Analysis of distinctive host immune factors in HIV+ Viremic Non-Progressors

[eng] Human Immunodeficiency Virus (HIV), which primarily targets CD4+ T cells and establishes a chronic infection leading to CD4+ T-cell depletion and immune failure, is the causative agent of Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS). The HIV/AIDS pandemic has dramatically impacted society over the past few decades. Although the development of effective antiretroviral treatments has undoubtedly improved the quality of life of people with HIV, some treated individuals still suffer from persistent chronic immune activation or lack immune recovery. We need a better understanding of the complex interactions between the virus and the immune system to identify biological mechanisms that can be exploited to help these populations. In some rare cases of HIV infection, people can naturally prevent the progression of the disease. These extreme phenotypes of HIV infection provide interesting models of limited pathogenesis and are a source of inspiration for new therapeutic strategies. Among them, Viremic Non-Progressors (VNPs) maintain normal CD4+ T-cell counts despite uncontrolled viral replication, presumably thanks to protective immune characteristics that are not yet fully characterized. In this study, we aimed to generate a comprehensive understanding of this infrequent phenotype of HIV infection by comparing VNPs and HIV+ Progressors from multiple perspectives: quantification of infected cells in peripheral blood, immunophenotype, genomics, single-cell transcriptomics, metabolomics, and analysis of plasma biomarkers. We have observed that during chronic infection VNPs show lower frequency of HIV-infected cells in the periphery, which is associated with a reduced expression of the viral coreceptor CCR5 and a higher prevalence of CCR5Δ32 deletion in heterozygosity. Moreover, despite similar viremia, we found lower bystander CD4+ T-cell death in VNPs, while the CD8+ T-cell compartment displays a less differentiated, less activated, and less cytotoxic phenotype. These individuals also show reduced interferon responses at the chronic phase of the infection, preserved responsiveness to LPS in vitro, reduced plasma levels of zonulin (a biomarker of intestinal permeability), and altered tryptophan catabolism compared to Progressors. Taken together, adult VNPs may prevent disease pathogenesis through a complex multifactorial mechanism that includes reduced susceptibility of target cells to infection, a generalized lower degree of chronic immune activation despite persistently high viral replication, and probably a preservation of lymphoid tissue associated with the intestine.[cat] El virus de la immunodeficiència humana (VIH) és l'agent etiològic de la síndrome d'immunodeficiència adquirida (SIDA). El VIH infecta principalment cèl·lules T CD4+ i estableix una infecció crònica que condueix a la depleció d'aquestes cèl·lules i a la disfunció del sistema immunitari. La pandèmia del VIH/SIDA ha tingut un gran impacte a la societat durant les darreres dècades. Tot i que el desenvolupament de tractaments antiretrovirals sens dubte ha millorat la qualitat de vida de les persones amb VIH, algunes persones tractades encara pateixen activació immunitària crònica o no recuperen els recomptes de cèl·lules T CD4+. Per tal d’identificar mecanismos biològics que es puguin modular i aconseguir ajudar aquests individus, necessitem un major coneixement de les complexes interaccions entre el virus i el sistema immunitari. En alguns casos infreqüents d'infecció pel VIH s'evita de manera natural la progressió de la malaltia. Aquests fenotips extrems d'infecció per VIH proporcionen models interessants de contenció de la patogènesi i són una font d'inspiració per a noves estratègies terapèutiques. Entre ells, els Virèmics No Progressors (VNP) mantenen recomptes normals de cèl·lules T CD4+ tot i que no controlen la replicació viral. Presumiblement, això és degut a característiques immunitàries protectores que encara no s'han caracteritzat per complet. En aquest estudi, el nostre objectiu ha estat generar una comprensió integral d‟aquest fenotip poc freqüent d‟infecció pel VIH mitjançant la comparació dels VNP amb individus VIH+ que presenten la progressió habitual de la malaltia (progressors) des de múltiples perspectives: quantificació de la taxa d’infecció en limfòcits circulants, immunofenotipat, genòmica, transcriptòmica de cèl·lula única, metabolòmica i quantificació de marcadors plasmàtics. Com a resultat, hem observat que durant la infecció crònica pel VIH els VNP mostren una freqüència menor de cèl·lules infectades per VIH en sang perifèrica, la qual cosa s'associa amb una expressió reduïda del correceptor viral CCR5 i una major prevalença de la deleció CCR5Δ32 en heterocigosi. A més, malgrat que tots dos grups presenten una virèmia similar, trobem menors nivells de mort cel·lular en cèl·lules T CD4+ als VNP, mentre que el compartiment de cèl·lules T CD8+ mostra un fenotip menys diferenciat, menys activat i menys citotòxic. Els VNP també mostren una menor activació de les respostes d'interferó durant la fase crónica de la infecció, mantenen la seva capacitat de resposta a l'estimulació amb LPS in vitro i presenten menors nivells plasmàtics de zonulina (un biomarcador de la permeabilitat intestinal), així com alteracions en el catabolisme del triptòfan, en comparació amb els progressors. En conjunt, els VNP adults eviten la patogènesi de la malaltia a través d'un complex mecanisme multifactorial que inclou una menor susceptibilitat de les cèl·lules diana de la infecció, un menor grau general d'activació immunitària crònica i, probablement, una major preservació de teixit limfoide associat a l'intestí, tot això malgrat una elevada i persistent replicació viral.[spa] El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es el agente etiológico del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). El VIH infecta principalmente células T CD4+ y establece una infección crónica que conduce a la depleción de estas células y a la disfunción del sistema inmunitario. La pandemia del VIH/SIDA ha tenido un gran impacto en la sociedad durante las últimas décadas. Aunque el desarrollo de tratamientos antirretrovirales sin duda ha mejorado la calidad de vida de las personas con VIH, algunas personas tratadas todavía sufren activación inmunitaria crónica o carecen de recuperación del número de células T CD4+. Para identificar los mecanismos biológicos que necesitamos modular para ayudar a estos individuos, necesitamos un mayor conocimiento de las complejas interacciones entre el virus y el sistema inmunitario. En algunos casos infrecuentes de infección por VIH se evita de forma natural la progresión de la enfermedad. Estos fenotipos extremos de infección por VIH proporcionan modelos interesantes de contención de la patogénesis y son una fuente de inspiración para nuevas estrategias terapéuticas. Entre ellos, los Virémicos No Progresores (VNP) mantienen recuentos normales de células T CD4+ a pesar de no controlar la replicación viral. Presumiblemente, esto se debe a características inmunitarias protectoras que aún no se han caracterizado por completo. En este estudio, nuestro objetivo ha sido generar una comprensión integral de este fenotipo poco frecuente de infección por VIH mediante la comparación de los VNP con individuos VIH+ que presentan la progresión habitual de la enfermedad (progresores) desde múltiples perspectivas: cuantificación de la tasa de infección en sangre periférica, inmunofenotipado, genómica, transcriptómica de célula única, metabolómica y cuantificación de marcadores plasmáticos. Como resultado, hemos observado que durante la infección crónica por VIH los VNP muestran una menor frecuencia de células infectadas por VIH en sangre periférica, lo cual se asocia con una expresión reducida del correceptor viral CCR5 y una mayor prevalencia de la deleción CCR5Δ32 en heterocigosis. Además, a pesar de que ambos grupos presentan una viremia similar, encontramos menores niveles de muerte celular en células T CD4+ en los VNP, mientras que el compartimento de células T CD8+ muestra un fenotipo menos diferenciado, menos activado y menos citotóxico. Los VNP también muestran una menor activación de las respuestas de interferón durante la fase crónica de la infección, mantienen su capacidad de respuesta a la estimulación con LPS in vitro y presentan menores niveles plasmáticos de zonulina (un biomarcador de la permeabilidad intestinal), así como alteraciones en el catabolismo del triptófano, en comparación con los progresores. En conjunto, los VNP adultos pueden evitar la progresión de la enfermedad a través de un complejo mecanismo multifactorial que incluye una menor susceptibilidad de las células diana de la infección, un menor grado general de activación inmunitaria crónica y, probablemente, una mayor preservación de tejido linfoide asociado al intestino, todo ello a pesar de una elevada y persistente replicación viral

La Comprensión Científica en Ausencia de Explicación

[eng] This thesis challenges a central tenet in the philosophy of science: that explanation is necessary for scientific understanding. While explanatory accounts of understanding dominate philosophical discourse, they seem ill-suited for analyzing scientific cases where explanation is absent. This thesis argues that genuine scientific understanding of a phenomenon is possible, even when scientists lack a comprehensive explanation of it. The thesis explores this claim through three detailed case studies. The first examines Ludwig Prandtl's intuitive grasp of flow separation, achieved prior to his formalization of the boundary layer theory. The second analyzes how the IHME COVID-19 model provided valuable predictions about the pandemic's trajectory that guided actions and informed decisions. The third investigates how AlphaFold, a deep neural network, achieves remarkable success in predicting protein structures without simulating the physical processes of protein folding. Each case study highlights a distinct aspect of scientific understanding without explanation. Prandtl's work demonstrates the role of intuitive grasp and visualization in achieving understanding prior to formulating an explanation. The IHME model exemplifies how understanding can arise from purely descriptive regularity patterns, even in the absence of causal representation. AlphaFold reveals how predictive accuracy, grounded in empirically based assumptions, can constitute a form of understanding even when causal mechanisms remain opaque. The thesis concludes that scientific understanding without explanation is not only possible but also constitutes a significant epistemic achievement. Recognizing this form of understanding requires a re-evaluation of our traditional epistemic standards and expands our view of the aims of scientific inquiry and the diverse ways in which scientists understand the world.[spa] Esta tesis desafía un principio fundamental en la filosofía de la ciencia: que la explicación es necesaria para la comprensión científica. Si bien las concepciones explicativas de la comprensión dominan el discurso filosófico, parecen poco adecuadas para analizar casos científicos donde la explicación está ausente. Esta tesis sostiene que es posible una auténtica comprensión científica de un fenómeno, incluso cuando los científicos carecen de una explicación exhaustiva del mismo. La tesis explora esta afirmación a través de tres estudios de caso detallados. El primero examina la captación intuitiva de Ludwig Prandtl sobre la separación del flujo, lograda antes de su formalización de la teoría de la capa límite. El segundo analiza cómo el modelo COVID-19 del IHME proporcionó valiosas predicciones sobre la trayectoria de la pandemia que guiaron acciones e informaron decisiones. El tercero investiga cómo AlphaFold, una red neuronal profunda, logra un éxito notable en la predicción de estructuras proteicas sin simular los procesos físicos del plegamiento de proteínas. Cada estudio de caso destaca un aspecto distinto de la comprensión científica sin explicación. El trabajo de Prandtl demuestra el papel de la captación intuitiva y la visualización en el logro de la comprensión antes de formular una explicación. El modelo del IHME ejemplifica cómo la comprensión puede surgir de patrones de regularidad puramente descriptivos, incluso en ausencia de representación causal. AlphaFold revela cómo la precisión predictiva, fundamentada en supuestos basados empíricamente, puede constituir una forma de comprensión incluso cuando los mecanismos causales permanecen opacos. La tesis concluye que la comprensión científica sin explicación no solo es posible, sino que también constituye un logro epistémico significativo. Reconocer esta forma de comprensión requiere una reevaluación de nuestros estándares epistémicos tradicionales y amplía nuestra visión de los objetivos de la investigación científica y las diversas formas en que los científicos comprenden el mundo

Smooth sailing: market integration, agglomeration, and productivity growth in interwar Brazil

Leveraging an original dataset on coastal shipping and invoking a new economic geography framework, we study the effects of domestic and international trade costs on industrial concentration and productivity growth in interwar Brazil. In the great wave of globalization before 1914, international trade costs were low and domestic costs high. Economic activity was dispersed along the coastline. The interwar period saw a reversal: international costs surged and domestic costs declined. Economic activity was increasingly concentrated in São Paulo. Agglomeration economies enabled productivity growth in the 1930s, mostly in durable and capital goods

In knowledge we trust: learning-by-interacting and the productivity of inventors

Innovation rarely happens through the actions of a single person. Innovators source ideas while interacting with peers at different levels and intensities. With a dataset of disambiguated inventors from 1980 to 2010 in European metropolitan areas, we assess the influence of their interactions with co-workers, organizations' colleagues, and geographically co-located peers on their productivity. By adding many fixed effects to control for unobserved heterogeneity, we uncover the importance of metropolitan areas knowledge for inventors' productivity, with firms and co-workers' network knowledge being less relevant. When the complexity and quality of knowledge are accounted for, the picture changes: proximate, social interactions become central

Anàlisi “òmica” integrada de l’enteritis limfocítica secundària a enteropatia sensible al gluten. Descobriment de biomarcadors. Interès fisiopatològic i diagnòstic

[cat] La celiaquia es considera una malaltia d’elevada prevalença i la ingestió de gluten en pacients celiacs pot induir una gran varietat de simptomes incloent simptomatologia extraintestinal. Entre les estratègies de cribatge per grups de risc s’han utilitzat marcadors serològics (anticossos antiendomissi i anti transglutaminassa tissular) que han permès diagnosticar casos poc simptomàtics, fins i tot assimptomàtics, però presenten limitacions per detectar pacients amb celiaquia lleu. La sensibilitat de la serología depèn de la gravetat de la lesió histològica (enteritis linfocítica amb o sense hiperplàssia de criptes i els diferents graus d’atròfia vellositària). L’atròfia de vellositats i sobretot les lesions Marsh I amb serología celiaca negativa representen un repte diagnòstic ja que poden estar causades per múltiples etiologies i es considera que només un 5-15% de les lesions de tipus enteritis linfocítica són de causa celíaca. S’ha demostrat que la quantificació de limfòcits T intraepitelials que expresen TCR γδ per citometria de fluxe i la presència de dipòsits subepitelials de transglutaminassa (tTG2) poden representar bons biomarcadors de les enteropaties i atròfies secundàries a celiaquía però és necessari obtenir biòpsies intestinals i no sempre els resultats són concluents. Tot i que per citometria de fluxe s’ha definit un patró típic de celiaquia analitzant les cèl·lules inmunitaries del budell prim (limfograma celíac) s’han d’analitzar biòpsies que no deixa de ser una tècnica invasiva que ocasiona un risc pel pacient. Per tant, esdevé necessari disposar de biomarcadors que permetin realitzar el diagnòstic, sobretot en els pacients seronegatius que conformen un grup de pacients de difícil diagnòstic però també que permetin valorar la presència i el grau d’atròfia vellositària evitant la necessitat de fer biòpsies duodenals de seguiment. En aquest sentit vam dissenyar un estudi mitjançant aproximacions òmiques analitzant mostres de plasma i orina (metabolòmica) i mostres de secretoma de teixit i biòpsies tissulars amb tècniques proteòmiques, en individus estratificats en 5 grups diferents: Marsh 3 celíacs; Marsh 1 celíacs seronegatius; Marsh 1 celíacs seropositius; Marsh 1 no celíacs; Controls no celíacs. Els resultats obtinguts han mostrat diferents mol.lècules amb capacitat com a potencials biomarcadors sempre i quan es sotmetin a un procés de validació en una nova cohort de pacients.[eng] This study is aimed to discover new biomarkers which allow to perform the diagnosis of seronegative mild Gluten Sensitive Enteropathy (GSE) using metabolomics and proteomics approaches. We have been working with five groups of subjects: -Coeliac Marsh 3 -Marsh 1 coeliac sero positive -Marsh 1 coeliac sero negative -Marsh 1 non-coeliac -Healthy controls Tissue, secretome (obtained by biopsy culture) have been analyzed to obtain the profile of protein/peptides expressed. We used plasma and urine samples for the metabolomic profile. We will submit tissue samples to extraction, fractionation and analysis by nanoLC/MS/MS and the same treatment for secretome. The components will be subjected to different chemometric analysis. In metabolomic analysis we have performed liquid-liquid extraction, derivatization, GC/MS and LC/MS/MS, statistical discriminant analyses to quantify the targeted metabolites The results showed us a molecular profile with potential use to validate as bioamarkers in a new cohort of pacients to assess the diagnostic accuracy of the protein profile in the diagnosis of coeliac disease and to assess the possibility of performing the diagnosis of coeliac disease without biopsy in adult celiac patients

Prior knowledge and verification in macromolecular crystallography

[eng] Structural biology is essential for understanding the structure and dynamics of biological macromolecules, proteins, nucleic acids and their complexes, and to derive how the alterations produced in their structure affect the function. X-ray crystallography is one of the techniques that enables us to characterize the three-dimensional structure of these biological macromolecules. This knowledge allows a rational design and development of pharmaceutical drugs. However, during the diffraction experiment a fundamental part of the required information, the phases, cannot be measured giving rise to the phase problem. In order to calculate the electron density map and to obtain the three-dimensional structure, approximate phases need to be retrieved. The intensities obtained during the diffraction experiment and the phases are related to the structure, so similar structures will have related diffraction patterns. Thus, one widely used approach to overcome this problem is molecular replacement. This approach consists of using phases from a homologous structure correctly placed in the same unit cell of the unknown structure to approximate its phases. Therefore, the lack of homologous structures could make this process highly challenging. Now, with the rise of deep learning methods, predicted models have reached the accuracy of closed homologs facilitating structure solution by molecular replacement and increasing the number of structures solved in a reduced period of time. Instead, ab initio methods only use the knowledge that a structure is composed of atoms. Our approach to structure solution, halfway between ab initio and molecular replacement is implemented in the software ARCIMBOLDO. It consists of exploiting secondary and tertiary structure elements for phasing by using small and very accurate fragments. In this context, numerous probes are produced and only a few ones are correct, being difficult to identify. Because of this, structure solution may be a challenge requiring high computational resources and time. For that reason, a new packing function has been developed in order to reduce the number of incorrect partial probes facilitating the prioritization of the correct ones, increasing the efficiency of the computational resources used. Also, ARCIMBOLDO has been adapted for its use with predicted models. Those predictions have facilitated the phasing process, but they also have raised concern about model bias. Thus, we have addressed the need to reconsider how to assess model validation. Traditionally, the criteria to consider that a model has been validated was a reasonable agreement between observed and calculated structure factors, stereochemical constraints and physically reasonable thermal vibration factors. As predicted models have a perfect stereochemistry, this criteria should not be used to measure the reliability of the structural model generated. In this work, we correlate the models obtained with AlphaFold and RoseTTAFold with the experimental data systematically eliminating prior knowledge from the determination when those models are used. And finally, we have deeply analyzed the performance of AlphaFold2 in order to understand the biological conformations generated in its predictions and we have develop a new method called VAIRO which is able to cluster prior consistent knowledge to promote the conformational states of interest, even those marginally reflected in deposited X-ray structures.[cat] La cristal·lografia de raigs X és una tècnica clau que ens permet caracteritzar l’estructura tridimensional de macromolècules biològiques, com les proteïnes, els àcids nucleics i els complexos que formen. No obstant, durant l’experiment de difracció una part de la informació necessària per la determinació estructural, les fases, no es pot mesurar. És el que es coneix com el problema de les fases. Així doncs, per calcular el mapa de densitat electrònica s’utilitzen diferents estratègies per recuperar les fases. La més estesa és el reemplaçament molecular basat en la relació de similitud entre el patró de difracció generat amb l’experiment i l’estructura. Aquest mètode consisteix en la utilització de les fases d’una estructura homòloga per calcular les fases inicials de l’estructura problema. El nostre mètode, ARCIMBOLDO, està pensat per quan no existeixen estructures suficientment similars per poder determinar l’estructura desconeguda amb reemplaçament molecular. Enlloc d’utilitzar l’estructura completa, utilitzem fragments d’estructura secundària i terciària que, tot i representar una fracció mínima del patró de difracció, quan són col·locats en la posició adequada permeten la seva extensió cap a l’estructura completa. En aquest context, es generen moltes possibles solucions que no sabem si són correctes o no fins que s’estenen cap a la solució completa. Per tal de reduir el nombre d’hipòtesis a avaluar i facilitar la priorització de les que podrien ser correctes, s’ha desenvolupat una nova funció de packing que incorpora informació sobre l’entorn de les solucions. El desenvolupament de mètodes basats en intel·ligència artificial com AlphaFold o RoseTTAFold ha facilitat molt la determinació estructural de macromolècules ja que les prediccions assoleixen una qualitat similar a la dels homòlegs propers. Donat que les prediccions són esteroquímicament perfectes i que aquest és un dels conceptes en els que es basa la validació de les estructures determinades, hi pot haver risc de no donar prou pes a la informació experimental i basar la determinació en el model. Per adreçar aquesta qüestió, ARCIMBOLDO ha estat adaptat al seu ús amb prediccions, per treure el màxim profit d’aquests models alhora que revalora la informació proporcionada per l’experiment per evitar determinacions estructurals esbiaixades. Per últim, s’ha desenvolupat un mètode per guiar les prediccions d’AlphaFold cap a diferents estadis conformacionals, fins i tot aquells infrarepresentats en les estructures cristal·logràfiques dipositades al Protein Data Bank. El mètode VAIRO utilitza la informació prèvia que tenim del sistema biològic i l’agrupa de manera consistent per permetre la producció de prediccions que reflecteixin la dinàmica dels complexos macromoleculars

Metabolisme i resistència farmacològica en càncer de colon

Treballs Finals de Grau de Química, Facultat de Química, Universitat de Barcelona, Any: 2023, Tutors: Marta Cascante Serratosa, Pedro de Atauri CarullaColorectal cancer (CRC) is one of the cancers with the most reported cases and mortality rates. Resistance to antitumoral drugs is one of the main reasons for its mortality, leading to the failure of conventional therapies. The understanding of the metabolic changes that encompass metabolic reprogramming upon chemotherapy treatments, such as those with Palbociclib, may unveil new therapeutic targets to enhance Palbociclib effectivity and/or avoid the acquisition of resistance. In this study, we used a mathematical modelling approach based on the reconstruction of tumor cell metabolic network reactions at Genome Scale (GSMMs). The reconstruction was based on a template containing all the possible reactions described in human organisms (Recon3D) and constrained using experimental measurements of tumor cells. Using this approach, first we reconstructed a simplification of the central metabolism, creating a type of GSMM referred to as “toy model”. This step served to understand the correct usage of the algorithms used in the creation of GSMMs, and provided further knowledge to comprehend the key role that transcriptomic data has on constraining and mathematically determining the model. Subsequently, GSMMs for both untreated and Palbociclib-resistant tumor cells were reconstructed using experimental data on consumption and production rates, metabolite concentrations in cell culture media and gene expression information. Linear programming-based algorithms were employed to refine the models. Then, gene knock-out and knock-down techniques were used to identify potential therapeutic targets capable of inducing cellular death or preventing the metabolic reprogramming triggered by Palbociclib. Analysis of the metabolic fluxes estimated from the reconstructed GSMMs showed that Palbociclib-resistant cells exhibit a decrease in glycolytic activity and an increase in cellular respiration, nucleotide metabolism and fatty acid metabolisms. These changes revealed several potential targets, some of which associated with approved drugs, such as cholic acid, Quercetin, Sulfasalazine and Aspirin

Explaining the homelessness phenomenon in familistic Mediterranean societies: A new analytical framework

This article studies the importance of the loss of family ties and its symbolic burden in the narrative of homeless people in familistic societies. The family is the main reason why poverty does not directly lead to social exclusion in southern European countries. However, the economic crises of the last two decades have weakened the ability of the family to protect its members. The new forms of poverty that imply processes of individualized social exclusion that lead to homelessness in southern Europe can be understood as a consequence of the overload currently sufered by families in those countries due to the recent economic crises. The loss of family ties in this type of society is so stigmatizing that, even if the person is living on the street for structural reasons such as having been unemployed and having lost their home due to the efects of the recent economic crises and not receiving aid from social services, always reproduces a characteristic story of self-victimization and mourning for not having had a good family that has helped him in times of need

Mecanismes i implicacions terapèutiques de la inhibició de l'epòxid hidrolasa soluble en la malaltia d’Alzheimer

[cat] La malaltia d'Alzheimer (MA) representa la causa més comuna de demència i és una de les malalties més prevalents en la societat, especialment a causa de l'augment de l'esperança de vida. Tanmateix, actualment, com a conseqüència de la naturalesa complexa de la fisiopatologia de la MA, no es disposa de cap tractament curatiu. Els tractaments disponibles només alleugen alguns símptomes cognitius i comportamentals, sense aturar la progressió de la malaltia. Per aquest motiu, és crucial establir noves dianes terapèutiques que permetin desenvolupar tractaments més eficaços i curatius. En aquest context, la neuroinflamació s’ha proposat en els últims anys, com una causa primerenca de la MA. L'enzim epòxid hidrolasa soluble (EHs) es troba sobreexpressada en la MA i juga un paper fonamental en la creació d'aquest ambient neuroinflamatori, ja que transforma els àcids epoxieicosatrienoics, els quals tenen propietats antiinflamatòries, en dihidroxieicostrienoics, amb propietats proinflamatòries. Per tant, en aquesta tesi doctoral proposem que la inhibició d’aquest enzim, per tal de reduir la neuroinflamació, podria representar una bona estratègia terapèutica per la MA, tant en monoteràpia com en teràpia combinada. En primer lloc, en aquesta tesi doctoral hem demostrat que un tractament combinat a baixes dosis, emprant la inhibició de l’EHs i la inhibició de l’acetilcolinesterasa, mostra un efecte sinèrgic respecte a la monoteràpia. Així doncs, emfatitzem la importància dels tractaments multidiana per fer front a la MA. En segon lloc, tenint en compte estudis previs realitzats pel nostre grup, hem volgut aprofundir en els efectes neuroprotectors que genera la inhibició de l’EHs. Per fer-ho, hem realitzat un conjunt d’estudis mitjançant 3 inhibidors optimitzats (UB-SCG-51, la seva sal UB-SCG-74 i l’UB-BJ-02). Aquests nous inhibidors presenten una elevada selectivitat, especificitat i permeabilitat per creuar la barrera hematoencefàlica. Gràcies a ells, hem pogut observar que la inhibició de l’EHs en ratolins 5XFAD genera una reducció de la neuroinflamació, amb la conseqüent millora del dèficit cognitiu i marques fisiopatològiques de la MA. A més, hem descrit nous mecanismes neuroprotectors promoguts per la inhibició de l’enzim. Per una banda, la inhibició de l’EHs exerceix en part els seus efectes neuroprotectors gràcies a l’activació de la via UPR, seguit d’un augment de l’autofàgia, reducció de l’apoptosi i augment de la plasticitat sinàptica. Per altra banda, la inhibició de l’EHs també genera canvis en la inflamació perifèrica i en la composició la microbiota, la qual pot modular les principals marques patològiques de la MA a nivell central, tal hi com hem vist gràcies al model C.elegans. Per últim, hem establert que la inhibició de l’EHs no només és capaç de modificar els símptomes de la MA, sinó que també és capaç de modificar-ne la progressió. Aquest fet, conjuntament amb tots els efectes neuroprotectors promoguts, concedeix una gran importància a l’EHs com a diana terapèutica, convertint la seva inhibició en una estratègia prometedora, per tal d’abordar la MA d'una manera molt més completa i efectiva.[eng] Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia and one of the most prevalent diseases in society. However, currently, no cure exists for AD, and available treatments only mitigate symptoms without affecting the progression of the disease. Hence, it is crucial to establish new therapeutic targets to develop more effective and, eventually, curative treatments. In this context, neuroinflammation has been proposed as an early cause of AD. The enzyme soluble epoxide hydrolase (sEH) is overexpressed in AD and plays a crucial role in creating this neuroinflammatory environment. Hence, inhibiting sEH has been proposed as a novel therapeutic approach for AD. Firstly, in this doctoral thesis, we have demonstrated that a combined treatment at low doses, using sEH inhibition and acetylcholinesterase inhibition, shows a synergistic effect compared to monotherapy. Thus, we emphasize the importance of multidrug treatments to tackle AD. Secondly, considering previous studies conducted by our group, we have aimed to delve into the neuroprotective effects generated by sEH inhibition. We have performed a set of studies using 3 optimized inhibitors (UB-SCG-51, its salt UB-SCG-74, and UB-BJ-02). These new inhibitors exhibit high selectivity, specificity, and permeability to cross the blood-brain barrier. We have observed that sEH inhibition in 5XFAD mice results in a reduction of neuroinflammation, leading to an improvement in cognitive deficits and pathological markers of AD. Furthermore, we have described new neuroprotective mechanisms promoted by sEH inhibition. On the one hand, sEH inhibition partially exerts its neuroprotective effects through the activation of the UPR pathway, followed by an increase in autophagy, reduction of apoptosis, and enhancement of synaptic plasticity. On the other hand, sEH inhibition also induces changes in peripheral inflammation and in the microbiota composition, which can modulate the main pathological marks of AD, as we have seen using the C.elegans model. Finally, we have established that sEH inhibition can modify the symptoms of AD, but also can modify its progression. This fact, together with all the neuroprotective effects promoted, provide a great importance to sEH as a therapeutic target, making its inhibition a promising strategy to address AD in a much more comprehensive and effective way

The role of non-native fish on littoral macroinvertebrates of Pyrenean high mountain lakes

[eng] High mountain freshwater ecosystems, such as Pyrenean lakes, are distinguished by their unique ecological characteristics, which encompass their near-pristine undisturbed state, unique biodiversity, and their role as refuges for a variety of organisms. High mountain lakes are naturally devoid of fish, yet many have experienced the introduction of non-native fish species, primarily trout, and more recently, minnows (Phoxinus sp.) introduced by anglers for use as live bait. The predation of native fauna by these introduced fish involves profound ecological changes, as fish occupy a higher trophic level that was formerly absent. While the effects of trout introduction have been the subject of many studies, the effects of minnows are poorly understood. This thesis aimed to investigate the effects of the introduction of non-native fish, and especially minnows, on the liHoral macroinvertebrate communities of Pyrenean high mountain lakes. By studying 54 high mountain lakes, we evaluated the impact of minnow and trout densities on macroinvertebrate community composition and abundance, relative to other biotic and abiotic factors. Minnow density emerged as the most significant factor influencing macroinvertebrate community composition in high mountain lakes, surpassing spatial factors, catchment features, and in-lake habitat characteristics. Aquatic macrophytes offered competitive and predatory refuges, enhancing the survival and abundance of taxa susceptible to fish predation. However, large and mobile macroinvertebrates, like Corixidae and Dytiscidae, were adversely affected by both minnows and trout, largely due to their vulnerability to visual predators. Notably, even at relatively low densities, minnows had a greater impact on macroinvertebrate communities than trout. In lakes inhabited by minnows, the macroinvertebrate community was typically limited to a small number of taxa, predominantly composed of small, semi-sessile burrower organisms. In a study across 27 Pyrenean lakes, we used DNA metabarcoding to explore the impact of trout and minnows on macroinvertebrate communities. Trout contributed to the homogenisation of these communities, resulting in lower beta diversity, increased Chironomidae species richness, and higher genetic relatedness among community species. This led to decreased phylogenetic and functional diversity in trout-inhabited lakes compared to fishless ones. On the other hand, minnows had a non-selective and extensive impact, causing a random removal of species from the phylogenetic tree and increased beta diversity. An examination of the gut contents of both trout and minnows did not reveal notable differences in their dietary preferences. However, it seemed that trout consumed species of larger size compared to minnows. Additionally, for nine years, we assessed the recovery of macroinvertebrate communities in eight lakes where trout and minnow populations were eradicated or controlled. The aim was to identify common recovery paHerns among the lakes and determine the time required for macroinvertebrate communities to achieve a composition similar to that of fishless lakes. A few years after the initiation of trout and minnow eradication, we observed clear signs of recovery, with communities gradually resembling those typical of fishless lakes. Biomass of many taxa increased and community-level parameters improved, yet full recovery appears to require more than 6-7 years from eradication onset. With the goal of promoting the use of DNA metabarcoding for monitoring freshwater biodiversity, we established a reference library for DNA-based identification of high mountain aquatic fauna. This effort was driven by the lack of comprehensive coverage in current public reference databases for the diversity of Pyrenean freshwater animals. In its initial stages, the library contains 322 mitochondrial sequences from 178 species, with a focus on aquatic insects and key vertebrates. A first phylogenetic analysis of the obtained sequences revealed two highly divergent mitochondrial lineages of the corixid Sigara distincta in Europe, highlighting the need for a comprehensive taxonomic revision integrating both molecular and morphological approaches.[cat] Els ecosistemes d'aigua dolça d’alta muntanya, com els estanys pirinencs, tenen una gran importància ecològica, atesos els seus entorns gairebé pristins, la seva biodiversitat única i el seu paper com a refugis per a molts organismes. Malgrat que els estanys d’alta muntanya estan desproveïts de peixos de forma natural, molts han patit la introducció de peixos no autòctons com ara truites i, més recentment, veró (Phoxinus sp.), introduït per pescadors que l’ han emprat com a esquer viu. Si bé els efectes de la introducció de truites han estat objecte de molts estudis, els efectes de veró són poc coneguts. Aquesta tesi s’ha proposat investigar els efectes de la introducció dels peixos no autòctons, i especialment del veró, sobre les comunitats de macroinvertebrats litorals dels estanys d’alta muntanya dels Pirineus. Mitjançant l'estudi de 54 estanys, vam avaluar l'impacte de les densitats de veró i diferents espècies de truita sobre la composició i abundància de les comunitats de macroinvertebrats en relació amb altres factors biòtics i abiòtics. La densitat de veró va ser el factor més important a l’hora de determinar la composició de les comunitats de macroinvertebrats. Per altra banda, els macròfits aquàtics van tenir un paper clau proporcionant refugi per als macroinvertebrats contra la depredació per part dels peixos. No obstant això, les espècies de macroinvertebrats més grans i mòbils van ser particularment vulnerables als efectes de les truites i el veró. En els estanys amb veró, la comunitat de macroinvertebrats va estar limitada a pocs taxons, predominantment organismes petits i semisèssils. En un estudi portat a terme a 27 estanys pirinencs, vam utilimar l’anàlisi de metabarcodificació per explorar l'impacte de les truites i el veró en les comunitats de macroinvertebrats a una gran resolució taxonòmica. Les truites van produir una homogeneïmació d'aquestes comunitats, un augment en la riquesa d'espècies de quironòmids i un major parentiu genètic entre les espècies de la comunitat. Això va provocar una disminució de la diversitat filogenètica i funcional en els estanys poblats per truites en comparació amb els estanys sense peixos. D'altra banda, el veró va tenir un impacte no selectiu i extens sobre les comunitats, provocant l’eliminiació d’espècies pràcticament de forma aleatòria a l'arbre filogenètic de la comunitat. L'anàlisi dels continguts digestius tant de les truites com del veró no va revelar diferències notables en les seves preferències alimentàries. No obstant això, sembla que les truites consumeixen espècies de major mida que les consumides pel veró. A més, durant nou anys vam avaluar la recuperació de les comunitats de macroinvertebrats a vuit estanys on es van erradicar o controlar les poblacions de truites i veró. Amb això es pretenia identificar patrons comuns de recuperació entre els estanys i esbrinar el temps necessari perquè les comunitats de macroinvertebrats assolissin una composició semblant a la dels estanys sense peixos. Pocs anys després de l’inici de l'erradicació de les truites i el veró, vam observar ràpids signes de recuperació, amb comunitats que gradualment s'assemblaven a les típiques dels estanys sense peixos. La biomassa de moltes espècies va augmentar i molts paràmetres a escala de comunitat van millorar, però la recuperació completa de la comunitat podria requerir un període més llarg de temps, probablement de més de 6-7 anys des de l'inici de les pesques. Amb l'objectiu de promoure l'ús de la metabarcodificació per al monitoratge de la biodiversitat d'aigua dolça, vam establir una biblioteca de referència per a la identificació de fauna aquàtica d’alta muntanya basada en els codis de barres d'ADN. Aquesta tasca es va dur a terme a causa de la manca d’una representació exhaustiva de la fauna aquàtica pirinenca a les bases de dades de referència públiques actuals. En els seus estadis inicials, la biblioteca conté 322 seqüències mitocondrials de 178 espècies, representant principalment insectes aquàtics i vertebrats d’interès. Una primera anàlisi filogenètica de les seqüències obtingudes va revelar dues línies mitocondrials altament divergents del coríxid Sigara distincta a Europa, la qual cosa recomana una revisió taxonòmica que integri mètodes moleculars i morfològics de les espècies del seu gènere per tal d’esbrinar l’abast d’aquest descobriment