Study of Molecular Bases Behind Sex Differences in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease and Multiple Sclerosis through Transcriptomic Meta-Analysis

[ES] Las diferencias de sexo en salud son uno de los mayores sesgos existentes en la medicina actual. Tradicionalmente se han usado machos como modelo en investigación y en medicina, obviando que el desarrollo, los síntomas y la respuesta frente a una patología no es necesariamente igual en ambos sexos. En este contexto, esta tesis doctoral ha contribuido en la reducción del sesgo de sexo en medicina, estudiando las bases moleculares alteradas en función del sexo en dos enfermedades con un importante impacto en la población. Las patologías seleccionadas fueron la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) y la esclerosis múltiple (MS). El NAFLD comprende un abanico de alteraciones hepáticas que comienza con una acumulación de grasa en los hepatocitos (NAFL) y avanza con la aparición de inflamación (NASH), pudiendo desembocar en pérdida de la función hepática y cáncer. Los últimos estudios estiman una prevalencia global de la enfermedad alrededor del 30%, siendo mayor en hombres que en mujeres. Dentro de las mujeres, se observa una prevalencia inferior en las mujeres premenopáusicas, mientras que tras la menopausia esta se iguala con la de los hombres. Por otro lado, la MS es una enfermedad crónica autoinmune, inflamatoria y degenerativa del sistema nervioso central. Esta patología presenta distintas formas y estadios, pudiendo, en los casos más graves, afectar notablemente la calidad de vida de quienes la padecen. Como es habitual en las enfermedades neurodegenerativas, la MS presenta una mayor prevalencia en mujeres que en hombres, siendo principalmente diagnosticada en adultos jóvenes. En el trabajo de NAFLD se seleccionaron 7 estudios, incluyendo 323 pacientes. Los metaanálisis identificaron mecanismos moleculares significativamente sobreexpresados en las mujeres premenopáusicas frente a los hombres, incluyendo procesos asociados con la regulación del ADN, la unión de vinculina, las respuestas a la interleucina-2 (IL-2), la regulación negativa de la muerte neuronal y, el transporte de iones y cationes. En los hombres, descubrimos la sobrerrepresentación de genes asociados con la regulación negativa de la interleucina-6 (IL-6) y el establecimiento de la polaridad planar implicada en el cierre del tubo neural. Las diferencias en la respuesta inmunitaria observadas entre hombres y mujeres premenopáusicas en el paso de NAFL a NASH sugieren el papel de las IL-2 e IL-6 en la progresión diferencial del NAFLD en función del sexo. Por otro lado, en el capítulo sobre la MS se revisaron 122 publicaciones, de las cuales 9 cumplieron con los criterios definidos (5 de muestras de sangre y 4 de muestras de tejido cerebral), incluyendo un total de 474 individuos. Los metaanálisis de sangre y tejido cerebral identificaron, respectivamente, 1 y 13 genes asociados a la MS alterados de forma distinta entre hombres y mujeres. En el caso de los análisis funcionales en el cerebro se detectaron, entre otros, patrones inmunitarios asociados al sexo. En mujeres se observó una mayor afectación del entorno proinflamatorio y las respuestas inmunitarias innatas relacionadas con el linaje mieloide, mientras que las respuestas adaptativas se vieron más afectadas en los hombres. En conjunto, los resultados de esta disertación reafirman la utilidad de la estrategia de revisión sistemática y metaanálisis como una herramienta para la reutilización de datos publicados en abierto. En este caso, la aplicación de esta metodología nos ha permitido detectar un conjunto de alteraciones moleculares afectadas de distinta forma entre mujeres y hombres, tanto en NAFLD como en la MS. Particularmente, es destacable la presencia de cambios asociados a las interleucinas 2 y 6 en ambas enfermedades, lo cual resalta el papel que el sistema inmune juega en las alteraciones asociadas el sexo. Los resultados de este trabajo abren la puerta a investigaciones más profundas que permitan trasladar estos resultados a la práctica clínica.

[CA] Les diferències de sexe en salut són un dels majors biaixos existents en la medicina actual. Tradicionalment s'han usat mascles com a model en investigació i en medicina, obviant que el desenvolupament, els símptomes i la resposta enfront d'una patologia no és necessàriament igual en tots dos sexes. En aquest context, aquesta tesi doctoral ha contribuït en la reducció del biaix de sexe en medicina estudiant les bases moleculars alterades en funció del sexe en dues malalties amb un important impacte en la població. Les patologies seleccionades van ser la malaltia del fetge gras no alcohòlic (NAFLD) i l'esclerosi múltiple (MS). El NAFLD comprén un ventall d'alteracions hepàtiques que comença amb una acumulació de greix als hepatòcits (NAFL) i avança amb l'aparició d'inflamació (NASH), podent desembocar en pèrdua de la funció hepàtica i càncer. Els últims estudis estimen una prevalença global de la malaltia al voltant del 30%, sent major en homes que en dones. Dins de les dones, s'observa una prevalença inferior en les dones premenopàusiques, mentre que després de la menopausa aquesta s'iguala amb la dels homes. Aquesta alta prevalença de la patologia fa del NAFLD un problema mundial i la malaltia hepàtica més comuna als països desenvolupats. D'altra banda, la MS és una malaltia crònica autoimmune, inflamatòria i degenerativa del sistema nerviós central. Aquesta patologia presenta diferents formes i estadis podent, en els casos més greus, afectar greument la qualitat de vida dels qui la pateixen. Com és habitual en les malalties neurodegenatives, la MS presenta una major prevalença en dones que en homes, sent principalment diagnosticada en adults joves. En el treball de NAFLD es van seleccionar 7 estudis, incloent 323 pacients. Els metaanàlisis van identificar mecanismes moleculars significativament sobreexpressats en les dones premenopàusiques enfront dels homes, incloent processos associats amb la regulació de l'ADN, la unió de vinculina, les respostes a la interleucina-2 (IL-2), la regulació negativa de la mort neuronal i el transport d'ions i cations. En els homes, descobrim la sobrerepresentació de gens associats amb la regulació negativa de la interleucina-6 (IL-6) i l'establiment de la polaritat planar implicada en el tancament del tub neural. Les diferències en la resposta immunitària observades entre homes i dones premenopàusiques en el pas de NAFL a NASH suggereixen el paper de les IL-2 i IL-6 en la progressió diferencial del NAFLD en funció del sexe. D'altra banda, en el capítol sobre la MS es van revisar 122 publicacions, de les quals 9 van complir amb els criteris definits (5 de mostres de sang i 4 de mostres de teixit cerebral), incloïen un total de 474 individus. Els metaanàlisis de sang i teixit cerebral van identificar, respectivament, 1 i 13 gens associats a la MS alterats de manera diferent entre homes i dones. En el cas dels anàlisis funcionals en el cervell es van detectar, entre altres, patrons immunitaris associats al sexe. En dones es va observar una major afectació de l'entorn proinflamatori i les respostes immunitàries innates relacionades amb el llinatge mieloide, mentre que les respostes adaptatives es van veure més afectades en els homes. En conjunt, els resultats d'aquesta dissertació reafirmen la utilitat de l'estratègia de revisió sistemàtica i *metaanálisis com una eina per a la reutilització de dades publicades en obert. En aquest cas, l'aplicació d'aquesta metodologia ens ha permés detectar un conjunt d'alteracions moleculars afectades de distinta forma entre dones i homes, tant en *NAFLD com en la MS. Particularment, és destacable la presència de canvis associats a les interleucines 2 i 6 en totes dues malalties, la qual cosa ressalta el paper que el sistema immune juga en les alteracions associades el sexe. Els resultats d'aquest treball obrin la porta a investigacions més profundes que permeten traslladar aquests resultats a la pràctica clínica.

[EN] Sex differences in health are one of the primary biases in medicine today. Traditionally, males have been used as models in research and medicine, ignoring the fact that the development, symptoms, and response to a pathology are not necessarily the same in both sexes. Fortunately, in recent decades, researchers and institutions have made significant advances to reduce this bias, with the aim of providing more efficient treatment of diseases. In this context, this doctoral thesis has contributed in reducing sex bias in medicine by studying the molecular basis of sex-related alterations in two diseases with a significant impact on the population: non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and multiple sclerosis (MS). NAFLD comprises a range of liver disorders that begin with an accumulation of fat in the hepatocytes (NAFL) and progress to the development of inflammation (NASH), which can lead to loss of liver function and cancer. The latest studies estimate the overall prevalence of the disease at around 30% (with an upward trend), being higher in men (40%) than in women (26%). Among women, a lower prevalence is observed in premenopausal women, while after menopause, it is equal to that of men. This high prevalence of the pathology makes NAFLD a worldwide problem and the most common liver disease in developed countries. On the other hand, MS is a chronic autoimmune, inflammatory, and degenerative disease of the central nervous system. This pathology presents different forms and stages and can, in the most severe cases, seriously affect the quality of life of those who suffer from it. As is usual in neurodegenerative diseases, MS is more prevalent in women than in men and is mainly diagnosed in young adults. In the NAFLD work, 7 studies, including 323 patients, were selected from the 114 baseline work. Meta-analyses identified molecular mechanisms significantly overexpressed in premenopausal women versus men, including processes associated with DNA regulation, vinculin binding, responses to interleukin-2 (IL-2), negative regulation of neuronal death, and ion and cation transport. In males, we discovered an overrepresentation of genes associated with negative regulation of interleukin-6 (IL-6) and the establishment of planar polarity involved in neural tube closure. The differences in immune response observed between premenopausal men and women in the transition from NAFL to NASH suggest the role of IL-2 and IL-6 in the differential progression of NAFLD as a function of sex. On the other hand, in the chapter on MS, 122 publications were reviewed, of which 9 met the defined criteria. These 9 studies (5 of blood samples and 4 of brain tissue samples) included 474 individuals. The blood and brain tissue meta-analyses identified, respectively, 1 and 13 MS-associated genes altered differently between men and women. In the case of functional analyses in the brain, sex-associated immune patterns were detected, among others. Women were more affected in the proinflammatory environment and innate immune responses related to the myeloid lineage, whereas adaptive responses were more affected in men. Overall, the results of this dissertation reaffirm the usefulness of the systematic review and meta-analysis strategy as a tool for the reuse of openly published data. In this case, the application of this methodology has allowed us to detect a set of molecular alterations affected differently between women and men in both non-alcoholic fatty liver disease and multiple sclerosis. Particularly noteworthy is the presence of changes associated with interleukins 2 and 6 in both diseases, which highlights the role that the immune system plays in sex-associated alterations. The results of this work open the door to further research to translate these results into clinical practice.

Tesis por compendio