Mitochondrial physiology and autophagic signaling regulation through nutritional interventions with different lipid sources and antioxidants

1. Introducción o motivación de la tesis La autofagia es un proceso intracelular por el que se degradan partes de citoplasma, orgánulos como mitocondrias y peroxisomas, agregados proteicos y agentes infecciosos, por acción de los lisosomas. Se han definido tres tipos de autofagia: macroautofagia (designada de aquí en adelante como autofagia), microautofagia y autofagia mediada por chaperonas (CMA). La autofagia comienza con el aislamiento de una sección de membrana conocido como fagóforo, que puede originarse a partir de bicapas lipídicas procedentes de retículo endoplásmico (RE), y/o de la red trans del complejo de Golgi, así como de endosomas [1, 2]. Este proceso está regulado por la acción de diversos complejos multiproteicos que actúan en la formación de las vesículas autofágicas que contendrán el material a degradar, denominadas autofagosomas. El primer complejo que facilitará el aislamiento de membrana es el de “pre-iniciación”, compuesto por la quinasa ULK1y las proteínas ATG13, ATG101 y FIP200. Éste, a su vez, actuará sobre el complejo de iniciación formado por VPS34, VPS15, Beclina 1 y ATG14, que permitirá el ensamblado de la maquinaria de elongación del fagóforo. Posteriormente, dos sistemas de conjugación similares a los de ubiquitinación trabajarán en la elongación del fagóforo y la posterior maduración del autofagosoma. La primera reacción de conjugación dará lugar al complejo ATG12/ATG5/ATG16L1, y éste a su vez participará en la conjugación de las proteínas de la familia ATG8, y concretamente de LC3, con el lípido fosfatidiletanolamina (PE), procesos que determinarán la elongación del fagóforo, la hemifusión de sus extremos dando lugar a los autofagosomas y la posterior maduración del mismo [3, 4]. Una vez maduras, estas vesículas se unen con los lisosomas para la degradación de su contenido, proceso facilitado por la acción del citoesqueleto [5] y de proteínas tales como RAB7 [3]. La regulación del proceso está mediada por sensores metabólicos celulares entre los que destacan la quinasa AMPK, que actúa como regulador positivo de dicha ruta y el complejo mTORC1, que la regula negativamente. Ambas actúan de forma directa o indirecta sobre la proteína ULK1 [6]. También se producen modificaciones post-traduccionales sobre el complejo de iniciación, concretamente sobre la proteína Beclina 1, que también intervienen en la regulación del proceso [7-9]. El proceso autofágico puede ser no específico en condiciones de deprivación de nutrientes o, estar dirigido a orgánulos celulares concretos. Cuando se dirige de forma específica a la mitocondria se conoce como mitofagia, que puede producirse por dos vías fundamentalmente: una mediada por la proteína BNIPL/NIX, que actúa en los procesos madurativos de algunas líneas celulares, y otra mediada por las proteínas PINK1/Parkin, que se encarga del recambio de mitocondrias no funcionales [10]. En este último caso también participa de manera activa la proteína p62 [11]. Otro punto importante del presente trabajo trata sobre las especies reactivas de oxígeno (ROS, del inglés Reactive Oxygen Species), término que se utiliza para referirse a diversos derivados reactivos del oxígeno, sean o no radicales libres [12]. Las principales ROS que podemos encontrar a nivel celular son el radical hidroxilo (OH·), el radical superóxido (O2·-) y el peróxido de hidrógeno (H2O2). Éstas interaccionan con las principales biomoléculas celulares causando daño en el ADN, proteínas [13] y lípidos [14] dando lugar a numerosos procesos deletéreos. La mitocondria juega un papel fundamental en el metabolismo celular pues es la encargada de generar ATP mediante la acción de la cadena de transporte electrónico (CTE), compuesta por un conjunto de complejos multiproteicos localizados en la membrana mitocondrial interna (IMM) [15, 16]. Además, la mitocondria ha sido identificada como una de las principales fuentes de ROS a nivel celular [17, 18]. Concretamente, la formación de O2·-dentro de la CTE se concentra principalmente en dos puntos: el complejo I (NADH-deshidrogenasa) destacándose los mononucleótidos de flavina y centros ferrosulfurados como los responsables de liberar O2·- hacia la matriz mitocondrial, y el complejo III (Ubiquinol:citocromo c óxido-reductasa), que produce esta especie reactiva a partir del ciclo del coenzima Q hacia el lado citosólico de la IMM [19, 20]. La producción de ROS parece deberse al estancamiento de los electrones en los complejos producido cuando la ratio de entrada de los mismos excede el ritmo de paso de los electrones por los componentes de la cadena [21]. En la presente Tesis se analiza también el papel de diferentes compuestos fenólicos en procesos como autofagia y función mitocondrial. Los compuesto fenólicos, metabolitos secundarios de las plantas, presentan en su estructura un anillo aromático acompañado de uno o más grupos hidroxilo [22], y se clasifican atendiendo a distintos criterios tales como su abundancia, origen, función biológica y estructura química. En función de su abundancia pueden clasificarse en dos grupos: los flavonoides y los no flavonoides. Los primeros son los más abundantes y se caracterizan por poseer 15 carbonos y dos anillos aromáticos conectados entre ellos por 3 puentes de carbono. Diversos estudios han demostrado la gran capacidad antioxidante de los flavonoides [23, 24], por lo que su consumo está asociado con un menor riesgo de sufrir cáncer o enfermedades cardiovasculares [25]. Además, también tienen capacidad de mitigar el daño oxidativo en el ADN y de prevenir la peroxidación lipídica en una gran cantidad de tipos celulares [26, 27]. No obstante, a concentraciones elevadas pueden actuar como pro-oxidantes induciendo procesos como la apoptosis [24, 28, 29]. Dentro de estos compuestos, el kaempferol (3,5,7,4-tetrahidroxiflavona) es un flavonol presente en gran cantidad de vegetales y frutas, que muestra una gran cantidad de funciones biológicas entre las que destaca su capacidad antiinflamatoria [30]. Numerosos estudios realizados en distintas líneas celulares han determinado el efecto de esta sustancia mitigando la producción de ROS [31, 32]. No obstante, el tratamiento con ella a altas concentraciones y durante periodos largos incrementa la producción de dichas especies en otros modelos de estudio [33, 34]. Este compuesto puede actuar, además, como modulador de la ruta de autofagia actuando sobre diferentes dianas, favoreciendo con ello procesos tan diversos como la protección celular frente a distintos tipo de estrés o la diferenciación celular [33, 35, 36]. Otra molécula importante sobre la que hemos centrado nuestras investigaciones, es el coenzima Q (Q), lípido cuya estructura comprende un anillo benzoquinónico conectado a una cola lateral de isoprenos [37]. Esta molécula desempeña numerosas funciones que pueden dividirse entre las que realiza a nivel local en la mitocondria, y las que lleva a cabo en otros compartimentos celulares. En la mitocondria, podemos encontrarla formando parte de la CTE actuando como transportador electrónico [38]. Además, actúa como cofactor de proteínas desacoplantes (UCPs), previene la apertura del poro de transición de permeabilidad (PTPm) y puede actuar como aceptor final de electrones en la síntesis de pirimidinas [39]. En cuanto a sus funciones extra-mitocondriales, forma parte del sistema rédox de la membrana plasmática (PMRS) y constituye parte de la defensa antioxidante no enzimática junto a otras moléculas como los flavonoides o el glutatión. Los ácidos grasos son biomoléculas compuestas por un grupo carboxilo unido a una cadena hidrocarbonada, que suelen encontrarse formando parte de moléculas lipídicas más complejas, siendo componentes fundamentales de las membranas biológicas. Pueden clasificarse en dos tipos atendiendo a la presencia de dobles enlaces (insaturaciones) en su cadena hidrocarbonada: ácidos grasos saturados (SFA), que carecen de dobles enlaces, e insaturados, que sí los poseen. Dentro de estos últimos se pueden distinguir dos subgrupos en función de si presentan un único doble enlace, denominándose ácidos grasos monoinsaturados (MUFA), o varios, denominándose entonces ácidos grasos poliinsaturados (PUFA). Ante la imposibilidad de las células de sintetizar ciertos tipos de ácidos grasos necesarios para las funciones biológicas, éstos son captados a partir de la dieta. A estos ácidos grasos se les conoce como “ácidos grasos esenciales” (EFA), y se clasifican principalmente en dos familias: la serie n-3 y la serie n-6. Diversos estudios han determinado la capacidad de las membranas celulares para adaptar su composición lipídica en función de la grasa predominante presente en la dieta [40-42], lo que puede conllevar una serie de alteraciones bioquímicas en las células y en especial en las membranas mitocondriales [43]. De esta forma, las grasas ricas en PUFA, como el aceite de soja y pescado, dan lugar a membranas que son más susceptibles de sufrir daño oxidativo, pues los carbonos que forman parte de las insaturaciones son más propensos a ello, que las grasas ricas en SFA y MUFA, como la grasa animal o el aceite de oliva respectivamente. Es por ello que estas alteraciones en el lipidoma pueden relacionarse con procesos como el envejecimiento [44]. Numerosos estudios han sugerido que los ácidos grasos pueden regular el proceso autofágico. Por ejemplo, el ácido palmítico (PA) incrementa este proceso en células β pancreáticas INS-1 de rata protegiéndolas de la apoptosis. No obstante, otros investigadores han determinado que es el ácido oleico (OA), y no el PA, el que favorece la formación de vesículas autofágicas incrementando también la expresión de proteínas relacionadas con este mecanismo en células HepG2 y hepatocitos primarios de ratón. La autofagia inducida por los PUFA de la serie n-3, contribuye a una recuperación más eficiente del daño renal inducido por isquemia/reperfusión en ratones Fat-1. Además, el aumento en la eficiencia de esta ruta promovido por estos ácidos grasos favorece la citotoxicidad en células tumorales favoreciendo la apoptosis. Por último, los ácidos grasos de la serie n-6 favorecen el flujo autofágico, lo que parece estar relacionado con el incremento de la longevidad en C. elegans [45]. Otro punto fundamental del presente trabajo es el estudio de diferentes intervenciones nutricionales sobre el envejecimiento, y más concretamente sobre la relación de éste con la ruta de autofagia. El envejecimiento puede definirse como la pérdida progresiva de función en los distintos tejidos de un organismo debido a la degradación de sus componentes a nivel molecular dependiente del tiempo, lo que implica una menor fertilidad y un aumento en la susceptibilidad de sufrir gran número de enfermedades de diversa índole [46]. Aunque no exenta de controversia, la denominada “Teoría de los Radicales Libres” sobre el envejecimiento [47] proporciona unas bases sólidas para explicar dicho proceso. En ella se postula que la producción de ROS, sobre todo a nivel mitocondrial, daña progresivamente distintas biomoléculas celulares. La imposibilidad de la célula de contrarrestar este daño oxidativo mediante la respuesta antioxidante resulta en la acumulación de lesiones y, en última instancia, en la pérdida de funcionalidad de estos componentes. En estrecha relación con esta teoría se encuentra la hipótesis que propone que las características de los lípidos que conforman las membranas celulares condicionan la intensidad del daño oxidativo al que se ven expuestas afectando, por tanto, al envejecimiento y la longevidad. Diversos estudios comparativos han determinado que en animales con una menor longevidad máxima aparece un mayor índice de dobles enlaces (DBI) en los lípidos de membrana [48, 49]. La restricción calórica (RC), es decir, una disminución en la ingesta de calorías sin malnutrición, es la intervención no genética ni farmacológica que de forma más fehaciente es capaz de incrementar la longevidad y favorecer un envejecimiento saludable en diversas especies [50, 51]. Esta intervención puede actuar disminuyendo la producción de ROS, potenciando la respuesta antioxidante encargada de la eliminación de las mismas y promoviendo también la corrección de los daños inducidos por ellas [52]. Puesto que la mitocondria es una de las principales fuentes de generación de ROS, parte de los efectos beneficiosos de la RC sobre la longevidad provienen, muy probablemente, de una mejora en la función mitocondrial [53]. Además, esta intervención puede redistribuir el tipo de insaturación de los ácidos grasos predominante en ciertos tejidos, haciendo que las membranas sean menos susceptibles al daño oxidativo [54, 55]. Ha sido ampliamente establecido que durante el envejecimiento se produce una disminución en la capacidad proteolítica celular considerada responsable, al menos en parte, de la acumulación de componentes celulares dañados en los tejidos de animales viejos. En diversos tejidos, como corazón, cerebro, hígado, músculo y riñón, se han observado determinadas características morfológicas (como la expansión de los compartimentos lisosomales, acumulación de vacuolas y deposición de material no digerido rico en lipofucsina) que apuntan a una pérdida de eficiencia en la ruta de autofagia en animales viejos [56]. Otras investigaciones llevadas a cabo mediante abordajes genéticos en distintos modelos de estudio han determinado que la falta de funcionalidad de ciertos genes relacionados con la autofagia da lugar a fenotipos asociados al envejecimiento, provocando en algunos casos una disminución en la longevidad máxima en dichos organismos. Defectos en la ruta de autofagia han sido asociados también a enfermedades que presentan una alta prevalencia en la población envejecida: desórdenes neurológicos, cáncer, distintos procesos de inmunosenescencia, así como miopatías (revisado en [57]). Existen indicios de que la RC introduce mejoras en el proceso autofágico, ya que individuos sometidos a esta intervención presentan una menor cantidad de componentes celulares y biomoléculas dañadas que los que son alimentados ad libitum [57]. Se ha descrito, además, que la RC induce alteraciones en la ruta autofágica por la activación de dos “sensores energéticos a nivel celular”: AMPK [6, 57-59] y sirtuina 1, los cuales establecen un bucle de retroalimentación positiva para su activación mutua [60]. Además, esta intervención promueve procesos autofágicos inhibiendo la ruta de señalización mediada por factores de crecimiento similares a insulina, lo que resulta finalmente en la inhibición de mTOR [60]. El recambio de mitocondrias mediante el proceso de mitofagia se ve favorecido también por esta intervención nutricional, pues incrementa la expresión de proteínas relacionadas con este proceso (PINK1, Parkin y BNIP3L) en riñón de ratas viejas frente a otras alimentadas con una dieta altamente calórica [61]. Aunque parece evidente que un mejor funcionamiento de la ruta de autofagia previene la aparición de eventos asociados al envejecimiento, la activación persistente de esta ruta no parece ser una intervención anti-envejecimiento ideal, ya que investigaciones llevadas a cabo en ratones con progeria mostraron que dicho incremento contribuyó a la degeneración sistémica sufrida por estos animales [62]. Por último, hay que recalcar la importancia de los procesos de dinámica mitocondrial, que permiten a las células adaptarse a los requerimientos de demanda energética, biogénesis de lípidos y síntesis de ácidos grasos, etc. en función de las condiciones del medio. Para ello, las mitocondrias están sujetas a modulación de sus propiedades dinámicas, pudiendo fusionarse, dividirse, moverse o anclarse a otros orgánulos como el RE [63]. En este proceso participa una familia de GTPasas incluida en la subfamilia DRPs. Dentro de éstas, en la fisión mitocondrial participan proteínas como Drp1 y Fis1, mientras que en la fusión juegan un papel fundamental las mitofusinas 1 y 2 (Mfn1 y Mfn2) y la proteína OPA1. Alteraciones en la maquinaría de dinámica mitocondrial han sido asociadas con numerosas patologías [64]. Una de las principales motivaciones de la presente Tesis Doctoral es determinar el papel del Q en la fisiología mitocondrial y en la ruta de autofagia en distintos sistemas in vitro a través de intervenciones farmacológicas y nutricionales: En el primero de ellos, la línea celular Tkpts, se utilizaron sustancias capaces alterar los niveles de Q actuando como precursores de su síntesis endógena (kaempferol (K) y ácido para-hidroxibenzoico (pHB)), como inhibidores de la misma (ácido para-aminobenzoico (PABA)) o mediante aporte directo de un suplemento con Q10. Con el fin de estudiar estos mismos procesos celulares en otro modelo in vitro, la línea celular Hepa 1.6, las células fueron tratadas con distintas emulsiones lipídicas ricas en ácidos grasos de distinta naturaleza (ácidos grasos poliinsaturados de las series n-3 (Lipoplus) y n-6 (Lipofundina)) o en ácidos grasos monoinsaturados n-9 (ClinOleic)), también capaces de alterar los niveles de Q en estas células. La otra motivación esencial de este trabajo es analizar de qué manera la RC y el componente graso de la dieta modulan la ruta autofágica y el daño oxidativo en un modelo animal, ratones de la estirpe C57BL/6, centrándonos en un tejido post-mitótico (músculo esquelético) y en otro mitótico (hígado). Para ello, los animales se sometieron a una restricción calórica del 40% estableciéndose 4 grupos experimentales: uno control alimentado con el 95% de la ingesta ad libitum, previamente calculada para evitar la obesidad de los individuos, y tres sometidos a RC cuya fuente grasa fue distinta: en el grupo control (grupo Ctrl.Soy) y en uno de los grupos de RC (grupo CR.Soy) fue aceite de soja (rico en PUFA n-6), mientras que en los grupos de RC restantes la grasa fue aceite de pescado (rico en PUFA n-3, grupo CR.Fish) o manteca de cerdo (rica en SFA y MUFA n-9, grupo CR.Lard)

Olive Oil and the Hallmarks of Aging

Aging is a multifactorial and tissue-specific process involving diverse alterations regarded as the “hallmarks of aging”, which include genomic instability, telomere attrition, epigenetic alterations, loss of proteostasis, deregulated nutrient sensing, mitochondrial dysfunction, cellular senescence, stem cell exhaustion and altered intracellular communication. Virtually all these hallmarks are targeted by dietary olive oil, particularly by virgin olive oil, since many of its beneficial effects can be accounted not only for the monounsaturated nature of its predominant fatty acid (oleic acid), but also for the bioactivity of its minor compounds, which can act on cells though both direct and indirect mechanisms due to their ability to modulate gene expression. Among the minor constituents of virgin olive oil, secoiridoids stand out for their capacity to modulate many pathways that are relevant for the aging process. Attenuation of aging-related alterations by olive oil or its minor compounds has been observed in cellular, animal and human models. How olive oil targets the hallmarks of aging could explain the improvement of health, reduced risk of aging-associated diseases, and increased longevity which have been associated with consumption of a typical Mediterranean diet containing this edible oil as the predominant fat source

Animal Models of Coenzyme Q Deficiency: Mechanistic and Translational Learnings

Funding: This work was supported by grants from the MCIN/AEI/10.13039/501100011033, Spain, and the ERDF (RTI2018-093503-B-100); the Muscular Dystrophy Association (MDA-602322); and from the Junta de Andalucía (grant number P20_00134). P.G.-G. is ‘FPU fellow’ from the Ministerio de Universidades, Spain. A.H.-G. is supported by the “Plan Propio de Investigación” from the University of Granada. S.L.-H. is supported by the “garantía juvenil” program. E.B.-C. is supported by the Consejería de Salud, Junta de Andalucía, Spain.Coenzyme Q (CoQ) is a vital lipophilic molecule that is endogenously synthesized in the mitochondria of each cell. The CoQ biosynthetic pathway is complex and not completely characterized, and it involves at least thirteen catalytic and regulatory proteins. Once it is synthesized, CoQ exerts a wide variety of mitochondrial and extramitochondrial functions thank to its redox capacity and its lipophilicity. Thus, low levels of CoQ cause diseases with heterogeneous clinical symptoms, which are not always understood. The decreased levels of CoQ may be primary caused by defects in the CoQ biosynthetic pathway or secondarily associated with other diseases. In both cases, the pathomechanisms are related to the CoQ functions, although further experimental evidence is required to establish this association. The conventional treatment for CoQ deficiencies is the high doses of oral CoQ10 supplementation, but this therapy is not effective for some specific clinical presentations, especially in those involving the nervous system. To better understand the CoQ biosynthetic pathway, the biological functions linked to CoQ and the pathomechanisms of CoQ deficiencies, and to improve the therapeutic outcomes of this syndrome, a variety of animal models have been generated and characterized in the last decade. In this review, we show all the animal models available, remarking on the most important outcomes that each model has provided. Finally, we also comment some gaps and future research directions related to CoQ metabolism and how the current and novel animal models may help in the development of future research studies.Consejería de Salud, Junta de AndalucíaMinisterio de Universidades, SpainMuscular Dystrophy Association MDA-602322Universidad de GranadaEuropean Regional Development Fund RTI2018-093503-B-100Junta de Andalucía P20_0013

Metabolic Targets of Coenzyme Q10 in Mitochondria

This work was supported by grants from Ministerio de Ciencia e Innovacion, Spain, and the ERDF (RTI2018-093503-B-100), the Muscular Dystrophy Association (MDA-602322). C.M.Q. is supported by the Department of Defense (DOD) grant PR190511. A.H.-G. and P.G.-G. are `FPU fellows' from the Ministerio de Universidades, Spain. S.L.-H. is supported by the "becas de colaboracion" from the Ministerio de Universidades, Spain. E.B.-C. is supported by the Consejeria de Salud, Junta de Andalucia, Spain.We thank Stacy Kelly Aguirre for the English editing. Figures created with BioRender.com.Coenzyme Q10 (CoQ(10)) is classically viewed as an important endogenous antioxidant and key component of the mitochondrial respiratory chain. For this second function, CoQ molecules seem to be dynamically segmented in a pool attached and engulfed by the super-complexes I + III, and a free pool available for complex II or any other mitochondrial enzyme that uses CoQ as a cofactor. This CoQ-free pool is, therefore, used by enzymes that link the mitochondrial respiratory chain to other pathways, such as the pyrimidine de novo biosynthesis, fatty acid beta-oxidation and amino acid catabolism, glycine metabolism, proline, glyoxylate and arginine metabolism, and sulfide oxidation metabolism. Some of these mitochondrial pathways are also connected to metabolic pathways in other compartments of the cell and, consequently, CoQ could indirectly modulate metabolic pathways located outside the mitochondria. Thus, we review the most relevant findings in all these metabolic functions of CoQ and their relations with the pathomechanisms of some metabolic diseases, highlighting some future perspectives and potential therapeutic implications.Spanish GovernmentEuropean Commission RTI2018-093503-B-100Muscular Dystrophy Association MDA-602322United States Department of Defense PR190511Ministerio de Universidades, SpainJunta de Andaluci

The Q-junction and the inflammatory response are critical pathological and therapeutic factors in CoQ deficiency

Defects in Coenzyme Q (CoQ) metabolism have been associated with primary mitochondrial disorders, neurodegenerative diseases and metabolic conditions. The consequences of CoQ deficiency have not been fully addressed, and effective treatment remains challenging. Here, we use mice with primary CoQ deficiency (Coq9R239X), and we demonstrate that CoQ deficiency profoundly alters the Q-junction, leading to extensive changes in the mitochondrial proteome and metabolism in the kidneys and, to a lesser extent, in the brain. CoQ deficiency also induces reactive gliosis, which mediates a neuroinflammatory response, both of which lead to an encephalopathic phenotype. Importantly, treatment with either vanillic acid (VA) or β-resorcylic acid (β-RA), two analogs of the natural precursor for CoQ biosynthesis, partially restores CoQ metabolism, particularly in the kidneys, and induces profound normalization of the mitochondrial proteome and metabolism, ultimately leading to reductions in gliosis, neuroinflammation and spongiosis and, consequently, reversing the phenotype. Together, these results provide key mechanistic insights into defects in CoQ metabolism and identify potential disease biomarkers. Furthermore, our findings clearly indicate that the use of analogs of the CoQ biosynthetic precursor is a promising alternative therapy for primary CoQ deficiency and has potential for use in the treatment of more common neurodegenerative and metabolic diseases that are associated with secondary CoQ deficiency.MCIN/AEI, SpainEuropean Commission RTI2018093503-B-100Muscular Dystrophy Association MDA-602322Junta de Andalucia P20_00134 PEER-00832020EPIC-XS - Horizon 2020 programme of the European Union 823839"Plan Propio de Investigacion" from the University of Granada Junta de Andaluci

Compuesto para reducción de tejido adiposo blanco y tratamiento de sobrepeso y obesidad

Número de publicación: 2914517. Número de solicitud: 202031235.La presente invención se refiere al ácido β- resorcílico, para su uso en la reducción de la cantidad de tejido adiposo blanco. Los inventores han descubierto que el ácido β-resorcílico causa una reducción selectiva de tejido adiposo blanco sin afectar la masa muscular esquelética. La presente invención permite así el uso terapéutico del ácido l3-resorcílico en la prevención de la acumulación de tejido adiposo blanco o reducción de tejido adiposo blanco La presente invención se refiere también a una composición farmacéutica, al uso no terapéutico del ácido β-resorcílico y a una composición nutracéutica o alimento funcional, producto dietético o suplemento nutricional.Universidad de Granad

Incidence of the Augmented Reality on the teaching of history. An experience in third year class of primary education

In the following study, the integration of Augmented Reality is valued as an emerging technology with strong possibilities of application in the educational field. In our study, a teaching unit «Time and History» of the Social Science subject in the third course of Primary Education has been implemented. Using different historic 3d image from SketchUp software, specifically the models used have been taken from Warehouse as Augmented Reality scenes and have been visualized through the pc software Aumentaty Author. The sample includes 56 students attending a school in the province of Albacete (Spain). From a quasi-experimental design with a control and an experimental group two dimensions have been analysed: the academic performance and different motivational variables. This paper includes detailed information about the teaching unit, defining contents and time of each session. Unlike other similar studies, this work does not show significant improvement in the students’ academic performance or in their motivation. However, students do believe to have participated actively and that the tool facilitates the learning process making it easy and clear. Moreover, thanks to this method, students have had the chance to work in small groups, improving the cooperation and the social integration, as well as learning the interactive and virtual possibilities that this tool could offer and which help them to improve the digital competence and the searching and information selection skills.</p

Mitochondrial ultrastructure and markers of dynamics in hepatocytes from aged, calorie restricted mice fed with different dietary fats

PMCID: PMC4104696In this paper we analyzed changes in hepatocyte mitochondrial mass and ultrastructure as well as in mitochondrial markers of fission/fusion and biogenesis in mice subjected to 40% calorie restriction (CR) for 18. months versus ad libitum-fed controls. Animals subjected to CR were separated into three groups with different dietary fats: soybean oil (also in controls), fish oil and lard. Therefore, the effect of the dietary fat under CR was studied as well. Our results show that CR induced changes in hepatocyte and mitochondrial size, in the volume fraction occupied by mitochondria, and in the number of mitochondria per hepatocyte. Also, mean number of mitochondrial cristae and lengths were significantly higher in all CR groups compared with controls. Finally, CR had no remarkable effects on the expression levels of fission and fusion protein markers. However, considerable differences in many of these parameters were found when comparing the CR groups, supporting the idea that dietary fat plays a relevant role in the modulation of CR effects in aged mice.Supported by NIH grant 1R01AG028125-01A1 (to JJR, PN and JMV), Ministerio de Economía y Competitividad and European FEDERBFU2011-23578 (to JMV), Junta de Andalucía Proyectos de Excelencia grant P09-CVI-4887 (to JMV), Junta de Andalucía Proyectos Internacionales (to JMV), and BIO-276 (Junta de Andalucía and the University of Córdoba, to JMV and EGC). JALD and LFdR were funded by predoctoral fellowships of the Spanish Ministerio de Educación and by BIO-276. HK was funded by a predoctoral fellowship of the Agencia Española de Cooperación Internacional al Desarrollo and by BIO-276.Peer Reviewe

Sustained Cytotoxic Response of Peripheral Blood Mononuclear Cells from Unvaccinated Individuals Admitted to the ICU Due to Critical COVID-19 Is Essential to Avoid a Fatal Outcome

The main objective of this study was to determine the influence of the cytotoxic activity of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) on the outcome of unvaccinated individuals with critical COVID-19 admitted to the ICU. Blood samples from 23 individuals were collected upon admission and then every 2 weeks for 13 weeks until death (Exitus group) (n = 13) or discharge (Survival group) (n = 10). We did not find significant differences between groups in sociodemographic, clinical, or biochemical data that may influence the fatal outcome. However, direct cellular cytotoxicity of PBMCs from individuals of the Exitus group against pseudotyped SARS-CoV-2-infected Vero E6 cells was significantly reduced upon admission (−2.69-fold; p = 0.0234) and after 4 weeks at the ICU (−5.58-fold; p = 0.0290), in comparison with individuals who survived, and it did not improve during hospitalization. In vitro treatment with IL-15 of these cells did not restore an effective cytotoxicity at any time point until the fatal outcome, and an increased expression of immune exhaustion markers was observed in NKT, CD4+, and CD8+ T cells. However, IL-15 treatment of PBMCs from individuals of the Survival group significantly increased cytotoxicity at Week 4 (6.18-fold; p = 0.0303). Consequently, immunomodulatory treatments that may overcome immune exhaustion and induce sustained, efficient cytotoxic activity could be essential for survival during hospitalization due to critical COVID-19.This work was supported by the Coordinated Research Activities at the National Center of Microbiology (CNM, Instituto de Salud Carlos III) (COV20_00679) to promote an integrated response against SARS-CoV-2 in Spain (Spanish Ministry of Science and Innovation) that is coordinated by Dr Inmaculada Casas (WHO National Influenza Center of the CNM); a generous donation provided by Chiesi España, S.A.U. (Barcelona, Spain); the Spanish Ministry of Science and Innovation (PID2019-110275RB-I00). The work of Guiomar Casado is financed by CIBERINFEC, co-financed by the European Regional Development Fund (FEDER) “A way to make Europe”. The work of Montserrat Torres is supported by Instituto de Salud Carlos III (COV20_00679). The work of Fernando Ramos Martín is financed by the Spanish Ministry of Science and Innovation (PID2019-110275RB-I00). The work of Mario Manzanares is supported by a pre-doctoral grant from Instituto de Salud Carlos III (ISCIII-PFIS FI20CIII/00021). The work of Lorena Vigón is supported by a pre-doctoral grant from Instituto de Salud Carlos III (FIS PI16CIII/00034-ISCIII-FEDER). The work of Sara Rodríguez-Mora is financed by NIH grant R01AI143567.N

The influence of dietary fat source on liver and skeletal muscle mitochondrial modifications and lifespan changes in calorie-restricted mice

The Membrane Theory of Aging proposes that lifespan is inversely related to the level of unsaturation in membrane phospholipids. Calorie restriction (CR) without malnutrition extends lifespan in many model organisms, which may be related to alterations in membrane phospholipids fatty acids. During the last few years our research focused on studying how altering the predominant fat source affects the outcome of CR in mice. We have established four dietary groups: one control group fed 95 % of a pre-determined ad libitum intake (in order to prevent obesity), and three CR groups fed 40 % less than ad libitum intake. Lipid source for the control and one of the CR groups was soybean oil (high in n-6 PUFA) whereas the two remaining CR groups were fed diets containing fish oil (high in n-3 PUFA), or lard (high in saturated and monounsaturated fatty acids). Dietary intervention periods ranged from 1 to 18 months. We performed a longitudinal lifespan study and a cross-sectional study set up to evaluate several mitochondrial parameters which included fatty acid composition, H+ leak, activities of electron transport chain enzymes, ROS generation, lipid peroxidation, mitochondrial ultrastructure, and mitochondrial apoptotic signaling in liver and skeletal muscle. These approaches applied to different cohorts of mice have independently indicated that lard as a fat source often maximizes the effects of 40 % CR on mice. These effects could be due to significant increases of monounsaturated fatty acids levels, in accordance with the Membrane Theory of Aging.Supported by NIH grant 1R01AG028125 (to JJR, PN and JMV), Ministerio de Economía y Competitividad BFU2011-23578 (to JMV), Junta de Andalucía Proyectos de Excelencia grant P09-CVI-4887 (to JMV), Junta de Andalucía Proyectos Internacionales grant (to JMV), and BIO-276 (Junta de Andalucía and the University of Córdoba, to JMV). RdC is funded by the Intramural Research program of the NIA/NIH. JALD, JA, LFdR and EGC were funded by a predoctoral fellowship of the Spanish Ministerio de Educación and BIO-276. HK was funded by a predoctoral fellowship of the Agencia Española de Cooperación Internacional al Desarrollo and BIO-276. MCR and MdR were supported by BIO-276.Peer Reviewe