Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Melatonina y apoptosis en leucocitos humanos

Tesis doctoral con la Mención de "Doctor Internacional"En la presente Tesis Doctoral, nos propusimos estudiar los mecanismos implicados en las propiedades anti-apoptóticas de la melatonina en células inmunocompetentes no tumorales, como son los leucocitos humanos, valorando la participación de los receptores de membrana de la melatonina en dichos mecanismos, así como la acción directa de la indolamina a través de su capacidad antioxidante. Los resultados indican que la melatonina es capaz de revertir la activación de la caspasa-3 y -9 inducida por sobrecargas de calcio intracelular, lo cual se debe aparentemente a la modulación de la apertura del poro de permeabilidad transitoria de la mitocondria y la activación de Bax por acción de la indolamina. Además, los efectos protectores resultantes de la administración de melatonina sobre la apoptosis mitocondrial de leucocitos humanos inducida por aumentos sostenidos en la concentración intracelular de calcio parecen ser dependientes de las propiedades antioxidantes de la indolamina. Por otro lado, hemos demostrado que la melatonina reduce la apoptosis inducida por TNF-α mediante la interacción con los receptores de membrana MT1/MT2 y la activación fosforilativa de la proteína de supervivencia ERK, al mismo tiempo que inhibe el estallido oxidativo inducido por el tratamiento con TNF-α posiblemente debido a sus acciones como secuestrador de radicales libres. Finalmente, la melatonina puede limitar o revertir algunos de los cambios que ocurren durante la inmunosenescencia, ya que es capaz de retrasar la apoptosis y previene el estrés oxidativo inducidos por sobrecargas de calcio en leucocitos procedentes de individuos mayores de 65 años.In the present PhD thesis, we intended to study the mechanisms involved in the anti-apoptotic properties of melatonin in immunocompetent non-tumor cells, evaluating the involvement of melatonin membrane receptors in these mechanisms and the direct action of the indoleamine through its antioxidant capacity. Our results suggest that melatonin is able to reverse caspase-3 and -9 activation triggered by intracellular calcium overload, which is likely due to modulation of mitochondrial permeability transition pore opening and Bax activation. Additionally, the protective effects resulting from melatonin administration on mitochondrial apoptosis of human leukocytes seem to be dependent on melatonin´s antioxidant properties. Furthermore, we have demonstrated that melatonin requires membrane receptor MT1/MT2 interaction and ERK phosphorylative activation in order to forestall TNF-α-induced leukocyte apoptosis, on the one hand, and counteracts TNF-α-evoked oxidative burst possibly owing to its free radical scavenging actions, on the other hand. Finally, melatonin may limit or reverse some of the changes that occur during immunosenescence, since it is able to delay apoptosis and prevent oxidative burst induced by intracellular calcium overload in leukocytes from elderly individuals.La realización de la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo gracias al apoyo económico de las siguientes entidades: - Ayuda para becas y contratos de formación de profesorado universitario (FPU), en el marco del Estatuto del personal investigador en formación para el desarrollo de Tesis Doctorales. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (Re: AP2009-0753). - Consejería de Economía, Comercio e Innovación-Fondo Social Europeo, Junta de Extremadura (Re: PRI07-A024). - Ministerio de Ciencia e Innovación (Dirección General de Investigación y Gestión del Plan Nacional de I+D+i) en colaboración con el Fondo Social Europeo de Desarrollo Regional (Re: BFU2007-60091 y BFU2010-15049). - Ayuda del programa propio de la UEx para el grupo de investigación “Neuroinmunofisiología y Crononutrición” (Re: PPGRU09L2, PPGRU10L2 y PPGRU12L2). - Apoyos a los planes de actuación de los grupos catalogados – Grupo Neuroinmunofisiología y Crononutrición (NIFCRO) (Re: GRU09120 y GR10003)

Efectos de los suplementos alimenticios en la reproducción asistida

Las tasas de fertilidad en España han ido disminuyendo progresivamente en los últimos 10 años. Se estima que actualmente un 15-17% de la población en edad fértil padece de algún tipo infertilidad. Esto genera problemas socioeconómicos a nivel poblacional y problemas psicológicos a nivel de individuo, debido a lo cual, actualmente, se encuentra en aumento la demanda de las técnicas de reproducción asistida (TRA), entre las que se encuentran la inseminación artificial (IA), la fecundación in vitro (FIV) y la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). Aunque las TRA hayan ido desarrollándose y mejorando a lo largo de los años, sus tasas de éxito no son demasiado elevadas. La nutrición es un factor esencial en la fertilidad, tanto masculina como femenina, por lo que el uso de ciertos suplementos alimenticios de forma complementaria a las TRA puede mejorar los resultados de las mismas. Los suplementos más relevantes en este sentido son el ácido graso omega-3, ácido fólico, vitaminas B12, D, C y E, zinc, selenio, melatonina, mio-inositol y coenzima Q10. En la presente revisión se estudian los principales efectos beneficiosos de la suplementación con dichos micronutrientes sobre la fertilidad en hombres y mujeres que se someten a las distintas TRA.Fertility rates in Spain have been progressively decreasing over the last 10 years. It is estimated that currently 15-17% of the population of childbearing age suffers from some form of infertility. This generates socio-economic problems at the population level and psychological problems at the individual level, which is why there is currently an increasing demand for assisted reproductive techniques (ART), including artificial insemination (AI), in vitro fertilisation (IVF) and intracytoplasmic sperm injection (ICSI). Although ART has developed and improved over the years, its success rates are not very high. Nutrition is an essential factor in both male and female fertility, so the use of certain dietary supplements in addition to ART can improve the results of ART. The most relevant supplements in this regard are omega-3 fatty acid, folic acid, vitamins B12, D, C and E, zinc, selenium, melatonin, myo-inositol and coenzyme Q10. This review examines the main beneficial effects of supplementation with these micronutrients on fertility in men and women undergoing ART.peerReviewe

Influence of ligand lipophilicity in Pt(II) complexes on their antiproliferative and apoptotic activities in tumour cell lines

This manuscript is in Memoriam of Prof. Álvaro Bernalte García, Group Leader of the Coordination Chemistry Research Group.One of the most widely used strategies for drug development is the coordination of bioactive ligands to transition metals, which could improve biological activity. Moreover, the incorporation of aromatic groups to ligands may allow an enhanced lipophilicity that can influence the cellular uptake and accumulation of the metallodrugs, thus increasing their activity. Herein, we have reported the synthesis and characterization of four Pt(II) complexes [PtCl2(L)], where L = 2-(1-pyrazolyl)-2-thiazoline (PzTn), 2-(1-pyrazolyl)-1,3-thiazine (PzTz), 2-(3,5-diphenyl-1- pyrazolyl)-2-thiazoline (DPhPzTn) or 2-(3,5-diphenyl-1-pyrazolyl)-1,3-thiazine (DPhPzTz). The study was aimed at analysing their potential anticarcinogenic ability in epithelial cervix carcinoma HeLa, human promyelocytic leukemia HL-60 and human histiocytic lymphoma U-937 tumour cell lines as well as checking whether the structural factors of the organic ligand may influence their biological activity. Our findings showed that PtDPhPzTn and PtDPhPzTz were far more effective in terms of cytotoxicity than their less lipophilic counterparts (PtPzTn and PtPzTz), especially in cells derived from solid cervical tumours, thereby suggesting that modulating the lipophilicity of the ligands can help improve the cytotoxic effect of the metal complexes.The authors appreciate the technical and human support provided by the facilities of Bioscience Applied Techniques and Elemental and Molecular Analysis Service of SAIUEx (financed by UEx, Junta de Extremadura, MICINN, FEDER, and FSE). X-Ray intensity measurements were performed at the Unidade de Raios X (RIAIDT, University of Santiago de Compostela, Spain). This work was supported by Junta de Extremadura grants (ref. GR18040, GR18062 and IB18013). E. Fernández-Delgado holds a research pre-doctoral fellowship from Junta de Extremadura (jointly financed by European Social Fund, ref. PD18020). J. Espino holds a research post-doctoral fellowship from Junta de Extremadura (ref. TA18002).peerReviewe

Melatonin diminishes oxidative damage in sperm cells, improving assisted reproductive techniques

Los procedimientos de preparación de esperma son un generador potencial de daño en el ADN inducido por el estrés oxidativo, lo que conduce a una caída dramática en la fertilidad. Un número creciente de estudios sugiere que la melatonina reduce el estrés oxidativo inducido por la manipulación. Sin embargo, se sabe muy poco sobre el papel conservador de la melatonina en el medio de preparación de esperma durante los procedimientos de reproducción asistida. Para lograr este objetivo, el semen se dividió en dos fracciones y se preincubó con y sin melatonina 1 mM. Posteriormente, ambas fracciones se dividieron en dos subfracciones para realizar un baño en presencia y ausencia de melatonina 1 mM. El marcado con anti-CD46 y antipactivo caspasa-3 permitió el monitoreo de la reacción del acrosoma y la apoptosis por citometría de flujo. La fragmentación y la compactación del ADN espermático se analizaron mediante tinción con yoduro de propidio. Las muestras de normozoospermia y oligozoospermia que se preincubaron con melatonina experimentaron un aumento significativo en la proporción de espermatozoides adecuados y una reducción de la activación de caspasa-3. Además, la preincubación con melatonina mejoró la migración de espermatozoides con ADN compactado en muestras oligozoospérmicas (P <0.05) y evitó la fragmentación del ADN en muestras normozoospérmicas (P <0.05). A la luz de los resultados actuales, la capacidad citoprotectora y la inocuidad de la melatonina lo convierten en un gran candidato para ser aplicado en técnicas de reproducción asistida para prevenir el daño oxidativo iatrogénico.Sperm preparation procedures are a potential generator of oxidative stress-induced DNA damage, which leads to a dramatic drop in fertility. An increasing number of studies suggest that melatonin reduces the oxidative stress induced by manipulation. However, very little is known about the preservative role of melatonin in sperm preparation medium during assisted reproduction procedures. For this aim to be achieved, semen was divided into two fractions and preincubated with and without 1 mM melatonin. Afterwards, both fractions were divided into two subfractions to perform swim-up in the presence and absence of 1 mM melatonin. Labeling with anti-CD46 and antiactive caspase-3 allowed the monitoring of acrosome reaction and apoptosis by flow cytometry. Sperm DNA fragmentation and compaction were analyzed through propidium iodide staining. The normozoospermic and oligozoospermic samples that were preincubated with melatonin underwent a significant increase in the ratio of adequate spermatozoa and a reduction of caspase-3 activation. Additionally, preincubation with melatonin enhanced the migration of sperm cells with compacted DNA in oligozoospermic samples (P < 0.05) and prevented DNA fragmentation in normozoospermic samples (P < 0.05). In light of the current results, the cytoprotective capacity and innocuousness of melatonin make it a great candidate to be applied in assisted reproduction techniques in order to prevent iatrogenic oxidative damage.• Angelini Farmacéutica S.A. Ayuda • Junta de Extremadura y Fondo Social Europeo. Ayuda GR15051/BB021 • Gobierno de Extremadura y Fondo Social Europeo. Ayuda. Beca postdoctoral P01 401, para Javier Espino Palma • Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno. Beca predoctoral para Ana María Marchena LópezpeerReviewe

Autophagy-related proteins are functionally active in human spermatozoa and may be involved in the regulation of cell survival and motility

La macroautofagia (en lo sucesivo denominado autofagia) es un proceso conservador de las células que participa alta y evolutivamente en el mantenimiento de la homeostasis intracelular a través de la degradación de proteínas más perdurables y de los orgánulos. La autofagia participa en algunos eventos reproductivos; sin embargo, no hay información sobre la función de la autofagia en la regulación de la fisiología del espermatozoide. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es investigar si las proteínas en relación con la autofagía están presentes y son funcionalmente activas en espermatozoides humanos. Las proteínas relacionadas con la autofagia/proceso mitofágico (LC3, ATG5, ATG16, Beclin 1, p62, m-TOR, AMPKα 1/2 y PINK1) están presentes en espermatozoides humanos. El LC3 está colocalizado con la p62 en la parte central de los espermatozoides. La activación de la autofagia induce un aumento significativo de la motilidad y una disminución en el PINK1, en la proteína Tom20 y la activación de caspasa 3/7. Sin embargo, la inhibición de la autofagia causó una disminución de la motilidad, viabilidad, ATP y la concentración de calcio intracelular mientras PINK1, proteína Tom20, fosforilación AMPK y activación de la caspasa 3/7 aumentaron considerablemente. En conclusión nuestros resultados demuestran que la autofagia en relación con proteínas y reguladores upstream están presentes y activos en espermatozoides humanos. La modificación de proteínas mitocondriales después de la autofagia activación/inhibición puede estar indicando una forma especializada de la autofagia denominado mitofagía pueden estar regulando la función espermática como motilidad, su viabilidad y pueden estar cooperando con la apoptosis.Macroautophagy (hereafter autophagy) is an evolutionarily highly conserved cellular process that participates in the maintenance of intracellular homeostasis through the degradation of most longlived proteins and entire organelles. Autophagy participates in some reproductive events; however, there are not reports regarding the role of autophagy in the regulation of sperm physiology. Hence, the aim of this study was to investigate whether autophagy-related proteins are present and functionally active in human spermatozoa. Proteins related to autophagy/mitophagy process (LC3, Atg5, Atg16, Beclin 1, p62, m-TOR, AMPKα 1/2, and PINK1) were present in human spermatozoa. LC3 colocalized with p62 in the middle piece of the spermatozoa. Autophagy activation induced a significant increase in motility and a decrease in PINK1, TOM20 expression and caspase 3/7 activation. In contrast, autophagy inhibition resulted in decreased motility, viability, ATP and intracellular calcium concentration whereas PINK1, TOM20 expression, AMPK phosphorylation and caspase 3/7 activation were significantly increased. In conclusion our results show that autophagy related proteins and upstream regulators are present and functional in human spermatozoa. Modification of mitochondrial proteins expression after autophagy activation/inhibition may be indicating that a specialized form of autophagy named mitophagy may be regulating sperm function such as motility and viability and may be cooperating with apoptosis.• Gobierno de Extremadura y Fondos FEDER. Ayudas DE12006, GR10010 y PCE1002 • Ministerio de Ciencia e Innovación-FEDER. Proyectos BFU2011-30261 y AGL2013-43211-R (I+D+i)peerReviewe

Promoción turística sostenible de la reserva de la biosfera Tajo-Tejo Internacional

Convocatoria proyectos de innovación de Extremadura 2020/2021Se describe un proyecto llevado acabo por varios centros educativos ubicados en la zona de la Reserva de la Biosfera Tajo-Tejo Internacional (RBTTI) que pretendía contribuir a la transformación sostenible del entorno mediante su conocimiento y promoción, implementando las competencias digital, social y ciudadana y la cultura emprendedora mediante metodologías activas como el aprendizaje servicio. Entre los objetivos principales del proyecto destacan: dar a conocer las implicaciones de la RBTTI; diseñar una campaña de promoción de la RBTTI mediante trípticos y vídeos promocionales; conocer la Reserva a través de las principales vías pecuarias y caminos que comunican los pueblos; descubrir los principales elementos socioculturales, históricos y tradicionales de la Reserva; valorar la importancia del territorio para conservar la biodiversidad: paisajes, ecosistemas, fauna y flora representativa; relacionar la trashumancia y las vías pecuarias como rasgos identificativos de la Reserva, vinculándolo con la historia y rasgos culturales de los pueblos y valorar el emprendimiento y la iniciativa personal, el asosiacionismo y creación de redes de cooperación en y entre pueblos como motor de desarrolloExtremaduraES