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La hipótesis de este trabajo de tesis es que tanto in vitro como in vivo, el tratamiento con Metformina podría proteger y/o bloquear los efectos deletéreos de los AGEs sobre el hueso. Objetivos Generales Investigar los mecanismos patogénicos de los AGEs así como los efectos de la Metformina sobre el hueso, en un modelo in vitro de células óseas en cultivo y en un modelo in vivo en ratas diabéticas y controles. Objetivos Específicos 1) Analizar el efecto de los AGEs y la Metformina sobre el citoesqueleto de actina y la diferenciación de osteoblastos en cultivo. 2) Investigar los efectos pro y anti-apoptóticos de los AGEs y la Metformina en osteoblastos en cultivo. 3) Estudiar el efecto de la Metformina sobre el estrés oxidativo inducido por los AGEs sobre osteoblastos en cultivo. 4) Determinar los mecanismos involucrados en la acción de AGEs y Metformina sobre osteoblastos en cultivo. 5) Estudiar el efecto de la Metformina sobre osteoclastos en cultivo. Determinar los mecanismos de transducción de señales involucrados en su acción. 6) Investigar la formación/resorción ósea en ratas diabéticas o control, tratadas o no con Metformina. Estudiar el grado de reparación de heridas óseas, expuestas o no a la acción de la droga Metformina.

Tesis para obtener el grado de Doctor, de la Universitat de Lleida (España), en 2015

Se realizó un diagnóstico del estado de salud en la cuenca del río Salado del Norte, en su tramo inferior (San Justo y Esperanza, provincia de Santa Fe). Los objetivos principales fueron: 1) Evaluar el grado de perturbación que presenta dicha cuenca, determinando cómo la contaminación por metales afecta el ensamble de invertebrados bentónicos y establecer qué especies actúan como mejores indicadores de la salud ambiental. Además se analizaron en humedales del mismo río y en otros aledaños, las concentraciones de metales más abundantes (Cr y Cu) en hepatopáncreas de Pomacea canaliculata (Mollusca, Gastropoda), con el fin de evaluar su capacidad de acumulación. (2) Complementar el estudio de campo con bioensayos para evaluar los efectos de metales (Cr y Cu), sobre distintos puntos finales en macroinvertebrados bentónicos: Chironomus gr. decorus (Diptera, Chironomidae) y Limnodrilus udekemianus (Oligochaeta, Naididae). El monitoreo conjunto de los metales, parámetros físicos y químicos y macroinvertebrados bentónicos, permitió comprobar el grado de perturbación antrópica por metales (Cr, Cu y Pb) que presenta la cuenca estudiada. El molusco P. canaliculata y el oligoqueto L. udekemianus mostraron ser mejores bioacumuladores de metales, respectivamente, que C. gr. decorus. Los puntos finales más sensibles testeados para determinar efectos del Cu en C. gr. decorus, fueron la reducción del desarrollo larval y el éxito de la emergencia. Además, un biomarcador como las malformaciones bucales en C. gr. decorus puede ser un buen indicador para biomonitoreos de contaminación en campo, siendo de fácil detección. En L. udekemainus, el Cr afectó negativamente la reproducción.

En este trabajo se evaluó en el cangrejo de estuario Chasmagnathus granulatus el posible efecto de los metales pesados cadmio y cobre, a concentraciones subletales, sobre el control hormonal de la glucemia y de la reproducción. La exposición crónica de cangrejos intactos a ambos metales, provocó un severo y significativo descenso de la glucemia. Se observó una tipica relación dosis-respuesta al exponer estos animales a diferentes concentraciones de cadmio y cobre, con una mayor sensibilidad a este último metal. El bajo nivel de glucosa detectado en los animales intactos expuestos, fue similar al registrado en animales ablacionados de sus pedúnculos oculares, lo cuál está indicando un posible efecto inhibitorio de ambos metales sobre la secreción y/o sintesis de la hormona hiperglucemiante, CHH, que se produce y secreta en tales pedúnculos. La ausencia de diferencias entre los animales ablacionados controles (sin metal) y ablacionados expuestos a cada metal, está indicando por otra parte que no existe un efecto directo de los tóxicos sobre el nivel basal de glucosa (no regulado por CHH peduncular). Cuando el extracto de pedúnculo ocular de cangrejos previamente expuestos a cadmio o cobre se inyectó en animales intactos, provocó un incremento significativo de la glucemia similar al que provocó la inyección de extractos de animales controles, indicando que no existe un efecto de los tóxicos sobre el contenido de CHH en los pedúnculos oculares, lo que sugiere a su vez que la síntesis hormonal no se veria afectada. Por otra parte, la inyección de CHH purificada de Cancer pagurus, sobre animales intactos expuestos crónicamente a los tóxicos, provocó la reversión del efecto hipoglucémico causado por los metales. Los animales expuestos a cadmio alcanzaron un nivel de glucemia elevado y similar al registrado en cangrejos inyectados con CHH pero no expuestos, demostrando que éste metal no interfiere con la interacción hormona-receptor y/o la transducción de la señal hormonal en los tejidos blanco. Los animales expuestos a cobre incrementaron también la glucemia pero alcanzando un nivel similar al medido en cangrejos no expuestos inyectados con solución salina, lo cuál indica que el cobre afectaría en alguna medida la interacción hormona-receptor, y/o algún paso en la transducción de la señal hormonal máxima. En consecuencia, los resultados obtenidos en esta primera parte de la Tesis apoyan la Hipótesis de que la hipoglucemia observada en animales intactos por exposición a los metales estudiados, se debe a una inhibición que esos metales ejercen sobre la secreción de CHH por parte del centro neuroendocrino ubicado en los pedúnculos oculares, sumado, para el caso de cobre en particular, a una interferencia con los efectos hormonales a nivel de órganos blanco. Con respecto a los ensayos sobre el control de la reproducción, se realizaron ensayos in vivo (14 días) e in vitro (24 horas), con hembras adultas de C. granulatus. En los ensayos in vivo, no se observaron cambios significativos en el indice gonadosomático (IG) de hembras intactas de sus pedúnculos oculares expuestas a cadmio o cobre, mientras que ambos metales provocaron un descenso significativo en el IG de los cangrejos ablacionados. En función de estos resultados, pusimos a prueba la Hipótesis de que esos metales estén interfiriendo con la via estimuladora extrapeduncular del crecimiento gonadal. Para esto, se realizaron ensayos in vitro coincubando ovario con ganglio torácico, fuente de la hormona estimuladora gonadal; como resultado, no se detectaron diferencias entre los grupos control y expuestos a los metales pesados. Sin embargo, cuando el ovario fue incubado con metil farnesoato o l7-hidroxiprogesterona, ambas hormonas estimuladoras del crecimiento gonadal, la incorporación de leucina tritiada fue significativamente menor en los grupos expuestos, corroborando la Hipótesis planteada en términos de una interferencia de cadmio y cobre con los mecanismos de transducción de tales hormonas estimulatorias a nivel gonadal. Por otro lado, ovarios coincubados con tejido peduncular y expuestos a ambos metales pesados, mostraron una incorporación de leucina tritiada significativamente mayor que en los controles (ovario y pedúnculos, pero sin metales en el medio de incubación), sugiriendo un efecto inhibitorio de los tóxicos ensayados sobre la secreción de la hormona inhibidora gonadal (GIH) desde los pedúnculos oculares. La interferencia de cadmio y cobre con los mecanismos de transducción de GIH a nivel ovárico fue descartada como hipótesis alternativa, ya que el agregado de extracto de pedúnculo ocular al medio de incubación fue capaz de revertir por completo el efecto causado por cada tóxico. Por último, el conjunto de resultados obtenidos in vitro con ambos metales, i.e., interferencia con el efecto de hormonas estimulantes (metil famesoato y l7-hidroxiprogesterona) e inhibición de la secreción de la hormona inhibibora GIH, permiten explicar el similar crecimiento gonadal observado en animales intactos, entre controles y expuestos a los metales.

En este trabajo de tesis se emplearon herramientas de simulación molecular clásica junto con distintas estrategias de síntesis y caracterización para explorar la relación entre nanoconfinamiento y propiedades de agua en materiales mesoporosos. Los óxidos mesoporosos son materiales que presentan poros monodispersos (2-50 nm) altamente ordenados y de elevada área específica (100-1000 m2/g). La precisión con que pueden controlarse las dimensiones, la interconectividad y la morfología de los poros en la escala nanométrica, da lugar a propiedades sumamente particulares, de interés en multitud de aplicaciones tecnológicas: (foto)catálisis, sorción, sensores, biomateriales, involucrando casi todas ellas la inteacción con H2O. En base a ello, se decidió investigar los aspectos físico-químicos del agua confinada en estos entornos, haciendo foco en fenómenos de equilibrio de fase (equilibrio líquido-vapor y sólido-líquido), estructura y transporte. Además de la motiva- ción tecnológica, estos sistemas son de interés desde el punto de vista fundamental, pues ofrecen un modelo donde estudiar los efectos del confinamiento en la nanoescala. Se emplearon en primer lugar herramientas de simulación molecular de distinta escala (Dinámica Molecular atomística y coarse-grained), caracterizando el comportamiento de agua confinada en matrices porosas de 1-8 nm de diámetro. De esta manera, fue posible describir, desde una perspectiva molecular, la estructura y dinámica del agua, sus propiedades ópticas, así como los diferentes mecanismos de llenado de los nanoporos y los fenómenos de histéresis. También se logró una descripción microscópica del equilibrio sólido-líquido en estos entornos altamente confinados. Se estudió la incidencia del radio del poro, la filicidad y la rugosidad de las paredes sobre los fenómenos mencionados y en particular sobre las isotermas de sorción. Asimismo, se recurrió a un esquema experimental para complementar los resultados computacionales. Los óxidos mesoporosos se sintetizaron en forma de películas delgadas y xerogeles mediante estrategias de síntesis sol-gel y procesos de autoensamblado inducido por evaporación, que combinan la polimerización del óxido inorgánico junto con el autoensamblado de moléculas anfifílicas, que actúan como agentes moldeantes del arreglo poroso. Para la caracterización estructural de los sistemas sintetizados se utilizaron diver- sas técnicas: TEM, SEM, SAXS-2D, GISAXS, XRR, WAXRD. Las propiedades de sorción de agua en mesoporos fueron investigadas en películas delgadas obtenidas por spin y dip coating, mediante Porosimetría Elipsométrica Ambiental y XRR. El aporte original de esta tesis reside en la complementación de técnicas experimentales avanzadas con herramientas de simulación computacional para atender cuestiones de gran interés para la comunidad experimental pero de difícil elucidación dadas las limitaciones de resolución espacio-temporales de las técnicas actuales. Esta estrategia dual constituye una vía extremadamente poderosa para la descripción de fenómenos físicos y químicos en estos sistemas.

En esta Tesis, se estudian desde el punto de vista observacional algunos de los efectos que producen sobre el medio interestelar las ondas de choque asociadas con estrellas de gran masa en diferentes etapas de su vida. Se investiga la interacción de regiones HII, burbujas interestelares y remanentes de supernova con el entorno y se analiza la actividad de formación estelar en sus alrededores con el objetivo de establecer si son agentes disparadores del nacimiento de estrellas nuevas. A partir del estudio de la distribución del gas molecular alrededor de los remanentes de supernova G20.0-0.2 y G24.7+0.6, se encuentran nubes moleculares posiblemente afectadas por los frentes de choque y que presentan actividad de formación estelar. El estudio del medio interestelar alrededor de tres regiones HII (un complejo de regiones HII cercano al remanente de supernova G18.8+0.3, y las regiones HII N65 y G35.673-0.847) muestra la presencia de cáscaras de gas molecular barridas por sus frentes de choque y sobre las cuales se están formando estrellas. Por último, se halla evidencia de la interacción entre los vientos estelares de las estrellas LBV G24.73+0.69 y G26.47+0.02 en distintas etapas de su evolución y el gas molecular circundante. Esta investigación fue realizada analizando observaciones dedicadas de varias transiciones moleculares obtenidas con el Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) y a través del procesamiento de observaciones de archivo no publicadas obtenidas con el telescopio espacial de rayos X Chandra y con el interferómetro en ondas de radio VLA. Estas observaciones se complementaron con datos de relevamientos públicos en las bandas de radio, infrarroja, milimétrica y submilimétrica del espectro.

Tesis presentada para optar al Grado de Doctor en Ciencias Naturales

En la presente Tesis se realiza un estudio de los procesos físicos que producen la emisión electromagnética y de neutrinos a altas energías en la vecindad de agujeros negros estelares que acretan materia. Se estudia la inyección de partículas no térmicas en la corona de agujeros negros galácticos. Primero se caracteriza la región de interacción, detallando propiedades físicas básicas de los sistemas en estudio. Inicialmente se inyecta una población de electrones y protones relativistas, considerándose también la generación de partículas secundarias (piones, muones y pares electrón/positrón). Luego, se estiman los tiempos de enfriamiento por las diversas interacciones entre las partículas y los campos en la fuente. Una vez identificados los procesos radiativos más relevantes, se resuelve de manera auto-consistente el transporte de partículas masivas y de fotones. Este estudio se hace tanto para el estado estacionario, como para casos transitorios, como ser fulguraciones. Además de la emisión electromagnética y de neutrinos de la fuente, se estudia el impacto de los neutrones creados en las interacciones hadrónicas sobre el medio circundante de la corona. En particular, se investiga la inyección de neutrones como posible mecanismo para cargar de bariones un jet inicialmente dominado magnéticamente. Por último se hace una aplicación del método desarrollado para tratar el transporte de partículas relativistas en plasmas magnetizados, a las erupciones de rayos gamma. En este caso, se investiga la producción de neutrinos en el modelo de colapsar, abriéndose una nueva línea de trabajo. Para todos los sistemas estudiados se hacen predicciones sobre la emisión a muy alta energía y la producción de neutrinos; estos resultados podrán ser contrastados en un futuro cercano con nuevos detectores de rayos gamma y de neutrinos (e.g., CTA, IceCube).

En la primera parte de esta tesis presentamos simulaciones de dinámica molecular sobre micelas inversas inmersas en ciclohexano. Consideramos tres interiores polares diferentes: agua (W), formamida (FM) y una mezcla equimolar de ambos solventes. En todos los casos, el surfactante utilizado fue bis(2-etilhexil)sulfoccinato de sodio (usualmente conocido como AOT). El radio inicial de las micelas fue deR ∼ 15 Å , mientras que los cocientes molares (w0=[fase polar]/[surfactante]) correspondientes fueronintermedios entre w0 = 4;3 para FM y w0 = 7 paraW. La forma global de las micelas se asemeja a elipsoidesdistorsionados, con una excentricidad media del orden de ∼ 0;75. Las correlaciones de densidadlocal dentro de las micelas muestran una solvatación preferencial de la especie iónica sodio por el agua,en contraposición con el comportamiento encontrado en mezclas equimolares en fase condensada. Comparadocon los resultados en fase condensada, los modos traslacionales y rotacionales de los solventesconfinados, exhiben una desaceleración importante, que se hace más notable en los movimientos rotacionales donde las escalas temporales características pueden ser hasta 50 veces más largas. también se discuten las modificaciones en la conectividad intramolecular, expresadas en términos del número medio de uniones hidrógeno y sus tiempos de vida media. En la segunda parte, presentamos resultados de simulaciones de dinámica molecular sobre sistemas de fructosa en solución, a concentraciones que llegan hasta 70 wt% (5 M). Encontramos que la red de uniones hidrógeno de las moléculas de fructosa se extiende con el aumento de la concentración de azúcar y forma un sistema estructuralmente heterogéneo alrededor y por arriba de una concentración 45 wt% (3 M), caracterizado por un dominio del soluto que se asemeja a un sistema percolado. La presencia de estos agregados en soluciones concentradas promueve la desaceleración de las dinámicas traslacionales, rotacionales y de las uniones hidrógeno, lo cual es típico en muchos ambientes biomoleculares. Como en el caso de la superficie de una proteína, los desórdenes topológico y energético de los agregados de azúcar contribuyen a la dinámica traslacional anómala. Sin embargo, a diferencia de lo observado en las cercanias de la superficie de una proteína, la relajación rotacional también se ve impedida por el desorden topológico creado por el conglomerado de azúcar en soluciones concentradas. Para completar el análisis de esta última parte de la tesis, obtuvimos resultados sobre el sistema ternario "electrolitos+fructosa+agua". Encontramos que para el caso de las solucines más concentradas de fructosa (4-5 M), el agregado de cloruro de sodio promueve una fragmentación del conglomerado de fructosas "percoladas" en otros de tamaño más pequeño. Asimismo, observamos que en todo el rango de concentraciones de fructosa investigado, los iones están solvatados preferencialmente por el agua. En cuanto a los aspectos dinámicos de estos sistemas observamos que, de manera general, la dinámica traslacional de todas las especies, disminuye en un orden de magnitud aprox. al aumentar la concentración de fructosa de 1 M a 5 M.

Se ha estudiado el intercambio de hidrógeno entre un medio hidrogenante y láminas de hierro cubiertas de delgadas películas de níquel o paladío. Para tal fin se usaron técnicas de permeacíón de hidrógeno y análisis de respuesta en frecuencias, ya sea empleando carga catódica modulada o carga en fase gaseosa con presión modulada. Las películas de Ni y Pd fueron caracterizadas por diversas técnicas en cuanto a sus propiedades fisicas y su interacción con el hidrógeno. El intercambio de hidrógeno entre el medio y el sustrato de hierro es un proceso en varias etapas que incluye la difusión en el interior de la película metálica y el pasaje a través de las interfases. El pasaje a través de la interfase medio hidrogenante-material de la película juega un papel clave y se han determinado los coeficientes de transferencia correspondientes. Esta velocidad de transferencia finita, combinada con la capacidad de retención de hidrógeno de la propia película, determina en gran medida la respuesta del sistema en estado transitorio. Se propone que la transición de estado adsorbido a estado absorbido o soluto intersticial es la etapa determinante de la velocidad de pasaje a través de la interfase medio hidrogenante-material de la película. En el caso de la película de paladio, dicha velocidad de transferencia se reduce marcadamente con largos tiempos de exposición de la película al medio hidrogenante, lo cual se atribuye a la acumulación de hidrógeno subsuperficial. Finalmente se discuten estos resultados en relación con la técnica de permeacíón de hidrógeno aplicada a aleaciones de base hierro.