieren capacidades de migración e invasivas a través del programa de transición epitelio mesénquima (EMT). Este programa es inducido principalmente por TGF-β, el cual promueve la expresión de los factores de transcripción TWIST, SNAIL, SLUG y ZEB1. TGF-β puede actuar a través de distintas vías de señalización, entre las cuales TGF-β/SMAD, PI3K/AKT y ERK/MAPK han sido ampliamente asociadas en estudios in vitro a la inducción de la EMT. A pesar de que es conocida la relevancia de este programa para la adquisición de características metastásicas de las células tumorales, es poco lo que se ha estudiado en tejidos tumorales de pacientes. En esta tesis se propuso evaluar, la expresión de los factores de transcripción que participan en transición Epitelio-Mesénquima (EMT): TWIST, SNAIL, SLUG y ZEB1, en 100 tejidos de cáncer de mama con subtipo Luminal o Triple Negativo, y relacionarla con el estado de las vías de señalización de TGF-β: TGF-β/SMAD, PI3K/AKT y ERK/MAPK. En paralelo se emplearon líneas celulares de cáncer de mama modelo para tumores luminales (T47D) y Triple Negativo (HCC1937) para determinar los factores de transcripción que se expresan y el estado de vías de señalización después de tratamientos con TGF-β. En este trabajo encontramos que el 100% de los tumores Triple Negativo presentan expresión de al menos un factor de transcripción de EMT, en contraste sólo el 53% de los tumores Luminales presentaron expresión de TWIST, SNAIL, SLUG y/o ZEB1. Adicionalmente, los tumores Triple Negativo presentaron activación principalmente de las vías TGF-β/SMAD, mientras que la mayoría de los tumores Luminales presentaron un estado activo de la vía PI3K/AKT. La vía de señalización ERK/MAPK presentó un estado activo en un número equivalente de tumores para ambos subtipos. De manera similar, el tratamiento de las líneas celulares de cáncer de mama con TGF-β reveló una activación diferencial de vías de señalización. Las células T47D (Luminal) presentaron activación de las vías PI3K/AKT y ERK/MAPK, mientras que las células HCC1937 mostraron activación de las vías TGF-β/SMAD y ERK/MAPK. La expresión de los factores de transcripción que inducen EMT también fue distinta entre ambas líneas celulares luego de ser expuestas a TGF-β: SNAIL y SLUG presentaron expresión en las células T47D, mientras que ZEB1, SNAIL y TWIST aumentaron su expresión en las células HCC1937. Es importante destacar que en este trabajo se demostró que la expresión de SNAIL y SLUG inducida por TGF-β es regulada por las vías de señalización ERK/MAPK y PI3K/AKT, respectivamente, sólo en el modelo celular para el subtipo Luminal (T47D). Los niveles de ZEB1, SNAIL y TWIST no se vieron afectados por la inhibición de las vías ERK/MAPK y/o PI3K/AKT, sugiriendo que estos factores podrían ser regulados por la vía TGF-β/SMAD o por otras vías activadas por TGF-β que no fueron analizadas en este trabajo. En conjunto nuestros resultados sugieren que TGF-β induce la expresión de los factores de transcripción TWIST, SNAIL, SLUG y ZEB1 a través de vías de señalización que son distintas entre tumores de los subtipos Triple Negativo y Luminal. Estos hallazgos contribuyen a un mejor entendimiento de la EMT en tumores de cáncer de mama y aportan a la búsqueda de nuevos blancos para el desarrollo de terapias.
The enzyme heme oxygenase-1 inhibits herpes simplex virus replicative cycle and protects against infectious skin disease in a mouse model
(2022) Ibáñez Irribarra, Francisco Javier; González Muñoz, Pablo Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Los virus herpes simples HSV-1 y HSV-2 probablemente han coexistido con la especie humana desde hace miles de años. HSV-1 tiene una prevalencia del 67%, mientras que HSV-2 tiene una prevalencia del 13% de toda la población mundial. Los virus herpes simple son virus neurotrópicos. Infectan las neuronas que inervan las mucosas oral y genital y se mantienen ahí latentes de por vida. Sin embargo, bajo diferentes estímulos pueden reactivarse a su ciclo lítico. La infección por HSV puede producir enfermedades como: el herpes labial, la úlcera genital y ceguera por queratitis herpética. Actualmente no existen vacunas efectivas contra HSV. Los tratamientos utilizados en la actualidad son en su mayoría drogas que interfieren con la maquinaria molecular que participa en la replicación viral. Sin embargo, estos compuestos no tienen una alta efectividad. Una estrategia farmacológica diferente al bloqueo de componentes virales del ciclo de replicación consiste en estimular a las células del hospedero para que entren en un estado no permisivo a la infección y/o en estimular al sistema inmune del hospedero para que responda de manera efectiva ante la infección. En este sentido, un blanco farmacológico atractivo es la enzima hemo oxigenasa-1 (HO-1). Esta enzima es expresada en la mayoría de las células y tejidos y su función es hidrolizar el grupo hemo, generando biliverdina, CO y Fe2+. Asimismo, esta enzima participa en la mantención de la homeostasis celular, tiene una función cito protectora al ejercer un efecto anti-inflamatorio, anti-oxidativo y anti-apoptótico. Por añadidura, HO-1 tiene propiedades inmunomodulatorias y existe cada vez más evidencia de que HO-1 tiene un efecto antiviral contra una gran variedad de virus. Basado en los resultados anteriores en esta tesis evaluamos 2 hipótesis: 1). La expresión de HO-1 en células epiteliales y neuronales inhibe el ciclo de replicación del virus del herpes simple en estas células. 2) La inducción de HO-1 en células dendríticas murinas posteriormente infectadas con HSV inhibe el ciclo de replicación del virus del herpes simple, promueve la viabilidad, reestablece su capacidad de activación de células T y protege contra la enfermedad de la piel en un modelo murino de infección cutánea por HSV. Para evaluar la primera hipótesis indujimos la expresión de HO-1 en células epiteliales y neuronales. Encontramos que HO-1 inhibe el ciclo viral en estas células y que el paso del ciclo viral bloqueado corresponde al transporte de la cápside al núcleo. Para evaluar la segunda hipótesis, infectamos con HSV células dendríticas murinas previamente inducidas con HO-1. Encontramos que HO-1 inhibe el ciclo viral de HSV en células dendríticas murinas, promueve su viabilidad y reestablece su capacidad de activar células T CD4+ transgénicas específicas de antígeno contra HSV. Sin embargo, este resultado no se replicó en células T CD8+ transgénicas específicas de antígeno contra HSV. Por último, utilizando un modelo de escarificación cutánea e infección con HSV-2 estudiamos el efecto terapéutico de la inducción de HO-1 a través de la administración intraperitoneal de CoPP (inductor e HO-1) en ratones wild type y a través de la administración oral de doxiciclina en ratones tTA-HO-1. Encontramos que en ambos modelos la inducción de HO-1 disminuye la severidad de la enfermedad cutánea por infección con HSV-2. Tomados en conjunto estos resultados indican que la enzima hemo oxigenasa-1 es un blanco farmacológico efectivo contra HSV que al ser inducido inhibe la replicación del virus herpes simple en células epiteliales y neuronales. Además, ejerce una modulación positiva de la viabilidad y función de las células dendríticas y al ser inducido en un modelo animal de enfermedad cutánea por infección con HSV disminuye la severidad de la enfermedad. En conclusión, esta evidencia experimental puede contribuir al diseño de una nueva terapia farmacológica contra la infección con HSV, utilizando HO-1 como blanco farmacológico.

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