Estimation of soil gas permeability for assessing radon risk using Rosetta pedotransfer function based on soil texture and water content

Radon is a natural source of radioactivity and it can be found in all soils and rocks in the Earth. The presence of radon gas in indoor environments implies a serious risk for human health, already listed as carcinogenic by the World Health Organization. The most relevant methods to infer the risk for radon exposure are based on soil radon concentration and gas permeability that describe the effective radon movement in the soil. However, they neglect crucial soil properties and water content in soil, which can affect greatly soil permeability to gases. Additionally, soil permeability measurement remains expensive, difficult and time-consuming. In this paper we show a new and simple methodology to infer radon risk based on Rosetta3 pedotransfer function as well as soil texture and water content. We also determine the influence of soil texture both on the gas permeability variation in dependence on water content and on the parameter n of the van Genuchten –Mualem model, which establishes the shape of the relative permeability curves. We show that radon risk exposure may change importantly for the same soil with different soil water contents. We finally apply and validate the proposed method using radon permeability data from the Canadian component of the North American Soil Geochemical Landscapes Project (NASGLP). Results highlight that the proposed methodology provides reliable estimations of the gas permeability and reveal that the presence of water content may cross the boundary between two radon risk categories, and consequently, may change the radon risk category to safer situations.This work was supported by the Spanish Government [grant number RTI2018-099052-B-I00] and the University of Alicante [grant number GRE17-12]

Vesículas extracelulares de parénquima pulmonar: Nuevas perspectivas en el cáncer de pulmón.

El cáncer de pulmón es la primera causa de muerte por cáncer en el mundo. La presentación clínica paucisintomática y la ausencia de métodos adecuados de screening favorecen un diagnóstico tardío y son la causa de los malos resultados y mal pronóstico. Todas estas razones hacen necesaria la búsqueda de un nuevo biomarcador que permita un diagnóstico precoz y un abordaje temprano. Los exosomas son vesículas celulares de entre 40 y 150 nm, pudiendo contener RNA, proteínas y lípidos y participan en la comunicación intercelular y están involucrados en numerosas vías metabólicas fisiológicas y patológicas. Se ha demostrado su papel en el crecimiento tumoral, en la angiogénesis, en la formación de metástasis y en otras muchas vías, por lo que su conocerlos en profundidad es vital. Su papel en el cáncer de pulmón es desconocido. En el trabajo que se presenta se expone el análisis de una cohorte de pacientes intervenidos quirúrgicamente de lesiones sospechosas de cáncer de pulmón. Se seleccionaron 10 pacientes, 6 con cáncer y 4 con lesiones no cancerosas y se analizaron sus exosomas tanto en tejido pulmonar en fresco alejado de la zona tumoral como de plasma sanguíneo. Es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo en tejido pulmonar. El análisis que se realizó fue cuantitativo y del contenido dichas vesículas. Se demostró una mayor presencia de exosomas en paciente con cáncer y se encontró contenido genético diferencial entre paciente afecto y paciente control, lo que subraya la importancia del trabajo y la necesidad de ampliar los estudios en esta dirección. <br /

Multiwavelength optical observations of chromospherically active binary systems. 1. Simultaneous H alpha, Na I D_1, D_2, and He I D_3 observations

This is the first paper of a series aimed at studying the chromosphere of active binary systems using the information provided for several optical spectroscopic features. Simultaneous H_α, Na I D_1, D_2, and He I D_3 spectroscopic observations are reported here for 18 systems. The chromospheric contribution in these Lines have been determined using the spectral subtraction technique. Very broad wings have been found in the subtracted H_α profile of some of the more active stars. These profiles are well matched using a two-components Gaussian fit (narrow and broad) and the broad component could be interpreted as arising from microflaring. Prominence-like extended material have been detected in a near-eclipse H_α observation of the system AR Lac. The excess emission found in the Na I D_1 and D_2 lines by application of the spectral subtraction technique and the behaviour of the H_α line in the corresponding simultaneous observations indicate that the filling-in of the core of these lines is a chromospheric activity indicator. For giant stars of the sample the He I D_3 line has been detected in absorption in the subtracted spectra. An optical flare has been detected in UX Ari and II Peg through the presence of the He I D_3 in emission incoincidence with the enhancement of the H_α emission

Assessment of energy poverty in Andalusian municipalities. Application of a combined indicator to detect priorities

This study aims to assess the energy poverty risk in the municipalities in Andalusia (Spain) to know their existing differences to prioritise the aids in the municipalities with greater needs. For this purpose, a composed indicator is developed. This new indicator is based on the so-called High Energy Requirements (HER) index, where proxy indicators related to the building energy efficiency are joint and where climate severity indicators, together with the income conditions and the gender gap of the population, are included. This new indicator assesses energy poverty globally, joining the indicators related to the characteristics of the dwelling stock with other factors related to energy poverty, such as monetary poverty or gender gap. The results are analysed at a municipal level, so the cases with greater problems both in general terms and those particularly from partial aspects (such as the conservation state or the type of climate) are identified. This characterisation of the phenomenon allows the most appropriate policies to be identified according to the indicators presenting the most unfavourable values, thus constituting a useful tool to prioritise and to implement measures adapted to each municipality’s needs

Multiwavelength optical observations of chromospherically active binary systems - II. EZ Pegasi

The star EZ Peg, long ago classified as cataclysmic variable, has been shown to be a chromospherically active binary system of the RS CVn-type. In this paper we have analysed, using the spectral subtraction technique, simultaneous spectroscopic observations of the Hα, Hβ, Na I D_1 and D_2, He I D_3, Mg I b triplet, Ca II H & K, and Ca II infrared triplet lines. We have found that the hot component is the active star of the system, showing strong emission in the Hα, Ca Ir H & K, Hε, and Ca II IRT lines, and a strong filling-in of the Hβ line, however the Na I D_1 and D_2 and Mg I b triplet lines do not present filled-in. The He I D_3 could present a total filling-in due to microflaring. The observed variations (in different epochs and with the orbital phase) of the different activity indicators, formed at different height in the chromosphere, are correlated. Very broad wings have been found in the subtracted profiles of Hα and Ca II IRT λ8498 and λ8662 lines. These profiles are well matched using a two-component Gaussian fit (narrow and broad) and the broad component could be interpreted as arising from microflaring. The higher luminosity class of the hot component, that our spectra seem to indicate, could explain why the hot component is the active star of the system

Vesículas extracelulares: potencial como biomarcadores y papel en la patogénesis de la enfermedad

Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EET) son un conjunto de enfermedades neurodegenerativas de evolución fatal producidas por la acumulación de proteína prion patológica (PrPSc), una isoforma mal plegada de la proteína prion celular (PrPC), en el tejido nervioso. Se han descrito EET en varias especies animales, incluida la especie humana, donde la más común es la enfermedad de Creutfeldt-Jakob. Este trabajo se realizó en scrapie ovino, ya que esta enfermedad se emplea como modelo de investigación de las EET. El diagnóstico de las EET se realiza en base a la clínica o detectando la PrPSc, ya sea post-mortem o in vivo mediante técnicas invasivas y poco sensibles en el caso del scrapie. Esto hace necesaria la búsqueda de biomarcadores tempranos en las EET. Los exosomas son vesículas extracelulares membranosas de hasta 150 nm de diámetro que participan en el transporte intercelular y son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica. En este estudio se pretendió investigar si los exosomas participan en la propagación y la diseminación de la proteína prion en el scrapie ovino y evaluar el potencial de los exosomas como fuente de biomarcadores de scrapie en fluidos periféricos accesibles (sangre y orina) en la especie ovina. Se aislaron exosomas de ambos fluidos, siendo la primera vez que se describe su aislamiento a partir de orina ovina. Posteriormente se caracterizaron y se determinó la posible presencia de PrPSc mediante amplificaron mediante PMCA, no detectándose la presencia de PrPSc en ninguna de las muestras. Además, se analizó si estas vesículas participan en la toxicidad asociada a estas enfermedades observada previamente in vitro. Para ello se evaluó el efecto del tratamiento con exosomas de plasma de ovino con scrapie y control sobre cultivos de células madre mesenquimales ovinas con genotipo susceptible a scrapie. Se observó una elevada variabilidad entre los diferentes orígenes de exosomas y se detectaron algunos factores que podían estar influenciando los resultados observados. Esto permitió definir un protocolo para minimizar la variabilidad en este tipo de ensayos, que podrá utilizarse en trabajos posteriores. Por último, se logró aislar y caracterizar por primera vez exosomas de tejido nervioso en ovino. Se optimizó la homogeneización y el aislamiento de estas vesículas, lo cual permitirá analizar exosomas de tejido nervioso de ovino con scrapie en futuros estudios para conocer cuál es su implicación en la patogenia de la enfermedad.<br /

AISLAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE VESÍCULAS EXTRACELULARES EN TEJIDO PULMONAR

El cáncer de pulmón es el tipo de cáncer con mayor tasa de mortalidad a nivel mundial. Actualmente no existe un método de diagnóstico específico y sensible, lo que provoca un diagnóstico tardío, factor que contribuye a su mal pronóstico. Por ello, existe un creciente interés por encontrar nuevos biomarcadores, entre los que destacan los exosomas, un subgrupo de vesículas extracelulares (VE) de 30-150 nm, las cuales presentan un cargamento específico dependiendo del estado fisiopatológico de la célula. Los exosomas se han aislado de distintos fluidos corporales, pero solo ha sido descrito su aislamiento de tejido sólido en cerebro. En este trabajo, nos planteamos la hipótesis de que los exosomas se encuentran también retenidos en tejido pulmonar.Las vesículas extracelulares se aislaron de parénquima pulmonar de 4 pacientes con lesiones benignas y 6 pacientes con adenocarcinoma pulmonar mediante precipitación con un polímero artificial. Se caracterizaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) y ELISA, comparándolas con las aisladas de plasma de esos mismos pacientes. Finalmente, se cuantificaron mediante Nanoparticle Tracking Assay (NTA) y se extrajo su RNA.Los resultados de caracterización morfológica y proteica mostraron que el aislamiento se realizó exitosamente. En cuanto a la cuantificación, se observó que los pacientes con lesiones tumorales tenían una mayor cantidad de exosomas retenidos en el parénquima pulmonar (5,5 *108 VE/ml) respecto a los intervenidos de otra lesión (2,5*108 VE/ml) (p Los resultados expuestos muestran que el protocolo establecido permite obtener por primera vez exosomas de tejido pulmonar. Además, su abundancia en pacientes con adenocarcinoma indica su posible participación en la fisiopatología del cáncer de pulmón. Finalmente, el éxito en el aislamiento de su RNA permitirá el análisis de su carga genética para su futuro uso como biomarcadores.<br /

Vesículas extracelulares en tejido sólido: nueva herramienta pronóstica

El cáncer de pulmón es la primera causa de muerte por cáncer a nivel mundial y el segundo en incidencia, debido principalmente a la baja tasa de supervivencia y a la poca eficacia de los tratamientos actuales. Por ello, se han comenzado a estudiar nuevos biomarcadores que proporcionen información sobre la evolución del cáncer y la respuesta a las distintas terapias. Los exosomas son vesículas extracelulares, de entre 40 y 150 nm, cuyas funciones principales son la comunicación célula-célula y el intercambio de material. Estas vesículas están relacionadas con el cáncer de pulmón por su participación en funciones como la transición epitelial-mesenquimal o la metástasis. En este estudio se ha investigado el aislamiento de exosomas de tejido pulmonar por primera vez y de plasma, y su correspondiente carga, utilizando dos kits comerciales de precipitación. En la primera parte del estudio, se caracterizaron los exosomas mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), ELISA y análisis de rastreo de nanopartículas (NTA). Las técnicas TEM y ELISA permitieron confirmar que se aislaron exosomas de ambas muestras mediante el análisis de la morfología y el contenido proteico, respectivamente, mientras que el NTA proporcionó datos precisos sobre la concentración. El contenido en exosomas fue mayor en el tejido pulmonar en pacientes con cáncer de pulmón, confirmando que las células tumorales liberan un mayor número de vesículas. En la segunda parte, se realizó un análisis del RNA mediante RNA-seq, lo que permitió conocer los tipos de RNAs, observándose una expresión alterada principalmente en pacientes con cáncer, con un mayor contenido en tRNAs en el tejido pulmonar. Todo esto ha permitido demostrar el aislamiento con éxito por primera vez de exosomas de tejido sólido y sugerir que los exosomas de pulmón y plasma pueden tener un papel importante en el cáncer de pulmón y ser potenciales fuentes de biomarcadores.<br /

MicroRNA exosomales circulantes en obesidad mórbida con y sin apnea obstructiva del sueño. Efecto del tratamiento con presión positiva y cirugía bariátrica

La obesidad mórbida (OM) y la apnea obstructiva del sueño (AOS) son dos enfermedades estrechamente relacionadas. Los microRNA (miRNA) son pequeños fragmentos de RNA no codificante que modifica la expresión de determinados genes en las células diana. Dichas moléculas han demostrado su papel en distintas enfermedades cardiovasculares como la aterosclerosis y la obesidad. El papel de estos miRNA exosomales juegan en estas dos enfermedades: OM y AOS, no ha sido estudiado hasta la fecha. Del mismo modo, desconocemos el efecto que el tratamiento de ambas enfermedades tiene sobre la expresión de estos miRNA.Para conocer el comportamiento de estos miRNA exosomales circulantes en pacientes OM con/sin AOS y el efecto que sus respectivos tratamientos tienen sobre dicha expresión planteamos el presente estudio. Nuestra hipótesis postula que existe un perfil epigenético específico en pacientes con solapamiento OM y AOS que viene dado por la suma del efecto de la hipoxia crónica tisular sobre los adipocitos y por la hipoxia crónica intermitente debida a la AOS. Nuestra hipótesis es que existen anomalías en los miRNA exosomales circulantes propias del estado de OM, que se modificarán tras la cirugía bariátrica (CB), y cambios en la carga exosomal de miRNA secundarios a la acción de la AOS, que se modificarán con el tratamiento de CPAPPara dilucidar la veracidad de nuestra hipótesis diseñamos un estudio de cohortes prospectivo, unicéntrico, sobre una población de pacientes OM candidatos a cirugía bariátrica (CB). Se realizó un seguimiento durante, al menos, 6 meses antes de la CB y un año después de la misma. Se incluyeron pacientes OM candidatos a CB y se excluyeron aquellos que habían sido estudiados o estaban en tratamiento por un trastorno respiratorio del sueño; así como aquellos que habían sufrido un evento cardiovascular en los últimos 6 meses o un tumor en los últimos 5 años o tener diagnosticado una enfermedad autoinmune. Tan sólo se añadieron los pacientes que completaron todas las visitas.En la primera y última visita se realizó historia clínica, exploración física, análisis de sangre y gasometría arterial. En función del resultado de la poligrafía los pacientes con diagnóstico de AOS (IAH>10) se inició tratamiento con CPAP. Entre la primera y la última visita se llevó a cabo una segunda visita, tras 6 meses de la primera, donde tan sólo se obtuvo historia clínica, exploración física y análisis de sangre. Las muestras de sangre se ultracongelaron para el posterior análisis de la expresión de miRNA exosomal.Se incluyeron un total de 70 pacientes de los cuales completaron el estudio 24, 15 con AOS y 9 sin AOS. No se establecieron diferencias significativas entre los pacientes que no terminan el estudio y los que sí lo hacen. Pudimos observar diferencias significativas en los miR16, miR126 y miR320 con una mayor expresión en los pacientes con OM y AOS; y una menor expresión del miR223 en este grupo de pacientes. Estos hallazgos confirman nuestra hipótesis de que la AOS modifica la expresión de los pacientes OM.Tras 6 meses de tratamiento con CPAP pudimos ver, en el grupo de pacientes OM con AOS, cómo se produjeron modificaciones significativas en los miR16, miR126 y miR320, así como en el miR21, aunque en la primera visita no experimentó diferencias en ambos grupos. En esta segunda visita las diferencias observadas en la primera visita desaparecieron, permaneciendo únicamente en el miR223 y, apareciendo novedosamente, en miR146. Este miRNA también experimentó un descenso significativo en su expresión por efecto de la CPAP. Estos hallazgos confirman que el tratamiento efectivo de la AOS modifica las alteraciones debidas a esta enfermedad.En la última visita, con la pérdida de peso inducida por la CB, no se produjeron diferencias significativas en ninguno de los grupos estudiados. Este resultado sugiere que la CB no tiene un efecto directo sobre la expresión de los miRNA exosomales estudiados. Esto se debe a que las alteraciones de este conjunto de miRNA se producen de manera principal por el AOS. En el presente trabajo también se han analizado la relación de los parámetros antropométricos, gasométricos, poligráficos y bioquímicos con la expresión de los miRNA exosomales a lo largo del estudio. Resulta destacable que los parámetros del sueño (IAH, CT90 y SatO2 media) modifican la expresión de dos miRNA (miR16 y miR145).Esta tesis doctoral explora, por primera vez, el campo de la epigenética en los pacientes con OM y AOS a través de una batería de miRNA exosomales. Pero no sólo define las diferencias iniciales entre ambos grupos de pacientes, sino que analiza el efecto que el tratamiento, de la AOS y de la OM, tiene sobre dicha expresión. De los resultados obtenidos concluimos que el tratamiento con CPAP en pacientes con AOS modifica precozmente las alteraciones observadas en los miRNA exosomales circulantes. Estos hallazgos tienen una aplicación práctica ya que obliga al diagnóstico y tratamiento precoz de la AOS en este grupo de pacientes. Además, abren la puerta a futuros estudios que amplíen la batería de miRNA exosomales estudiados y su modificación por las distintas opciones terapéuticas. <br /

Micro-RNAs de Exosomas Circulantes en Apnea Obstructiva del Sueño

La apnea obstructiva del sueño (AOS) es una patología caracterizada por el colapso de la vía aérea superior durante el sueño, lo que provoca trastornos que ocasionan somnolencia diurna y la continua activación del sistema nervioso simpático durante la noche. Aunque la AOS no tiene habitualmente consecuencias fatales, sí que se ha asociado, además de con la pérdida de calidad de vida de los pacientes, con una senescencia acelerada y con la aparición de diversas comorbilidades, especialmente cardiovasculares como la aterosclerosis.Los exosomas, pequeñas vesículas extracelulares de entre 30 y 150 nm, son claves en la comunicación célula-célula. Formando parte de su contenido, se ha descrito la presencia de microRNAs (miRNAs), pequeñas moléculas de 18 a 25 nucleótidos que participan en la regulación post-transcripcional de los genes. El papel de los miRNAs libres en fluidos biológicos como biomarcadores ha sido ampliamente estudiado durante las últimas décadas debido a su participación en un gran número de procesos biológicos. Sin embargo, en los últimos años, los miRNAs exosomales han ido ganando importancia y se postulan con un potencial como biomarcadores incluso mayor que los miRNAs libres. Las ventajas de su encapsulación son una mayor estabilidad y una mayor especificidad, ya que se ha descrito que estos son introducidos en los exosomas de manera específica y que la carga de los exosomas puede variar en función del estado en el que se encuentre la célula que los libera. En la presente tesis doctoral nos planteamos el estudio de un conjunto de miRNAs, relacionados con aterosclerosis, procesos inflamatorios e hipoxia intermitente, en exosomas de plasma sanguíneo con el objetivo de evaluar su potencial como biomarcadores de la presencia de AOS, del desarrollo de comorbilidades cardiovascualres y de la eficacia del tratamiento de la AOS con CPAP.Para la consecución de este objetivo, se llevaron a cabo 5 estudios. En el Estudio I se seleccionó la técnica de aislamiento de exosomas idónea para el análisis de sus miRNAs. El aislamiento de exosomas mediante kit comercial basado en su precipitación fue la técnica que proporcionó mayor intensidad de señal para el estudio de los miRNAs exosomales. El Estudio II evaluó la estabilidad de los miRNAs analizados a lo largo del tiempo en sujetos control y se determinó el protocolo más adecuado de criopreservación de las muestras. Este trabajo mostró por primera vez la estabilidad a lo largo del tiempo de un conjunto de miRNAs en exosomas circulantes. Además, se determinó que el protocolo más adecuado para conservar las muestras era criopreservar la muestra de plasma, evitando los ciclos de descongelación de los exosomas ya aislados. Tras haber determinado la metodología más adecuada, se analizaron en el Estudio III los miRNAs seleccionados para evaluar posibles diferencias entre sujetos control, pacientes con AOS y aterosclerosis subclínica (AS) y pacientes con AOS y sin AS en una visita basal. Cuatro de los miRNAs exosomales analizados, miR-21, miR-145, miR-223 y miR-320a se encontraron elevados en los sujetos con AOS y AS. Posteriormente, en el Estudio IV, se determinaron los valores de estos miRNAs en el mismo conjunto de individuos tras un año de seguimiento. En este estudio se dividieron los dos grupos de pacientes con AOS de la visita inicial en dos subgrupos cada uno en función de si recibieron terapia con CPAP o no. De esta manera se trató de evaluar la eficacia del CPAP sobre los cambios observados en estos miRNAs en la visita inicial. En este caso, miR-21, miR-126 y miR-143 se encontraron elevados en sujetos con AOS sin AS que no recibieron CPAP, mientras que miR-320a se encontró elevado en todos los grupos de pacientes con AOS independientemente de la presencia de AS y de la prescripción de CPAP. Finalmente, se procedió al Estudio V, en el cual se seleccionaron los miRNAs con mayor interés, según los resultados obtenidos en los estudios III y IV (miR-21 y miR-320a), y se validaron en una nueva población clasificada de la misma manera que en los estudios anteriores tanto en la visita basal como en la visita tras un año. Se corroboró que ambos miRNAs se encontraban elevados en la visita basal en pacientes con AOS y AS y que, tras un año, miR-21 era sensible al tratamiento con CPAP mientras que miR-320a no respondía.Este trabajo de tesis doctoral ha permitido determinar dos miRNAs, miR-21 y miR-320a, como posibles intermediarios en el desarrollo de comorbilidades cardiovasculares asociadas a AOS. Su respuesta al tratamiento con CPAP fue inversa, miR-21 respondió frente a él y constituiría un biomarcador pronóstico de riesgo de aterosclerosis prevenible con CPAP, sin embargo, miR-320a no lo hizo, sugiriendo que el riesgo cardiovascular asociado a este biomarcador permanece a pesar del tratamiento. Estos resultados abren la puerta a nuevos ensayos que determinen las implicaciones biológicas y clínicas de estos miRNAs. <br /