Proyectos

El proyecto busca implementar un plan de innovación social y técnica que permita rehabilitar los suelos y fortalecer la autogestión de los pequeños agricultores agroecológicos en la comuna de Marchigüe.

Desarrollo de libro infantil sobre bienestar.

Título: "Efecto del aceite de quinoa (Chenopodium quinoa) en la activación de NF-κB y Nrf2 y en los niveles de TNF-α y HO-1 inducidos por lipopolisacárido en hepatocitos humanos HepG2".

EFECTO DE LA OBESIDAD INDUCIDA POR EL CONSUMO DE UNA DIETA ALTA EN GRASAS SOBRE LA ACTIVACIÓN DEL INFLAMASOMA NLRP3 EN LA CÓCLEA Y LA FUNCIÓN DEL SISTEMA AUDITIVO

Disfunción Pancreática y Muscular Asociada a la hepatoquina Fetuina-A en un Modelo Murino de Esteatohepatitis

El proyecto busca implementar un plan de innovación social y técnica que permita rehabilitar los suelos y fortalecer la autogestión de los pequeños agricultores agroecológicos en la comuna de Marchigüe.

During the last decades, compelling evidence shows how the context in which early life takes place impinges risk or protection for later development of non-communicable chronic diseases. In this regard, impaired fetal growth, as occur in the fetal growth restriction (FGR), leads to a higher risk for later cardiovascular diseases, an effect that would be mediated by accelerated aging at molecular, structural, and functional levels. FGR remains a leading cause of perinatal morbidity and mortality, affecting ~10% of pregnancies, but ranging from 5 to 25% depending on the population surveyed, with a higher prevalence among pregnant women of low socioeconomic status. In the clinic, FGR is normally defined by a fetal weight below the 10th percentile, however, new evidence shows that impaired intrauterine growth may affect several neonates born over the 10th percentile, especially late in pregnancy, which may be missed from the perinatal survey for preventing adverse outcomes. This points out the need for further studies to improve the understanding and identification of altered fetal growth trajectories and their consequences on vascular function. Studies in the placenta show that FGR vascular dysfunction is also found at birth in chorionic and umbilical arteries. We have demonstrated the presence of functional and molecular markers (e.g. vasodilator mediators and epigenetic changes) of endothelial dysfunction in human FGR umbilical and chorionic vessels, findings that have been further confirmed by comparing systemic and umbilical arteries in guinea pigs and chicken FGR models. These traits suggest that umbilical artery endothelial cells (HUAEC), in complement with approaches in animal models, can be used as a surrogate to explore the vascular programming within the fetus, however, their translation to clinical preventive applications for promoting healthy aging deserves further studies. It worth noting that fetal reduced oxygen supply (fetal hypoxia) and altered blood flow patterns (e.g. shear stress) are key clinical markers in the FGR, independently of the constraints leading to impaired growth, and both factors exert a tight control of vascular development and function across life. However, how these key stimuli interact and impose an epigenetic program on the endothelial function remains elusive. This proposal will focus on the crosstalk between hypoxia and shear stress that results in the endothelial programming related to impaired fetal growth, and the molecular mechanisms that mediate the vascular responses to these stimuli. Furthermore, we will address if these molecular markers may allow detecting early vascular aging in FGR subjects beyond the 10th centile cutoff. We hypothesize that “Impaired fetal growth conditions are associated with epigenetic programming of aging- and mechanosensing-related miRNAs and transcripts in the endothelium, which can be triggered by the confluence of altered flow patterns and hypoxia resulting in molecular and structural pro-hypertensive biomechanical vascular properties”. This hypothesis will be addressed by three General Objectives (GO) involving ex vivo, in vitro, and in vivo observational and mechanistic approaches: GO1 To demonstrate, in HUAEC, whether late FGR results in epigenetic changes related to the regulation of vascular aging and the expression of mechanosensing mechanisms involved in the endothelial-dependent relaxation, and their relationship with general prenatal parameters of vascular health. GO1 will be performed by recruiting HUAEC samples from late FGR and control pregnancies, to assess transcriptomic and DNA methylation analyses that will be crossed with prenatal clinical data. GO2 To study, in vivo, whether hypoxia and shear stress differentially regulate mechanosensing pathways involved in the endothelial-dependent relaxation and their relationship with the in vivo and ex vivo vascular properties (e.g. functional and biomechanical). GO2 will be performed in chicken embryos exposed to hypoxia and treated with agents targeting mechanosensing pathways, in which wall shear stress will be determined by Ultrasound Localization Microscopy, with complementary functional, structural, and molecular analyses. GO 3. To study, in cultured HUAEC, whether stimuli related to impaired fetal growth converge in the regulation of mechanosensing- and aging-related transcripts and miRNA, contributing to the cellular programming of endothelial dysfunction. GO3 will be performed in HUAEC exposed, in vitro, to sustained hypoxia and diverse flow patterns (shear stress), in which target DNA methylation, miRNA, transcripts, and proteins will be assessed. Our expected outcome is to improve the knowledge about the endothelial epigenetic programming after FGR in humans and enhance the characterization of the shear stress patterns and mechanisms associated with chronic fetal hypoxia. These effects will be isolated by studying, in vivo, hypoxic chicken embryos and, in vitro, cultured HUAEC exposed to FGR-like flow patterns. This project is not only relevant to uncover the developmental mechanisms that determine short- and long-term vascular dysfunction but also to open potential approaches for preventing, diagnosing, and treating FGR-pregnancies.

There are more than 41 million deaths per year worldwide, 71% of them are due to non-communicable diseases (NCDs), with cardiovascular (CV) causes taking the first place. Adverse intrauterine conditions increase the risk of developing NCDs during the life course, a phenomenon known as Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD). The most frequent and clinically relevant adverse condition during fetal life is intrauterine hypoxia (IH), which is associated with a high perinatal morbi-mortality. The molecular mechanisms that could be involve in IH causes and consequences are an important aspect in most of the pregnancies at high altitudes (> 2500m), and in 3-4% of the pregnancies with utero-placental complications at lowlands. Nitric oxide (NO), carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide (H2S) are endogenous gasotransmitters with vasodilator properties that can regulate cardiovascular functions. These gasotransmitters may be affected by intrauterine chronic hypoxia- induced oxidative stress, eliciting vascular programming and deriving in cardiovascular dysfunction along life course. Although these gasotransmitters have shown to determine endothelial, smooth muscle and cardiac function, the role of them in the fetal programming CV dysfunction due to developmental hypoxia and their relationship with oxidative stress is still unknown. Our hypothesis is that the intrauterine development in chronic hypoxia programms the gasotransmitters pathways (NO, CO and H2S) in the heart and blood vessels through oxidative stress, which impacts in the short, medium and long term cardiovascular function. Therefore, an oral treatment with antenatal melatonin will prevent the hypoxic-induced cardiovascular impairment. In this proposal, we aim to study, in a well-characterized guinea pig model, the origins and outcomes of cardiovascular dysfunction resulting from IH, by characterizing the functional, structural and molecular aspects of vasoactive mechanisms dependent on endogenous gasotransmitters, in the heart and blood vessels. Moreover, as fetal growth restriction and cardiovascular programming are related with hypoxia induced-oxidative stress, we will implement an antenatal treatment with melatonin, a proved antioxidant, to test the prevention of IH-induced cardiovascular risks in the short-, mediate- and long-term. To address these aims, we will study the effects of intrauterine chronic hypoxia and oxidative stress on the NO, CO and H2S related pathways of the cardiovascular system in guinea pigs. We will describe the NO, CO and H2S related pathways, its epigenetic changes and their roles as important regulators of function, structure and biomechanical properties of heart and vessels, under hypoxia induced-oxidative stress. The aforementioned will be done in animals gestated under IH, with or without antenatal melatonin treatment, and follow the cardiovascular function from fetus to adulthood. The methodology is an in vivo non-invasive evaluation of the function and structure of the cardiovascular system (ultrasound); an ex vivo function and biomechanical characterization of heart and arteries (Langendorff, wire myography, biomechanical tests); and in vitro determinations of genetic, protein and epigenetic expression in heart and several vascular beds; at different stages of life. These approaches will permit us to correlate and integrate the short-, mediate- and long-term cardiovascular effects related to the gasotransmitters pathways, in the offspring gestated under chronic hypoxia. In addition, we will evaluate a supported treatment with melatonin, to prevent intrauterine growth restriction and cardiovascular impairment after IH exposure, to test the relationship of gasotransmitters pathways with intrauterine oxidative stress. We expect to unravel the mechanisms underlying IH- induced cardiovascular reprogramming focusing on oxidative stress and gasotransmitters, in order to potentiate melatonin treatment as a possible therapy in hypoxia related complicated pregnancies, either at high altitude or lowlands. This grant will effectively provide a valuable resource for the scientific and clinical community to pursue the understanding of cardiovascular NCDs programmed by intrauterine hypoxia, a worldwide burden still without effective therapeutic approach. Furthermore, this will add knowledge to the foundations for the development of novel therapies for intrauterine hypoxia, and the prevention of CV risk in fetuses, neonates and adults.

Las enfermedades cardiovasculares (ECV), incluidas la hipertensión, el accidente cerebrovascular y la enfermedad de las arterias coronarias, son las principales patologías a nivel mundial con un impacto significativo en la morbilidad y la mortalidad. El riesgo de enfermedades cardiovasculares se explica parcialmente por factores genéticos, pero en mayor medida por estímulos que tienen lugar durante el desarrollo temprano y el envejecimiento. La función vascular durante la vida está determinada principalmente por tensiones mecánicas resultantes de la presión sanguínea y el flujo, así como por vías de señalización activadas por la disponibilidad de oxígeno. En este contexto, alteraciones en las fuerzas de estiramiento (i.e. tensiones residuales circunferenciales y longitudinales de las arterias), la tensión de corte anormal (shear stress i.e: la fricción del flujo sanguíneo en la superficie arterial luminal) y la hipoxia (i.e. la disminución relativa de las presiones de oxígeno) son factores críticos en el desarrollo de ECV. Los miembros de este proyecto se han centrado en áreas particulares de estos procesos, sin embargo, se requieren esfuerzos adicionales interdisciplinarios para entender de manera integral los mecanismos mecánicos y moleculares involucrados en los orígenes de la disfunción cardiovascular. Recientemente se ha descrito a PIEZO1, un canal de cationes no selectivo, como uno de los principales activadores de la relajación dependiente de endotelio en respuesta a la tensión de corte. Sin embargo, la regulación de éste, por parte de los estímulos descritos anteriormente, no ha sido aún explorada. La presente propuesta busca caracterizar, a través de un estudio con enfoques en biomecánica, fisiología y biología molecular, los cambios en la función del mecano-sensor PIEZO1, en respuesta a estímulos físicos y biológicos en células endoteliales de arteria umbilical humana, con el fin de identificar potenciales blancos de modulación de la función vascular en condiciones que promueven las ECV.

En la actualidad existe evidencia convincente del limitado impacto que tienen las estrategias destinadas a la prevención y tratamiento de la hipertensión y otras enfermedades cardiovasculares, una vez que éstas se manifiestan en el adulto. En este sentido, la identificación de los mecanismos que determinan a lo largo de la vida, especialmente en etapas tempranas del desarrollo, una mayor susceptibilidad a la aparición de estas enfermedades, representan un desafío para implementar estrategias efectivas de prevención o, alternativas terapéuticas adecuadas al grado de compromiso de la salud. Considerando la gran influencia que muestra la trayectoria de crecimiento y el estilo de vida sobre el desarrollo de enfermedades vasculares e hipertensión, en los últimos años ha existido un creciente interés en definir la participación de mecanismos que modifican la expresión de genes sin alterar la secuencia de estos (i.e. mecanismos epigenéticos) sobre el origen y progreso de éstas. El presente capítulo abordará qué es la epigenética, los mecanismos que median dichos efectos y el rol que cumple en definir a nivel molecular la programación de la(s) respuestas fisiológicas que condicionan el riesgo de desarrollar obesidad en las diferentes etapas del ciclo vital. La visión de los factores genéticos como causa de las enfermedades crónicas, incluyendo las cardiovasculares, ha sido el motor de la investigación biomédica en el último siglo. Sin embargo, el padre de la biología moderna, Charles Darwin, planteó fuertemente en su obra “El origen de las Especies mediante la Selección Natural” que la “ley superior” del origen de las especies es la adaptación a “las condiciones de existencia” (i.e. medioambiente, estilo de vida), la que estaría por sobre la “selección natural” de características heredables (i.e. genes). Posteriormente, sería Conrad Waddington en sus estudios de embriología quien propone la importancia de la interacción entre los genes y el ambiente. Lo que se manifiesta en la capacidad que tiene el organismo de generar, a partir un conjunto de genes (genoma) único, los distintos tipos y funciones celulares que lo constituyen, mediante respuestas a estímulos que se suceden en un tiempo y lugar específico. Dicha propiedad del medioambiente de moldear el fenotipo fue definida por Waddington como “epigenética”. Actualmente se denomina como epigenética al conjunto de “mecanismos modificadores del DNA que regulan la plasticidad fenotípica de una célula u organismo”. A través de estos mecanismos, nuestros genes pueden expresarse de manera adecuada en respuesta a cambios en el ambiente; pero a la vez definen respuestas fisiológicas a mediano y largo plazo basados en estas señales entregadas por el ambiente. En este contexto, el establecimiento de dichas respuestas limitaría, a través del ciclo vital, la plasticidad fenotípica del individuo. La presente línea de investigación se ha propuesto estudiar los cambios estructurales del sistema vascular y la activación de mecanismos epigenéticos desde etapas tempranas de la vida, que contribuirían al desarrollo de enfermedades cardiovasculares en el adulto. En este sentido plantemos que “el desarrollo de hipertensión y enfermedades cardiovasculares en el adulto resultaría de un programación estructural y epigenética a nivel vascular, mediada por niveles deficitarios de oxígeno (i.e. hipoxia) y el estrés oxidativo intrauterino”. Esta programación fetal establecería una fisiología vascular pro-hipertensiva que devendría posteriormente en una disfunción cardiovascular a medida que el individuo envejece.