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Tesis CEINDO, Universidad San Pablo CEU, Medicina Traslacional, leída el 24 de febrero de 2023 El asma puede presentar múltiples fenotipos, como el asma alérgico o no alérgico. Su tratamiento es complejo, existiendo pacientes graves que no responden a las medicaciones actualmente disponibles, sufren exacerbaciones frecuentes y presentan comorbilidades como la poliposis nasosinusal. La estratificación de pacientes mediante el uso de biomarcadores permitiría mejorar el tratamiento y descubrir nuevas dianas terapéuticas. Para identificar biomarcadores de estratificación por gravedad, se estudiaron pacientes asmáticos alérgicos estratificados por gravedad utilizando metabolómica y proteómica. Los pacientes con asma grave no controlado presentaron una activación característica de las rutas del ácido araquidónico, la fosfolipasa A2, y la respuesta Th2. Además, para evaluar la contribución del fenotipo alérgico al asma, se realizó un análisis metabolómico de pacientes graves no controlados con y sin alergia. Los pacientes asmáticos alérgicos mostraron una activación de la ruta de la fosfolipasa A2 y una alteración en el perfil de ácidos biliares. Por último, para conocer el papel sistémico y local de la alergia en la poliposis nasal, se estudiaron pacientes con poliposis con y sin alergia utilizando metabolómica de suero y tejido y análisis histológicos. Los pacientes alérgicos presentaron niveles reducidos de lisofosfolípidos, bilirrubina y cortisol; y un mayor número de eosinófilos en sus pólipos. Asthma can have distinct phenotypes, including allergic and non-allergic asthma. Achieving asthma control is a challenge, and there are severe patients that do not respond to the treatment, who suffer from frequent exacerbations and associated comorbidities, such as nasal polyposis. The stratification of asthmatic patients using biomarkers could be used to improve asthma management and find new therapeutic targets. To identify biomarkers for the stratification of patients according to their severity, we analyzed allergic asthmatic patients classified by their response to treatment using metabolomics and proteomics. Severe uncontrolled patients displayed an activation of the arachidonic acid and phospholipase A2 pathways, as well as in their Th2 response. Moreover, to evaluate the contribution of allergy in the pathogenesis of asthma, we performed a metabolomic analysis of severe uncontrolled asthmatic patients with and without allergy. Uncontrolled allergic patients showed an activation of the phospholipase A2 pathway and an altered bile acid profile. Finally, to understand the systemic and local role of allergy in nasal polyposis, we studied patients with nasal polyps with and without allergy by performing serum and tissue metabolomics and a histological analysis. Allergic patients revealed decreased levels of lisophospholipids, bilirubin and cortisol; and increased levels of eosinophils in their polyps.

Tesis-CEINDO, Universidad San Pablo CEU, Programa en Medicina Traslacional, leida el 8 de julio del 2022 La participación de la microbiota en los mecanismos moleculares subyacentes a las enfermedades alérgicas ha cobrado especial relevancia en los últimos años, ya que puede causar alteraciones locales y sistémicas en la respuesta inmunitaria a alérgenos específicos. La composición de la microbiota es dinámica y depende de factores asociados al huésped como la dieta, las enfermedades y el estilo de vida, entre otros. Para el análisis y la comprensión de la microbiota se emplean mayoritariamente técnicas ómicas, en las que se trabaja con grandes volúmenes de datos. Con el fin de indagar en estos aspectos, nos propusimos evaluar el papel de la microbiota intestinal en el desarrollo y progresión de las enfermedades alérgicas, tango por mecanismos mediados por IgE como por mecanismos mediados por células T, con un enfoque multiómico. Los resultados mostraron que, en ambos tipos de enfermedades alérgicas, los metabolismos de los lípidos y los ácidos grasos estaban alterados lo que podría indicar que existe una inflamación y disrupción de barrera intestinal producida por la alergia alimentaria. La aproximación multiómica de esta Tesis Doctoral ha permitido avanzar en la compresión de la interacción de la microbiota con la alergia alimentaria en el contexto de la biología de sistemas. The participation of the microbiota in the molecular mechanisms underlying allergic diseases has gained particular relevance in recent years since it can cause local and systemic alterations in the immune response to specific allergens. The microbiota composition is dynamic and depends on factors associated with the host such as diet, diseases, and lifestyle, among others. For the analysis and understanding of the microbiota, omic techniques are mostly used, in which large volumes of data are worked. In order to investigate these aspects, we set out to evaluate the role of the intestinal microbiota in the development and progression of allergic diseases, tango by mechanisms mediated by IgE and by mechanisms mediated by T cells, with a multi-omic approach. The results showed that, in both types of allergic diseases, lipid and fatty acid metabolisms were altered, which could indicate that there is inflammation and disruption of the intestinal barrier caused by food allergy. The multi-omic approach of this Doctoral Thesis has allowed us to advance in understanding the interaction of the microbiota with food allergy in the context of systems biology.

Tesis-CEINDO, Universidad San Pablo CEU, Programa en Ciencia y Tecnología de la Salud, leida el 6 de septiembre de 2021 La obesidad es la principal causa de la resistencia a la insulina y una de las principales amenazas para la salud mundial. En el hígado, la obesidad se manifiesta con el trastorno clínico de la Esteatohepatitis no alcohólica (EHNA).El propósito global de esta tesis es estudiar a través de la metabolómica una aproximación integral las alteraciones metabólicas asociadas a la obesidad inducida por la dieta en diferentes órganos de forma simultánea, a la que hemos denominado “Compartimentómica”; y estudiar la EHNA y su posible tratamiento. En esta tesis se han empleado una dieta alta en grasas (HFD) (para inducir la obesidad) y la dieta con déficit de metionina y colina (MCD) (para inducir la EHNA). En estudio 1 se exponen los resultados obtenidos en 8 tejidos diferentes en condiciones de obesidad. La verdadera novedad es la metodología empleada que nos permitió comprender mejor el impacto metabólico de la obesidad en un organismo. Dentro de este estudio, se utilizó el tejido adiposo blanco epididimal para estudiar y optimizar una metodología de extracción de Triglicéridos y oxilipinas. En el estudio 2 se estudia una de las principales complicaciones relacionadas con la obesidad (EHNA) y la progresión del hígado después de una Hepatectomía Parcial. Los resultados muestran el gran impacto metabólico de ambos, más notable por la Hepatectomía Parcial. The global purpose of this project is to study perform a comprehensive metabolomics approach to evaluating as much as possible the metabolic alterations associated with diet-induced obesity in different organs simultaneously. Also, to study one of the main complications of obesity: non-alcoholic steatohepatitis (NASH) and possible treatment. All the data obtained in the studies of this thesis, after exhaustive work, allowed us to increase the information of the metabolic impact of obesity and its complications and obtain the widest metabolite coverage being able to compare results between samples as well as between treatments. English

Tesis-CEINDO, Universidad San Pablo CEU, Programa en Medicina Traslacional, leida el 21 de enero 2020 Antecedentes: La prevalencia y la gravedad de las enfermedades alérgicas está aumentado en todo el mundo. Hasta la fecha, los fenotipos de la alergia respiratoria no están totalmente caracterizados y, junto con la progresión de la inflamación, el tratamiento es cada vez más complejo y costoso. La sensibilización a la profilina constituye un buen modelo para estudiar la progresión de la inflamación alérgica. El objetivo fue identificar los mecanismos subyacentes y biomarcadores asociados a esta progresión, centrándonos en los fenotipos graves, utilizando la metabolómica. Métodos: Se incluyeron 25 individuos en el estudio. Las muestras de plasma se analizaron mediante cromatografía de gases y líquidos acoplada a espectrometría de masas y se clasificaron en cuatro grupos: "no alérgicos", "leves", "moderados" y "graves". Resultados: Encontramos un conjunto de metabolitos específicos del fenotipo "grave". Disminución de carbohidratos y piruvato, y un aumento de lactato, sugiriendo una glucólisis aeróbica. Otros metabolitos aumentados en “graves” fueron: lisofosfolípidos, esfingosina-1-fosfato, y diferentes ácidos grasos. Las carnitinas disminuyeron con la gravedad. Conclusión: Se han encontrado evidencias que apuntan a la asociación de la inflamación alérgica grave con la alteración de las funciones plaquetarias, junto con la reducción de la síntesis de proteínas, y el cambio de las células inmunes a glucólisis aeróbica. Background: Prevalence and severity of allergic diseases have increased worldwide. To date, respiratory allergy phenotypes are not fully characterized and, along with inflammation progression, treatment is increasingly complex and expensive. Profilin sensitization constitutes a good model to study the progression of allergic inflammation. Our aim was to identify the underlying mechanisms and the associated biomarkers of this progression, focusing on severe phenotypes, using transcriptomics and metabolomics. Methods: Twenty‐five subjects were included in the study. Plasma samples were analyzed sing gas and liquid chromatography coupled to mass spectrometry (GCMS and LC‐MS, respectively).Individuals were classified in four groups — “non-allergic,” “mild,” “moderate,” and “severe” — based on their clinical history, their response to an oral challenge test with profilin, and after a refinement using a mathematical metabolomic model. PBMCs were used for micro array analysis. Results: We found a set of transcripts and metabolites that were specific for the “severe” phenotype. By metabolomics, a decrease in carbohydrates and pyruvate and an increase in lactate were detected, suggesting aerobic glycolysis. Other metabolites were incremented synthesis, and switch of immune cells to aerobic glycolysis. In “severe” group: lysophospholipids, sphingosine‐1‐phosphate, sphinganine‐1‐phosphate, and lauric, myristic, palmitic, and oleic fatty acids. On the other hand, carnitines were decreased along severity. Significant transcripts in the “severe” group were found to be downregulated and were associated with platelet functions, protein synthesis, histone modification, and fatty acid metabolism. Conclusion: We have found evidence that points to the association of severe allergic inflammation with platelet functions alteration, together with reduced protein synthesis, and switch of immune cells to aerobic glycolysis.