Evaluación de la interacción de derivados de naftoquinona con albúmina de suero bovino por medio de espectrofluorimetría y acoplamiento molecular

Iván Gallegos Díaz (2024, [Tesis de maestría])

En este trabajo se sintetizaron y caracterizaron seis derivados de naftoquinona los cuales fueron usados para evaluar su interacción con la albúmina de suero bovino (BSA). Los rendimientos de reacción obtenidos fueron moderados para todos los compuestos a excepción del derivado FAN, la diferencia en los rendimientos fue atribuida a los distintos mecanismos de reacción implicados.

La interacción de los derivados de naftoquinona con BSA fue evaluada por medio de espectrofluorimetría de estado estacionario con lo cual se encontró que todos los derivados de naftoquinona son desactivadores de la fluorescencia de BSA. Los derivados de naftoquinona presentaron valores de la constante de quenching biomolecular kq mayores a 2x10^10 M-1 s-1, indicando la presencia de un mecanismo de apagamiento de fluorescencia estático lo cual implica la formación de un complejo ligando-proteína no fluorescente. La formación de los complejos fue confirmada por espectroscopía uv-vis en la cual se pudo observar un efecto hipercrómico en el espectro de BSA conforme incrementó la concentración de los derivados de naftoquinona. Los espectros de absorción de segundo orden obtenidos de la interacción de BSA con los derivados de naftoquinona mostraron que no existe cambios en el microambiente de los aminoácidos Trp presentes en BSA.

A partir de los datos obtenidos por espectrofluorimetría se determinó que los derivados de naftoquinona presentan un solo sitio de unión con BSA. Los derivados FAN, 2F-FAN, 2F-ClFAN y 4F-ClFAN presentaron valores de Ka óptimas para interactuar con BSA con lo cual pudieran ser trasportados dentro del cuerpo a través de su unió con BSA, por otro lado, los derivados 4F-FAN y ClFAN presentaron valores por debajo del rango óptimo por lo cual pueden presentar problemas de biodistribución.

Por medio de estudios in silico de acoplamiento molecular entre los derivados de naftoquinona y BSA se pudo determinar que la formación de los complejos es un proceso espontáneo al predecirse ΔG° <0, lo cual concordó con los valores experimentales de ΔG° obtenidos. Los resultados predijeron que los compuestos FAN, 2F-FAN y 4F-FAN se unen en el mismo sitio de union. Además, las principales fuerzas de interacción entre estos derivados y BSA fueron puentes de hidrógeno lo cual fue consistente con los valores experimentales de ΔH° y ΔS° los cuales indicaban la presencia de este tipo de fuerzas intermoleculares. El sitio de unión fue el mismo para de los compuestos ClFAN y 4F-ClFAN, en ambos casos las fuerzas intermoleculares involucradas más relevantes fueron electroestáticas e hidrofóbicas. El sitio de unión de 2F-ClFAN fue diferente al resto de los compuestos y se obtuvo como principales fuerzas de interacción la formación de puentes de hidrógeno y la presencia de fuerzas hidrofóbicas.

Los resultados de este trabajo demuestran que los compuestos FAN, 2F-FAN, 2F-ClFAN y 4F-ClFAN pudieran ser candidatos para posteriores estudios de biodistribución in vivo

In this work, six derivatives of naphthoquinone were synthesized and characterized, which were then used to evaluate their interaction with bovine serum albumin (BSA). Reaction yields obtained were moderate for all compounds except for the FAN derivative. The difference in yields was attributed to the various reaction mechanisms involved.

The interaction of naphthoquinone derivatives with BSA was evaluated using steady-state spectrofluorimetry, revealing that all naphthoquinone derivatives act as fluorescence quenchers of BSA. The naphthoquinone derivatives exhibited biomolecular quenching constants (kq) greater than 2x1010 M-1 s-1, indicating the presence of a static fluorescence quenching mechanism, implying the formation of a non-fluorescent ligand-protein complex. Complex formation was confirmed by UV-vis spectroscopy, showing a hyperchromic effect in the BSA spectrum as the concentration of naphthoquinone derivatives increased. Second-order absorption spectra obtained from the interaction of BSA with naphthoquinone derivatives showed no changes in the microenvironment of Trp amino acids present in BSA.

From the spectrofluorimetry data, it was determined that naphthoquinone derivatives have a single binding site with BSA. The derivatives FAN, 2F-FAN, 2F-ClFAN, and 4F-ClFAN exhibited optimal Ka values for interacting with BSA, suggesting they could be transported within the body through their binding with BSA. However, the derivatives 4F-FAN and ClFAN had values below the optimal range, potentially leading to biodistribution issues.

Through in silico molecular docking studies between naphthoquinone derivatives and BSA, it was determined that complex formation is a spontaneous process, as predicted by ΔG° <0, consistent with experimental ΔG° values. The results predicted that compounds FAN, 2F-FAN, and 4F-FAN bind at the same binding site. Hydrogen bonding was the primary interaction force between these derivatives and BSA, consistent with experimental ΔH° and ΔS° values, indicating the presence of such intermolecular forces. The binding site for ClFAN and 4F-ClFAN compounds was the

xii

same, with the most relevant intermolecular forces being electrostatic and hydrophobic. The binding site for 2F-ClFAN differed from the other compounds, with the main interaction forces being hydrogen bonding and hydrophobic forces.

The results of this study suggest that compounds FAN, 2F-FAN, 2F-ClFAN, and 4F-ClFAN could be candidates for further in vivo biodistribution studies.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA

La etilcelulosa en el desarrollo de emulsiones organogeladas

MARTHA LAURA GARCIA ORTEGA (2024, [Tesis de doctorado])

La industria alimentaria enfrenta un enorme desafío para desarrollar emulsiones estables del tipo agua-en-aceite vegetal (W/O) con propiedades similares a productos untables como la margarina, pero con concentraciones reducidas de grasas saturadas y sin el uso de grasas trans. Las emulsiones agua-en-aceite son sistemas termodinámicamente inestables que presentan separación de fases en función del tiempo, lo que limita su aplicación en el desarrollo de productos comerciales comestibles.

El objetivo de este trabajo fue el desarrollar emulsiones geladas del tipo agua-en-aceite (Gelled-W/O-E) con un contenido de 20% de agua, a través de la mezcla de emulsiones convencionales agua-en-aceite (W/O-E) estabilizadas con monoestearato de glicerilo (GMS) y un oleogel de etilcelulosa (EC). Se emplearon técnicas de calorimetría diferencial de barrido (DSC), reología oscilatoria y microscopía confocal y de luz polarizada para analizar las propiedades termomecánicas, la microestructura y la estabilidad durante el almacenamiento de las emulsiones geladas (Gelled-W/O-E), las cuales fueron comparadas con sistemas control consistentes en emulsiones convencionales agua-en-aceite (W/O-E; sin EC en la fase oleosa) y olegeles de EC-GMS (EC-GMS-O; sin agua añadida) formuladas utilizando las mismas concentraciones de GMS (0.5 Y 1%) y EC (7%) que las utilizadas en las emulsiones geladas (Gelled-W/O-E).

Los resultados obtenidos en los análisis reológicos mostraron que las Gelled-W/O-E presentaron mayor elasticidad (G’) y estabilidad en comparación con los sistemas control (W/O-E y EC-GMS-O). Esto, a pesar de que las concentraciones de EC y GMS utilizadas se encontraban por abajo de la concentración mínima requerida para formar un gel, y del tentativamente más bajo contenido de sólidos en las Gelled-W/O-E que el contenido de sólido presente en los oleogeles control (EC-GMS-O). Esto derivado de la presencia de un 20% de agua en las Gelled-W/O-E. Utilizando microscopía

8

confocal y de luz polarizada se observó que al incrementar la concentración de GMS (0.5% a 1%) en las Gelled-W/O-E, el tamaño de gota decreció al tiempo que la G’ del gel y la estabilidad de la emulsión incrementaron de forma significativa. Este comportamiento fue asociado a una interacción sinérgica entre la EC y el GMS que mantuvo al GMS en la interface agua-aceite de las gotas de agua. Estos resultados también mostraron el papel que las gotas de agua tienen al actuar como relleno activo de las Gelled-W/O-E, los cuales son determinantes en las propiedades reológicas de las emulsiones geladas. Igualmente, mostró que la eficiencia del GMS como emulsificante se incrementó en la presencia de EC en la fase oleosa. Por otra parte, los resultados de los ciclos térmicos obtenidos por DSC mostraron que un calentamiento de las emulsiones convencionales (W/O-E) resultó en la desestabilización de la emulsión derivado de la fusión del GMS en la interface agua-en-aceite, con la subsecuente coalescencia de las gotas de agua. En contraste, en las Gelled-W/O-E la presencia de la EC estabilizó a las emulsiones aún bajo la aplicación del tratamiento térmico. Esto resultó en una menor desestabilización de las gotas de agua, ya que la EC mantuvo al GMS en la interface agua- aceite.

Adicionalmente, se compararon las propiedades microestructurales de dos margarinas comerciales con aquellas de las Gelled-W/O-E, encontrándose que éstas últimas presentaron una menor G’, siendo esto asociado a un menor contenido de sólidos. Probablemente, la disminución del tamaño de gota en las emulsiones geladas permitiría alcanzar niveles de G’ similares al de las muestras comerciales, pero sin el uso de grasas saturadas o trans.

Los resultados anteriores permiten el concluir que existe una clara evidencia de una interacción sinérgica entre la EC y el GMS en emulsiones geladas. Las propiedades de dichas emulsiones pueden ser mejoradas al cambiar parámetros como la concentración de GMS utilizada. Así, las emulsiones geladas son una forma novedosa de obtener una funcionalidad similar a la de los productos untables como la margarina, sin el uso de grasas saturadas y trans.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación tóxica (in vivo) y biológica (in vitro) del extracto acuoso liofilizado de Calea urticifolia (MILL) DC.

MARIA LUCINA TORRES RODRIGUEZ (2015, [Tesis de doctorado])

La inflamación de bajo grado del tejido adiposo (IBTA), se relaciona ampliamente con una variedad de trastornos metabólicos y enfermedades crónicas degenerativas tales como obesidad, resistencia a la insulina, diabetes tipo 2, enfermedad cardiovascular y cáncer. El té preparado con las hojas de Calea urticifolia se usa tradicionalmente como remedio para tratar ulceras gástricas, diabetes y procesos inflamatorios por el grupo étnico Xi’iuy de la región de La Palma en el municipio de Rayón-Tamasopo de San Luis Potosí, México. Estudios previos corroboran sus efectos etno-farmacológicos; en un modelo in vivo de inflamación aguda mediada por carragenina se evaluó el extracto acuoso y el extracto etanólico. En otro estudio se valoró el efecto anti-inflamatorio del extracto etanólico en un modelo in vivo de IBTA. Los resultados indican que la planta posee un potencial anti-inflamatorio aunado al de presentar efectos como hipoglucemiante y anti-lipemiante en el IBTA. A pesar de la valía de este conocimiento científico sobre su efecto terapéutico, no hay evidencias que fundamenten la seguridad del extracto acuoso liofilizado de C. urticifolia (CuAqE) para que se permita un estudio de intervención clínica y sus efectos terapéuticos. Por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo contribuir al estudio de la toxicidad aguda y sub-crónica del CuAqE in vivo, así como la caracterización química del extracto y su participación en los mecanismos asociados a su efecto farmacológico como anti- inflamatorio y anti-oxidante in vitro. Con este fin se utilizaron ratas Wistar en los ensayos in vivo. La evaluación de la toxicidad aguda del CuAqE y del extracto etanólico se realizó por administración oral única de dosis fijas de 50, 100, 300, 1000, 2000 y 5000 mg/kg de peso. Los efectos adversos y la mortalidad se registraron durante 14 días, obteniéndose una dosis letal (DL)50 > 1000 mg/kg con el extracto etanólico y una DL50 > 5000 mg/kg con el extracto acuoso de C. urticifolia. La toxicidad sub-crónica se evaluó únicamente con el CuAqE a dosis de 0.5, 50 y 500 mg/kg/28 días vía oral. Durante el estudio se registraron diariamente el consumo de alimento, de agua y el peso corporal. Al final del experimento se registró el peso de órganos y se cuantificaron parámetros bioquímicos y hematológicos. Los resultados mostraron ausencia de mortalidad y de signos clínicos tóxicos posteriores a la exposición. Sin embargo, en ratas hembra, la ganancia del peso corporal fue significativamente menor que en el grupo control (p < 0.05) con la dosis de 50 mg/kg de CuAqE los días 21 y 28 (28 ± 25% y 44 ± 25%, respectivamente) y en la dosis de 500 mg/kg los días 7, 14, 21 y 28 del experimento (95 ± 66%, 64 ± 45%, 59 ± 31% y 64 ± 19%, respectivamente).

Los compuestos fenólicos del CuAqE se caracterizaron por Cromatografía Líquida con Ionización en Electro Spray Acoplada a Masas (LC-ESI-MS) y se encontró una mezcla de los derivados del ácido cafeoil-quínico, así como flavonoides glicósidos en el CuAqE. Se evaluaron los efectos terapéuticos in vitro en macrófagos RAW 264.7 estimulados con 1 μg/mL de lipopolisacarido (LPS) y tratados con 10, 25, 50, 75 y 100 μg/mL de CuAqE y se cuantificaron parámetros pro-inflamatorios y especies reactivas de oxígeno (ROS). Los resultados sugieren que el efecto anti-inflamatorio es mediado por la supresión de la vía del óxido nítrico (NO)/óxido nítrico sintetasa inducible (iNOS) a través de inhibición de la tras locación de las subunidades p65 y p50 del factor nuclear kappa B (NF-κB). Con respecto a su efecto anti-oxidante, la producción de ROS se inhibió significativamente (p < 0.05) en forma dosis-dependiente. Además, la expresión de marcadores de inflamación disminuyó con 50 μg/kg de CuAqE en un 34.5 a 88.3%.

Finalmente, los resultados de la evaluación tóxica clasifican al CuAqE con toxicidad baja. Por lo

tanto, sugieren que la dosis del té de C. urticifolia (equivalente a 0.55 mg CuAqE/kg de peso

corporal) que consume la comunidad Xi’iuy es segura, debido a que se encuentra 9091veces por

debajo de la DL50. Se sugiere que los compuestos fenólicos presentes en el CuAqE pueden ser los responsables de inhibir la inflamación inducida por LPS en macrófagos RAW 264.7 a través de la vía NO/iNOS y la supresión de la vía de señalización del NF-κB así como por la inhibición de la producción de ROS.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA

La Funcionalidad Física Arrecifal, indicador de la diversidad funcional en ensamblajes de peces de arrecifes en el Parque Nacional Islas Marietas, Nayarit, México

Reef Physical Functionality, indicator of functional diversity on reef fishes assemblages from Islas Marietas National Park, Nayarit, Mexico

Luis Mario Montalvo Jaramillo (2023, [Tesis de maestría])

La ecología funcional se basa en el uso de rasgos funcionales; características de las especies (morfológicas, fisiológicas, comportamiento) medidas a nivel individual que influencian el rendimiento de una especie, siendo de gran utilidad para determinar cambios dentro del ecosistema. El presente trabajo busca evaluar la funcionalidad física como indicador de disponibilidad de hábitat de peces y su relación con la diversidad funcional. La funcionalidad física del arrecife se evaluó mediante el IFA integrando datos de cobertura coralina, complejidad estructural y tasa de calcificación. La estructura de los ensamblajes de peces se analizó mediante el cálculo de índices de diversidad funcional (riqueza, equitatividad y divergencia) con base en cuatro rasgos funcionales (tamaño corporal, movilidad, tipo de agregación y dieta). La relación entre la diversidad funcional del ensamblaje y el IFA se evaluó mediante un análisis de regresión lineal. El IFA fue influenciado de manera positiva por la presencia Pocilloporidos al generar un mayor aporte a la funcionalidad física (FF) y consecuentemente, una mayor provisión de hábitat. Por el contrario, el IFA disminuyó con la presencia de Porites panamensis debido a su baja tasa de calcificación.La diversidad funcional de los ensamblajes no presentó variaciones temporales, atribuible a una baja variabilidad entre los sitios debido a una alta cercanía, baja variacion batimétrica y alta conectividad. La relación entre el IFA y la riqueza funcional de los ensamblajes se atribuye a que sitios con mayor funcionalidad física otorgan disponibilidad de hábitat y refugio contra la depredación a especies crípticas, de talla pequeña y juveniles; ya que, especies de este tipo se asocian a hoyos similares a su tamaño corporal y la supervivencia de las mismas aumenta en sustratos más complejos.

Functional diversity it’s based on functional traits; characteristics of species (morphological, physiological, behavior) measured at individual level that impact their performance and have great utility to determine changes within the ecosystem. This work aims to evaluate physical functionality as indicator of fish habitat availability and its relationship with functional diversity. The physical functionality of the reef was evaluated using the RFI, integrating data on coral cover, structural complexity, and calcification rate. The structure of the fish assemblages was analyzed by calculating functional diversity index (richness, evenness, and divergence) based on four functional traits (body size, mobility, type of aggregation and diet). The relationship between functional diversity and RFI was evaluated using linear regression analysis. The RFI was influenced on positive way for the presence of Pocilloporids due to the great contribution to physical functionality (PF) creating more habitat availability. For the other hand, the RFI was influenced on negative way for the presence of Porites panamensis due their low calcification rate. The functional diversity of the assemblages did not present temporal variations, attributable to a low variability between the sites due high proximity, low bathymetric variation and high connectivity. The relationship between RFI and the functional richness of the assemblages is attributed to fact that sites with greater physical functionality provide more availability of habitat and refuge against predation to cryptic, small and juvenile species; species of this type are associate with holes similar to their body size and their survival increases in more complex substrates.

Pacífico Méxicano, Índice de Función Arrecifal, Diversidad Funcional, Arrecife Reef, Functional Diversity, Reef Functional Index, Mexican Pacific BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Funcionalidad física de los arrecifes de coral en el Pacífico mexicano (Bahía de Los Ángeles, Bahía de La Paz, Bahía de Banderas y Bahías de Huatulco

Physical functionality of coral reefs in the mexican Pacific (Bahía de Los Ángeles, Bahía de La Paz, Bahía de Banderas y Bahías de Huatulco)

CLAUDIA REBECA NAVARRETE TORICES (2023, [Tesis de maestría])

Los corales son la base en la estructura y funcionamiento de los arrecifes. Sin embargo, en las últimas décadas, estos ecosistemas han sufrido un deterioro debido a presiones naturales, antrópicas y factores de gran escala como el cambio climático. En general, la cobertura de corales ha disminuido y aunque en algunos casos se ha observado su recuperación, la caracterización de la funcionalidad de la estructura física de los sistemas ha sido escasamente explorada. El presente trabajo evalúa la funcionalidad física de los arrecifes de coral en cuatro áreas a lo largo del Pacífico mexicano, empleando el Índice Funcional Arrecifal (IFA). El IFA considera la tasa de calcificación, la complejidad estructural y la abundancia de las especies de coral de en cada sitio; los valores que el índice puede adquirir varían de cero a uno, son valores cercanos a cero refieren a un arrecife con baja funcionalidad, mientras que los valores cercanos a uno indican un arrecife con alta funcionalidad. La cobertura coralina promedio de las cuatro áreas fue 35.62 ± 15.01%, siendo Bahías de Huatulco (BH) quien presentó la mayor cobertura coralina con 55.61 ± 21.94 %, mientras que Bahía de Los Ángeles (BLA) tuvo la menor cobertura coralina (17.16 ± 0.08 %). El IFA promedio de las áreas fue de 0.54 ± 0.12, y con base en el indicador, BH tuvo una mayor funcionalidad con un IFA de 0.68 ± 0.09, mientras que BLA tuvo una menor funcionalidad (0.34 ± 0.08). Los corales del género Pocillopora fueron los que mayor IFA aportaron en la mayoría de los sitios excepto en BLA que es representada por Porites panamensis. El coral con mayor coeficiente funcional (CF) fue Pocillopora grandis con 0.81, perteneciente a Bahía de Banderas (BB) y por ende fue el coral que mayor contribuyó al IFA en el área. El valor del IFA de 0.68 a lo largo del Pacífico mexicano, nos indica que tiene una alta complejidad estructural, debido a la forma de los corales Pocillopora que son clave para la permanencia de los arrecifes del área.

Corals are the basis for the structure and functioning of reefs. However, in recent decades, these ecosystems have suffered deterioration due to natural and anthropogenic pressures and large-scale factors such as climate change. In general, coral cover has decreased and although in some cases their recovery has been observed, the characterization of the functionality of the physical structure of the systems has been barely explored. This study evaluates the physical functionality of coral reefs in four areas along the Mexican Pacific, using the Reef Functional Index (IFA). The IFA considers the calcification rate, structural complexity, and abundance of coral species at each site; The values that the index can acquire vary from zero to one, values close to zero refer to a reef with low functionality, while values close to one indicate a reef with high functionality. The average coral cover of the four areas was 35.62 ± 15.01%, with Bahías de Huatulco (BH) having the highest coral cover with 55.61 ± 21.94%, while Bahía de Los Ángeles (BLA) had the lowest coral cover (17.16 ± 0.08%). The average IFA of the areas was 0.54 ± 0.12, and based on the indicator, BH had higher functionality with an IFA of 0.68 ± 0.09, while BLA had lower functionality (0.34 ± 0.08). Corals of the genus Pocillopora were the ones that contributed the highest IFA in most of the sites except in BLA, which is represented by Porites panamensis. The coral with the highest functional coefficient (CF) was Pocillopora grandis with 0.81, belonging to Bahía de Banderas (BB) and therefore was the coral that contributed the greatest to the IFA in the area. The IFA value of 0.68 along the Mexican Pacific indicates that it has a high structural complexity, due to the shape of the Pocillopora corals that are key to the permanence of the reefs in the area.

Corales, Pocillopora, Índice de función arrecifal, Pacífico mexicano Corals, Pocillopora, mexican Pacific, Reef Functional Index BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Procesos oceanográficos asociados al desarrollo y dispersión de florecimientos de Gymnodinium catenatum en el norte del Golfo de California

Oceanographic processes associated with harmful algal blooms of Gymnodinium catenatum development and dispersal in the northern Gulf of California

GABRIELA RESENDIZ COLORADO (2023, [Tesis de doctorado])

Durante los últimos años, durante la temporada de invierno y primavera, se ha detectado la presencia de florecimientos algales nocivos (FAN) causados por el dinoflagelado Gymnodinium catenatum en el norte del golfo de California (NGC). Estos eventos tienen impactos ecológicos, económicos y sociales negativos porque G. catenatum es una especie productora de saxitoxina, la cual, está asociada al envenenamiento paralítico por consumo de mariscos, lo que origina que la autoridad sanitaria se vea en la necesidad de implementar vedas en áreas de extracción de almeja generosa en el NGC al detectar producto contaminado. Por lo tanto, es necesario conocer los procesos físicos que provocan la ocurrencia y recurrencia de estos eventos, así como contar con un sistema de monitoreo y alerta temprana que permita tomar decisiones y acciones oportunas de mitigación contra los efectos perjudiciales de estos fenómenos. En este trabajo se abordaron estas necesidades de investigación por medio de la implementación de un método de detección remota de estos FAN, utilizando la clasificación de máxima verosimilitud basada en los datos de dos eventos sucedidos en 2015 y 2017. Los resultados de este enfoque fueron satisfactorios al reproducir la temporalidad de la presencia de la especie documentada por medio de muestreos semanales en la bahía de San Felipe, así como de la detección geográfica en las áreas que se conocen que son afectadas recurrentemente. Para estudiar los procesos físicos asociados a estos FAN, se implementó un modelo hidrodinámico usando el Sistema de Modelación Oceánica Regional (ROMS) para el norte del golfo de California. A partir de este modelo se obtuvieron datos de variables como energía cinética turbulenta, temperatura, corrientes y se complementaron con datos de esfuerzo de fondo producido por oleaje estimados a partir de datos de la quinta generación del reanálisis atmosférico del clima global del ECMWF (ERA-5), los análisis de estas variables y la abundancia semanal de G. catenatum permitieron identificar que los principales procesos asociados a la formación de estos florecimientos es el incremento del esfuerzo de fondo asociado al oleaje y la turbulencia. Estos, a su vez, tienen una relación con el cambio en el patrón del viento que se caracteriza por ser del noroeste durante las temporadas de invierno y primavera. Respecto a la dispersión de los florecimientos algales, con base en los datos obtenidos del modelo hidrodinámico, se realizaron experimentos

During the recent winter and spring seasons, harmful algal blooms (HABs) caused by the dinoflagellate Gymnodinium catenatum have been detected in the northern Gulf of California (NGC). These events have negative ecological, economic, and social impacts because G. catenatum is a species producer of saxitoxin, which is associated with paralytic shellfish poisoning, which causes the need to implement bans by the health authority in extraction areas of generous clam in the NGC when detecting contaminated products. Therefore, it is necessary to identify the physical processes that cause the occurrence and recurrence of these events and have a monitoring and early warning system that allows timely decisions and mitigation actions to be taken against the harmful effects of these henomena. In this work, these research gaps are approached by implementing a remote detection method for these HABs, using maximum likelihood classification based on data from two events in 2015 and 2017. The results of this approach were satisfactory by reproducing the temporality presence of Gymnodinium catenatum documented through weekly sampling in San Felipe Bay, as well as geographic detection in areas known to be recurrently affected. To study the physical processes associated with these HABs, a hydrodynamic model was implemented using the Regional Ocean Modeling System (ROMS) for the northern Gulf of California. From this model, variables such as turbulent kinetic energy, temperature, and currents were obtained and were complemented with data on bottom stress produced by waves estimated from the fifth generation ECMWF atmospheric reanalysis of the global climate (ERA-5) data. Analyzing these variables and the weekly abundance of G. catenatum, it was possible that the processes associated with forming these blooms are the increase in bottom stress related to waves and turbulence. These processes are related to the change in the wind pattern characterized by northwest winds during the winter and spring seasons. Regarding the dispersion of algal blooms, based on the data obtained from the hydrodynamic model, lagrangian experiments were carried out to estimate the transport of the HAB. The results showed that the modeled dispersion corresponds with the detection carried out with the remote sensing method mplemented in this work for the 2017 event. The results obtained from this work are essential knowledge for the operational implementation of monitoring and early warning systems ..

Gymnodinium catenatum, florecimientos algales nocivos, percepción remota, modelación hidrodinámica, norte del golfo de California : Gymnodinium catenatum, harmful algal bloom, remote sensing, hydrodynamic modeling, northern Gulf of California BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Estimación de los flujos de materia y energía en la Reserva de Bahía de los Ángeles, Canales de Ballenas y de Salsipuedes, mediante un modelo de balance de masas

Estimation of the flows of matter and energy in Bahía de los Ángeles, Canales de Ballenas y de Salsipuedes Reserve, using a mass balance model

Ana Lilia Perea Rojas (2023, [Tesis de maestría])

La Reserva de la Biósfera de Bahía de Los Ángeles, Canales de Ballenas y de Salsipuedes (RB-BLACS) es un área natural protegida que provee de distintos servicios ambientales a los pobladores de la comunidad de Bahía de Los Ángeles. Tiene una gran importancia ecológica por la diversidad de especies que habitan en ella y para las especies migratorias que la utilizan, algunas de las cuales se encuentran enlistadas dentro de la NOM-059-SEMARNAT-2001. Con objeto de estimar el efecto de la pesca sobre el ecosistema se construyó un modelo de balance de masas empleando Ecopath con Ecosim. Mediante una revisión documental, se definieron 32 grupos funcionales (GF) y se construyó una matriz de dietas. El modelo se parametrizó con los valores de biomasa (B), relación producción/biomasa (P/B) y se obtuvieron los valores de eficiencia ecotrófica (EE) y relación producción/consumo (P/Q). El rendimiento total del sistema (TST) fue de 13,689 t/km2/año. El nivel trófico de la captura de 3.48 y la producción neta del sistema de 4,641 t/km2/año. La matriz de impactos tróficos mixtos muestra que los grupos que sufren mayor impacto negativo por los Tiburones son los Odontocetos, Misticetos y Tortugas. Se simularon los cambios en la biomasa relativa de los GF bajo escenarios de incremento y decremento del esfuerzo pesquero (5 y 10%) y no pesca, en un lapso de 10 años. Se encontró que los cambios en el esfuerzo pesquero de Elasmobranquios y los Peces de escama son los que mayor efecto tienen sobre otros GF. Resalta que suspender la pesca tendría poco efecto, tanto positivo como negativo (2-3%) sobre la biomasa relativa de los GF, excepto Tiburones y rayas, que incrementarían 245 y 124%, respectivamente. Este modelo podría utilizarse para la toma de decisiones en el manejo y conservación del ecosistema.

The Biosphere Reserve of Bahía de Los Ángeles, Canales de Ballenas y de Salsipuedes (RB-BLACS) is a natural protected area that provides different environmental services to the residents of the community of Bahía de Los Ángeles. It has great ecological importance due to the diversity of species that inhabit it and the migratory species that use it, some of which are listed within NOM-059- SEMARNAT-2001. To estimate the effect of fishing on the ecosystem, a mass balance model was built using Ecopath with Ecosim. Through a documentary review, 32 functional groups (GF) were defined, and a diet matrix was constructed. The model was parameterized with the values of biomass (B), production/biomass ratio (P/B) and the values of ecotrophic efficiency (EE) and production/consumption ratio (P/Q) were obtained. The total system throughput (TST) was 13,689 t/km2/year. The trophic level of the capture is 3.48 and the net production of the system is 4,641 t/km2/year. The matrix of mixed trophic impacts shows that the groups that suffer the greatest negative impact from Sharks are Odontocetes, Mysticetes and Turtles. Changes in the relative biomass of GF were simulated under scenarios of increase and decrease in fishing effort (5 and 10%) and no fishing, over a period of 10 years. It was found that changes in the fishing effort of Elasmobranchs and Finfish have the greatest effect on other GFs. It highlights that suspending fishing would have little effect, both positive and negative (2-3%) on the relative biomass of GFs, except for sharks and rays, which would increase 245 and 124%, respectively. This model could be used for decision making in the management and conservation of the ecosystem.

Ecopath con Ecosim, socio-ecosistema, Golfo de California, pesquerías, conservación Ecopath with Ecosim, socio-ecosystem, Gulf of California, fisheries, conservation BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Nanopartículas híbridas cargadas con un compuesto bioactivo y su efecto en biomarcadores neuroinflamatorios como potencial tratamiento de la enfermedad de Alzheimer

Hybrid nanoparticles loaded with a bioactive compound and their effect on neuroinflammatory biomarkers as a potential treatment for Alzheimer’s disease

Alondra Vargas Barona (2024, [Tesis de maestría])

La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa progresiva caracterizada por el deterioro cognitivo asociado a la acumulación de la proteína beta amiloide (Aβ). La Aβ activa a las células gliales del cerebro, generando un aumento en la secreción de citocinas pro-inflamatorias que conducen a la neuroinflamación y muerte neuronal. Actualmente no existen tratamientos efectivos que curen o detengan su progresión, por ello, la EA se considera como una prioridad de salud mundial. Las principales limitaciones son la baja biodisponibilidad del fármaco y la impermeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE). Afortunadamente, la nanomedicina ha surgido como un campo prometedor para el desarrollo de nuevos sistemas para la entrega controlada y dirigida de fármacos hacia el cerebro. Por ello, en este trabajo se sintetizaron nanopartículas híbridas de polímeros y lípidos (NPsHPL) conjugadas con transferrina (Tf) para facilitar el cruce de la BHE, y cargadas con N-acetilcisteína (NAC) por su efecto anti-inflamatorio, y se llevó a cabo su caracterización fisicoquímica. Posteriormente se implementó un modelo in vitro con astrocitos humanos derivados de células pluripotentes inducidas (iPSC) provenientes de un paciente diagnosticado con la EA, las cuales se llevaron a un estado reactivo por la estimulación con lipopolisacárido (LPS). El cultivo de células fue tratado con las NPsHPL conjugadas con Tf y cargadas con NAC (NPsHPL-Tf-NAC) a 0.25 mg/mL y NAC libre a 5 mM. Los resultados mostraron que las NPsHPL-Tf-NAC modularon favorablemente la expresión de genes pro-inflamatorios, como la interleucina-1β (IL-1β), la proteína precursora de amiloide (APP) y la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Además, redujo la secreción de las citocinas pro-inflamatorias interleucina 6 (IL-6), IL-1β e interferóngamma (INF-γ), ambos casos respecto al grupo de células que no recibieron algún tratamiento. Por otra parte, la NAC libre sólo tuvo este efecto en la expresión de IL-1β y la secreción de las citocinas IL-6 e INF-γ. Estos resultados posicionan a las NPsHPL-Tf-NAC como un potencial tratamiento para la EA.

Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease characterized by cognitive impairment associated with the accumulation of beta-amyloid protein (Aβ). Aβ activates glial cells in the brain, increasing the secretion of pro-inflammatory cytokines that lead to neuroinflammation and neuronal death. Currently, there are no effective treatments that cure or stop its progression, therefore AD is considered a global health priority. The main limitations are the low drug bioavailability and impermeability of the blood-brain barrier (BBB). Fortunately, nanomedicine has emerged as a promising field for the development of new nanosystems for the controlled and targeted delivery of drugs to the brain. Therefore, in this work, lipid–polymer hybrid nanoparticles (LPHNPs) conjugated with transferrin (Tf) to facilitate crossing the BBB, and loaded with N-acetylcysteine (NAC) for its anti-inflammatory effect were synthesized, and their physicochemical characterization was carried out. Subsequently, an in vitro model with human astrocytes derived from induced pluripotent stem cells (iPSC) from an AD diagnosed patient was implemented, which were brought to a reactive state by stimulation with lipopolysaccharide (LPS). The cell culture was treated with Tf-conjugated LPHNPs loaded with NAC (LPHNPs-Tf-NAC) at 0.25 mg/mL and free NAC at 5 mM. The results showed that LPHNPs-Tf-NAC favorably modulated the expression of pro-inflammatory genes, such as interleukin-1β (IL-1β), amyloid precursor protein (APP) and glial fibrillary acidic protein (GFAP). In addition, they reduced the secretion of the pro-inflammatory cytokines interleukin 6 (IL-6), IL-1β and interferon-gamma (INF-γ), both cases compared to the group of cells that did not receive any treatment. On the other hand, free NAC only had this effect on the expression of IL-1β and the secretion of the cytokines IL-6 and INF-γ. These results position LPHNPs-Tf-NAC as a potential treatment for AD.

nanopartículas híbridas; enfermedad de Alzheimer; neuroinflamación; astrocitos; iPSC; nanomedicina hybrid nanoparticles, Alzheimer’s disease, neuroinflammation; astrocytes; iPSC; nanomedicine BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA OTRAS ESPECIALIDADES DE LA BIOLOGÍA OTRAS OTRAS

Distribución de la variación genética de insectos asociados a Hesperoyucca whipplei en la península de Baja California

Distribution of genetic variation of insects associated with Hesperoyucca whipplei in the Baja California peninsula

Roberto Suárez Hernández (2024, [Tesis de maestría])

El tipo de interacción ecológica obligada entre plantas hospederas y sus insectos asociados ha demostrado tener un impacto en la diversidad genética de las especies involucradas. La yuca de chaparral, Hesperoyucca whipplei, presenta una relación de mutualismo obligado con la polilla polinizadora Tegeticula maculata, y de comensalismo obligado con la polilla Prodoxus marginatus. Ambos insectos depositan sus huevos en estructuras de la flor y se alimentan del fruto en desarrollo. Con el fin de determinar el efecto de la interacción ecológica sobre la diversidad genética de los insectos, en este estudio se evaluó el nivel de variación y estructura genética de ambas polillas a lo largo de la península de Baja California. Se amplificó el gen mitocondrial COI en 86 individuos de T. maculata y 120 individuos de P. marginatus. La diversidad haplotípica fue menor en T. maculata (Hd = 0.601) en comparación con P. marginatus (Hd = 0.966) mientras que la diversidad nucleotídica fue baja en ambas especies (Pi= 0.0018 y 0.007 respectivamente). Las redes haplotípicas, el AMOVA, la prueba mismatch y los valores D de Tajima en T. maculata indican un patrón de expansión poblacional, mientras que en P. marginatus indican una estabilidad demográfica. Estos hallazgos sustentan que el mutualismo obligado entre H. whipplei y T. maculata, en contraste con el comensalimo obligado con P. marginatus, tiene un impacto directo en el nivel de la diversidad genética de las polillas, más que en su estructura a lo largo del área de distribución.

The type of obligate ecological interaction between host plants and their associated insects has been showing to have an impact on the genetic diversity of the species involved. The chaparral yuca (Hesperoyucca whipplei) presents a relationship of obligate mutualism with the pollinating moth Tegeticula maculata, and obligate commensalism with the moth Prodoxus marginatus. Both insects deposit their eggs in flower structures and feed on the developing fruit. To determine the effect of ecological interactions on insects’ genetic diversity, this study evaluated the level of variation and genetic structure of both moths throughout the Baja California peninsula. The mitochondrial COI gene was amplified in 86 individuals of T. maculata and 120 individuals of P. marginatus. Haplotypic diversity was lower in T. maculata (Hd = 0.601) compared to P. marginatus (Hd = 0.966) while nucleotide diversity was low in both species (pi = .0018 and 0.007 respectively). Haplotype networks, AMOVA, mismatch test and Tajima’s D values in T. maculata indicate a pattern of population expansion, whereas in P. marginatus they indicate demographic stability. These findings support that obligate mutualism between H. whipplei and T. maculata, in contrast, to obligate commensalism with P. marginatus, has a direct impact on the level of genetic diversity of the moths, rather than on their structure across the distribution.

mutualismo, comensalismo, filogeografía comparativa, polillas mutualism, commensalism, comparative phylogeography, moth BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA DE INSECTOS (ENTOMOLOGÍA) ECOLOGÍA DE LOS INSECTOS ECOLOGÍA DE LOS INSECTOS

Ecofisiología de Ocimum basilicum con termoacondicionamiento y su efecto sobre Peronospora belbahrii

MIRELLA ROMERO BASTIDAS Bernardo Murillo Amador Luis Guillermo Hernández Montiel ENRIQUE TROYO DIEGUEZ Alejandra Nieto Garibay (2022, [Artículo])

"El mildiu velloso (Peronospora belbahrii) afecta el desarrollo de la albahaca (Ocimum basilicum) y su control es complicado, debido al uso restringido de fungicidas. El objetivo de este estudio fue someter semillas de albahaca variedad Nufar a tratamientos de termoacondicionamiento de 40, 50 y 60°C expuestas a diferentes intervalos de tiempo (30, 60 y 90 min) para evaluar la relación existente entre la aparición de los síntomas de la enfermedad con la humedad relativa y temperatura

ambiente, así como el efecto de los tratamientos de preacondicionamiento de la semilla en la severidad e incidencia de la enfermedad en la planta, y su respuesta fisiológica. Las semillas se sembraron en macetas bajo malla sombra y

cuando las plantas alcanzaron 15 cm de crecimiento, se infectaron con P. belbahrii. La incidencia de la enfermedad se determinó semanalmente y 60 días después de la siembra se determinaron las variables morfométricas y fisiológicas mostrando diferencias significativas entre temperatura, tiempo de exposición e interacción en la mayoría de las variables evaluadas. Se observó una disminución en la incidencia de la enfermedad en plantas de semillas sometidas a condicionamiento térmico tratadas a 60°C por 60 min de exposición. Este mismo tratamiento mostró menor apertura estomática y transpiración y mayor concentración subestomatal de

CO2, lo que sugiere una probable relación con la entrada de P. belbahrii a la hoja disminuyendo su incidencia."

Control, crecimiento, mildiu, temperatura, vigor BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA)