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El estudio de las interacciones celulares en el microambiente tumoral se ha convertido en una de las principales áreas de investigación en la lucha contra el cáncer. La hipoxia y la autofagia han sido reconocidas como fenómenos activos en el microambiente tridimensional de los tumores sólidos debido a la pobre difusión de oxígeno y nutrientes en regiones alejadas de los capilares sanguíneos. La respuesta celular a la hipoxia está mediada principalmente por el factor de transcripción HIF-1 el cual modula la activación de la angiogénesis y vías de supervivencia que permiten la adaptación de la célula tumoral a este microambiente hostil. Además, resulta interesante que, en los últimos años, se ha demostrado que dicho factor puede inducir la activación de la vía autofágica, un mecanismo que promueve la supervivencia celular bajo diferentes condiciones de estrés. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes, a través de los cuales HIF-1 induce autofagia, necesitan ser estudiados con detalle. Tanto HIF-1 como la autofagia han sido vinculadas a la resistencia a tratamientos antitumorales incluyendo la Terapia Fotodinámica (TFD). La TFD consiste en la aplicación de fotosensibilizadores que al ser irradiados producen Especies Reactivas del Oxígeno, las cuales provocan a la muerte del tumor. Sin embargo, no hay reportes que demuestren la implicancia de la autofagia mediada por HIF-1 sobre la respuesta tumoral a la TFD. En este trabajo, se emplearon tres modelos de estudio (cultivos en monocapa, cultivos tridimensionales y tumores in vivo) y evaluó cómo HIF-1 y la autofagia trabajan juntos para modular la respuesta celular a la TFD, además, se estudió el mecanismo molecular a través del cual HIF-1 controla autofagia para mediar la resistencia de células tumorales de cáncer de colon al tratamiento fotodinámico.Se demostró que la activación de HIF-1, induce autofagia a través de un nuevo mecanismo que involucra la regulación transcripcional de la proteína autofágica VMP1. HIF-1 aumentó el flujo autofágico determinado por un aumento de la relación LC3-II/LC3-I, disminución de p62, aumento de VMP1 y agregación de RFP-LC3. Asimismo, la autofagia inducida por HIF-1 promueve resistencia a la TFD. Por otro lado, se demostró que el tratamiento fotodinámico, per se, puede inducir autofagia a través de la activación de la vía HIF-1/VMP1.Empleando cultivos 3D que recapitulan la arquitectura tridimensional de los tumores sólidos así como algunas de las características biológicas observadas en pacientes con cáncer, tales como la hipoxia, se estudió la naturaleza molecular de la resistencia a la TFD en un contexto de microambiente tumoral y revelamos, por primera vez, que la resistencia intrínseca a la TFD, observada en los cultivos 3D, puede ser explicada en términos de una ?autofagia protectora? controlada por HIF-1.Por último, se evaluó el efecto de la inhibición farmacológica de la autofagia con Cloroquina (CQ) sobre el crecimiento tumoral. Se generaron tumores en ratones inmunodeprimidos y los animales se trataron con TFD, CQ o TFD+CQ. Los tumores fueron resistentes a la TFD. Sin embargo, hubo una disminución del 40% del crecimiento tumoral cuando la autofagia fue inhibida con CQ y la combinación TFD+CQ redujo dramáticamente el crecimiento de los tumores en un 75% respecto al tratamiento con TFD.En conclusión, esta tesis reporta por primera vez que: 1- HIF-1 controla autofagia a través de la regulación de la expresión de VMP1; 2- La TFD induce autofagia, a través de la vía HIF-1/VMP1, como mecanismo de resistencia; 3- Los cultivos tridimensionales son resistentes a la TFD debido, al menos en parte, a la actividad autofágica intrínseca dependiente de HIF-1; 4- La combinación de TFD con el inhibidor farmacológico Cloroquina, sensibiliza los tumores resistentes al efecto fototóxico.

La abeja europea Apis mellifera L. tiene una gran importancia, tanto ecológica como económica, a nivel mundial. En los últimos años se han reportado muchas pérdidas de colmenas en distintas regiones del mundo. Entre las principales causas de la muerte de colonias, se encuentra el ácaro ectoparásito Varroa destructor. El objetivo de la presente Tesis Doctoral fue estudiar la problemática generada por V. destructor, considerando dos grandes cuestiones: I) la resistencia a acaricidas de síntesis en V. destructor y los posibles mecanismos que le dan origen, y II) el efecto de moléculas de origen vegetal como estrategia de mitigación de los daños colaterales ocasionados por los tratamientos con acaricidas de síntesis. Se evaluó el estado de resistencia a los acaricidas de síntesis de uso común en apicultura a través de bioensayos, en poblaciones de Argentina y Uruguay, y las alternativas para el manejo de la parasitosis. Se logró identificar un nuevo foco de resistencia a la flumetrina en poblaciones de ácaros de Uruguay. A su vez, no se observó reversión de la resistencia al cumafós en una población de ácaros que por siete años no había sido expuesta a dicho acaricida. Se estudiaron, además, las bases de la resistencia a flumetrina y cumafós mediante el desarrollo de protocolos para la aplicación de técnicas de biología molecular, lográndose identificar una mutación en el gen del canal de sodio en los ácaros de las poblaciones resistentes a la flumetrina. Por otra parte, se evaluó el efecto de moléculas de origen vegetal como potenciales mitigadoras de los efectos negativos ocasionados por los acaricidas de síntesis en abejas. Se observó que la suplementación con ácido indolacético (IAA) y ácido p-cumárico (Cum) en la dieta de abejas nodrizas aumenta la supervivencia de las mismas frente a la exposición al tau-fluvalinato. A su vez, se observó que la suplementación dietaria con dichas fitomoléculas causa cambios significativos en la actividad de enzimas de detoxificación. Los cambios enzimáticos relacionados con los mecanismos de detoxificación observados en las abejas que fueron alimentadas con Cum y con IAA podrían ser los responsables de la mayor supervivencia observada frente a la exposición al tau-fluvalinato. Teniendo en cuenta los resultados reportados en la presente Tesis Doctoral, debe dirigirse especial atención a la interpretación de las dinámicas poblacionales de V. destructor en la región, de manera de poder implementar un Manejo Integrado de Plagas. También surgen resultados prometedores en cuanto al desarrollo de un producto a base de fitoquímicos, con el fin de mejorar la performance de las colonias de A. mellifera frente a posibles estresores a los que habitualmente se encuentran expuestas, como son los acaricidas de síntesis.

Una de las ventajas de vivir en grupo es la posibilidad de resolver de manera colectiva aquellos problemas que superan la capacidad cognitiva y/o física de los individuos. Definir qué factores determinan las estrategias de resolución (i. e., individual y/o colectiva) que los organismos sociales utilizan para resolver sus problemas es importante para comprender la evolución y el mantenimiento de la vida en grupo. Sin embargo, los estudios al respecto son escasos. En esta tesis describí cómo las hormigas cortadoras de hojas resuelven individual y colectivamente dos tipos de problemas que afectan negativamente el ingreso de recursos a la colonia: el viento y la presencia de obstáculos en los senderos de forrajeo. Además, estudié los posibles factores que pueden afectar la decisión sobre qué estrategias de resolución utilizar. Encontré que el viento afecta negativamente el movimiento de las obreras provocando que el ingreso de material vegetal se reduzca un ~ 70 % cuando el viento aumenta 1 km/h. Para mitigar estos efectos negativos, las obreras utilizan ambas estrategias de resolución: individual y colectiva. Individualmente, las obreras seleccionaron cargas que interceptan menos al viento; es decir, cargas de menor área, más livianas y alargadas. Gracias a este ajuste en el tamaño, masa y forma de las cargas, las obreras son capaces de ingresar material vegetal al nido pese a las condiciones ventosas. Mientras que colectivamente, las colonias asignaron obreras de mayor tamaño las cuales lidian mejor con los efectos negativos del viento. Esta respuesta colectiva redujo un 32% el efecto negativo del viento. En cuanto a la presencia de obstáculos en los senderos de forrajeo, encontré que tanto el tamaño del obstáculo como el flujo de hormigas determinan el costo para la colonia (medido como la reducción en el flujo de hormigas en el sendero). En concordancia, la xiii decisión sobre remover o no un obstáculo dependió de este costo. Cuando el costo superó el 50% de reducción en el flujo de hormigas, las hormigas siempre removieron los obstáculos. Además, al aumentar el tamaño del obstáculo el número de hormigas removiendo aumentó, pero cuando el obstáculo fue muy grande y el flujo de hormigas en el sendero alto, las colonias asignaron un menor número de hormigas a la remoción. Por último, el tamaño del obstáculo y el flujo de hormigas afectaron la eficacia de las resoluciones individuales y colectivas. Aquellos obstáculos muy grandes solo pudieron ser removidos colectivamente y al aumentar el flujo de hormigas aumentó la eficacia de las resoluciones colectivas pero disminuyó la eficacia de las individuales. Estos resultados resaltan que tanto características intrínsecas como extrínsecas al obstáculo determinan cuándo y cómo se resuelve un problema; y que las colonias ajustan el número de individuos asignados a la resolución de problemas de acuerdo a las limitaciones individuales (i.e., ineficiencia) y la interacción entre los individuos (i.e., interferencia). Esta tesis ilustra cómo los organismos que viven en grupo se ven beneficiados de la posibilidad de solucionar de manera colectiva aquellos problemas que exceden las capacidades individuales.

Tesis para optar al grado de Doctor de la Universidad Nacional de La Plata, en abril de 2021

Tesis para obtener el grado de Magíster Scientiae en Producción Animal, de la Universidad Nacional de Mar del Plata, en junio de 2003