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- ItemAstrocytes from the retrotrapezoid nucleus drives chemoreceptor neuron hyper-responsiveness to hypercapnia in heart failure: role of oxidative stress and glutamate spill-over(2024) Díaz Jara, Esteban; Río Troncoso, Rodrigo Andre del; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasLa insuficiencia cardiaca con fracción de eyección preservada (ICFEP) es una enfermedad crónica caracterizada por una alta prevalencia de desórdenes respiratorios e irregularidades en el patrón ventilatorio, las cuales están estrechamente asociados con la potenciación del quimiorreflejo central. El principal núcleo quimiorreceptor central es el núcleo retrotrapezoide (RTN), ubicado en la superficie del tronco encefálico, que contiene neuronas que frente a un estímulo hipercápnico propagan potenciales de acción excitatorios hacia los centros respiratorios, modulando el patrón respiratorio. En modelos preclínicos de ICFEP, la eliminación selectiva de las neuronas quimiorreceptoras del RTN normaliza la quimiorrefleja central y elimina la irregularidad en el patrón respiratorio. Sin embargo, los mecanismos celulares que potencian la función del RTN durante la ICFEP no se han estudiado previamente. En los últimos años, se ha demostrado que, además de las neuronas quimiorreceptoras, los astrocitos ubicados en el RTN desempeñan un papel clave en la regulación de la quimiorrecepción en condiciones normales. Sin embargo, se desconoce el rol de estas células en el control de la quimiorecepción central durante la ICFEP. Por lo tanto, propuse como hipótesis que "El estrés oxidativo aumenta el impulso del quimioreflejo central en la ICFEP al reducir la captación de glutamato mediada por los astrocitos en el núcleo retrotrapezoide". Los objetivos principales de esta tesis doctoral fueron: i) Determinar los niveles de estrés oxidativo y glutamato en el RTN y estudiar la contribución del estrés oxidativo en las respuestas exageradas del quimiorreflejo central en ratas con ICFEP; ii) Determinar las alteraciones en la morfología de los astrocitos y la localización y expresión del transportador de glutamato-1 (GLT-1) en el RTN de ratas con ICFEP; iii) Determinar la actividad neuronal en secciones del tronco encefálico que contienen el RTN de ratas con ICFEP; y iv) Determinar si la sobre-expresión de GLT-1 en los astrocitos del RTN de ratas con ICFEP restaura la respuesta normal de las neuronas quimiorreceptoras a la hipercapnia. La ICFEP fue inducida en ratas Sprague Dawley machos adultos (~250 g) mediante una fístula arteriovenosa. Se utilizó pletismografía de cuerpo entero para evaluar tanto la respuesta ventilatoria a la hipercapnia (FiCO2 7%), como el patrón respiratorio en reposo. Los niveles del anión superóxido y de superóxido dismutasa 2 en el RTN se determinaron por tinción con dihidroetidio (DHE) y Western Blot, respectivamente. La morfología de los astrocitos y los niveles de GLT-1 en el RTN se determinaron mediante inmunofluorescencia y RNAscope, respectivamente. La localización celular de SOD2 y de GLT-1 se realizó mediante análisis bioinformáticos. Los niveles de glutamato extracelular en el RTN se midieron en animales anestesiados, y posteriormente mediante Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC). Para evaluar la actividad de las neuronas quimiorreceptoras RTN, se realizaron inyecciones estereotáxicas de un adenovirus que permitió la expresión de un sensor de calcio citoplasmático (GCaMP6s) en las neuronas. Posteriormente se analizaron los cambios de fluorescencia en las secciones del tronco encefálico que contenían el RTN mediante microscopía confocal. Finalmente, la sobreexpresión de GLT-1 en astrocitos RTN fue realizada por la inyección estereotáxica de un adenovirus que permitió la expresión del transportador de glutamato-1 bajo el promotor específico de astrocitos, la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Los animales con ICFEP presentaron un aumento en los niveles del anión superóxido en el RTN, los cuales están estrechamente relacionados con la potenciación del quimiorreflejo central en animales ICFEP. El aumento de los niveles de superóxido en el RTN se asoció con la disminución en los niveles de expresión de SOD2, tanto a nivel de mRNA y proteína, en los animales con ICFEP. En paralelo, animales con una disminución parcial de SOD2 presentan un aumento en los niveles de superóxido en el RTN los cuales se correlacionan con la potenciación del quimiorreflejo central, similar a lo observado en animales con ICFEP. Análisis de co-localización y bioinformáticos demostraron que SOD2 se expresa preferentemente en los astrocitos del RTN en lugar de en las neuronas quimiorreceptoras. Las ratas con ICFEP presentan un aumento en los niveles de glutamato extracelular en el RTN tanto en condiciones basales como durante el estímulo hipercápnico comparado con animales Sham. Tanto las ratas con ICFEP como en animales con una disminución parcial de SOD2 presentan una disminución en la morfología de los astrocitos del RTN. Interesantemente se observó que los animales con ICFEP presentan una disminución en la tinción de NMB, el marcador de neuronas quimiorreceptoras del RTN. Análisis de co-localización y bioinformáticos demostraron que GLT-1 se expresa preferentemente en los astrocitos del RTN y no en las neuronas quimiorreceptoras, y que en los animales con ICFEP, existe una disminución en los niveles de GLT-1 en el RTN. Las neuronas quimiorreceptoras del RTN de animales con ICFEP presentan un aumento de actividad tanto en condiciones basales como al ser expuestas a un medio ácido. Finalmente, la sobre-expresión de GLT-1 en los astrocitos del RTN de animales con ICFEP normaliza la actividad de las neuronas quimiorreceptoras del RTN. Además, la sobreexpresión de GLT-1 normaliza los niveles extracelulares de glutamato en el RTN, el quimiorreflejo central y el patrón respiratorio en animales con ICFEP. Estos resultados sugieren que el aumento del estrés oxidativo y la disfunción de los astrocitos en el RTN juegan un rol clave en la potenciación del quimiorreflejo y en la progresión de la ICFEP, principalmente a través la recaptación del glutamato extracelular.
- ItemDisfunción 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 BiológicasLa 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.
- ItemElucidation of the compounds involved in the appearance of an herbaceous off-flavor which affects quality of sweet cherry (Prunus avium l.) Cv. Regina(2024) Villavicencio Romero, Juan David; Zoffoli, Juan Pablo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasEste trabajo busca identificar los compuestos responsables del sabor herbáceo en la cereza (Prunus avium L.) cv. Regina, percibido por productores y consumidores. Se enfocó en el análisis de metabolitos volátiles y la expresión génica durante el desarrollo del fruto. El estudio se realizó en seis huertos del centro-sur de Chile, comparando la calidad y composición de volátiles. Mediante microextracción en fase sólida y cromatografía de gases-masas, se identificaron 39 volátiles. Las cerezas con sabor herbáceo mostraron mayor concentración relativa de aldehídos de seis carbonos y menor de alcoholes y ésteres, lo que sugiere un retraso en la maduración. Además, se caracterizó la familia de genes LOX en cereza y se cuantificó su expresión mediante RT-qPCR durante el desarrollo del fruto. Se evaluó el efecto del metil jasmonato en la reducción del sabor herbáceo, la distribución de volátiles y la expresión de los genes LOX, identificando a PaLOX10, PaLOX11 y PaLOX12 como candidatos clave en la producción de volátiles asociados a este sabor. Estos resultados ofrecen información útil para mejorar las prácticas de manejo para reducir la incidencia de sabor herbáceo, así como para los programas de mejoramiento genético en Chile.
- ItemOCRL1 Regulates the endocytic trafficking of APOER2 and reelin signaling(2024) Fuentealba Perez, Luz Maria; Marzolo Canales, Maria Paz; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BológicasLowe Syndrome is a severe disorder characterized by renal, ocular, and neurological signs. Mutations in the gene encoding the OCRL1 phosphatase are recognized as responsible for this syndrome. OCRL1 targets membrane phospholipids called phosphoinositides, with PI(4,5)P2 being the most common. The functions of OCRL1 are therefore associated with the regulation of intracellular trafficking and protein sorting. Mutations in OCRL1 affect different domains of the protein, both in enzymatic activity and in protein-binding domains, making it very difficult to describe a specific mechanism to explain this syndrome. Little is known about the nervous system, but neurological problems such as intellectual disability, behavioral disorders, and in some cases repetitive and stereotyped behaviors have been described. Interestingly, Reelin has functions in the development of the central nervous system, memory, and learning, and it signals by binding to membrane receptors of the LRP family, such as ApoER2/LRP8 and VLDLR, with ApoER2 being the most relevant. ApoER2 is internalized and recycled, and its intracellular trafficking is important for its function, as inhibiting its recycling significantly reduces Reelin signaling. Therefore, our study aims to elucidate whether the effects of OCRL1 on ApoER2 trafficking are reflected in a disturbance in Reelin signaling and, with this, to explain part of the neurological damage that occurs in Lowe Syndrome. Here, we show that ApoER2 passes through OCRL1-positive compartments and, furthermore, that the absence of OCRL1 disrupts the normal trafficking of ApoER2, affecting its availability at the cell surface and decreasing its half-life. Moreover, we detected a dysfunction in the signaling triggered by Reelin in our LS neuronal model. Thus, our study suggests that the disruption of the ApoER2/Reelin signaling pathway due to OCRL1 dysfunction may be a contributing factor to the neurological manifestations observed in Lowe Syndrome patients.
- ItemPurinergic signalling modulates B cell activation(2024) Alamo Rollandi, Martina Roxana; Yuseff Sepúlveda, María Isabel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias BiológicasB lymphocytes are cells of the adaptive immune system that produce specific antibodies after activating their BCR by antigen recognition, forming an immunological synapse that facilitates synapse that facilitates antigen retrieval, processing and presentation.While B-lymphocytes are known to respond to various microenvironmental signals, the full extent of their activation remains a mystery. This study, however, delves into uncharted territory by assessing the impact of ATP, a danger signal released by stressed cells that promotes a pro-inflammatory response, and adenosine, a metabolite of ATP known for its immunosuppressive role, on B-lymphocyte activation.To evaluate this, B cells were incubated with different concentrations of ATP and adenosine prior to activation with antigen-coated beads that mimic the immunological synapse with an antigen-presenting cell. Our results indicate that extracellular ATP enhances the ability of B cells to extract and present antigens. We also found that the P2X4 receptor is recruited to the immune synapse following BCR activation, mediating the effects of ATP on B cell functions by regulating actin reorganisation and promoting the cellular stretch response of B cells. In contrast, stimulation with adenosine decreases the ability of B cells to extract and present antigens.Overall, our findings suggest that the presence of ATP and adenosine in the extracellular milieu locally regulates B-cells activation and function, providing new insights into the modulation of their immune response and possible therapeutic targets for inflammatory diseases.