[en] Obesity is a metabolic disease characterized by excessive fat accumulation accompanied by chronic, mild, systemic inflammation due to high caloric intake, among other factors. This pathology has several degrees and is diagnosed when individuals have a body mass index (BMI) greater than or equal to 30 kg/m2. Its prevalence has tripled worldwide in the last 50 years and affects approximately 40% of the global population. The main problems of obesity are its high mortality and the high risk of developing other associated pathologies such as metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus. Adipose tissue has been recognized as an endocrine organ since the cells that form it (adipocytes and the stromal vascular fraction) contribute to the release of physiologically active molecules responsible for regulating functions such as fat distribution, insulin secretion and sensitivity, energy expenditure, endothelial function, inflammation, and blood pressure. In obesity, adipose tissue, more specifically white adipose tissue, expands pathologically (also known as adipose tissue remodeling), leading to its dysfunction, causing inflammation, hypoxia, fibrosis, inadequate angiogenesis, endothelial dysfunction, and early onset of insulin resistance. Recently, the CXCL10/CXCL11-CXCR3 and CCL17/CCL22-CCR4 axes have been studied and implicated in cardiometabolic and inflammatory diseases. However, the role they play in obesity is not yet fully understood. Therefore, the objective of this doctoral thesis has been to investigate the participation of the CXCL10/CXCL11-CXCR3 and CCL17/CCL22-CCR4 axes in the pathophysiology of adipose tissue in order to understand their role in human obesity. To do this, the circulating levels of CXCR3 and CCR4 ligands in the plasma of obese patients and control subjects were determined, and their association with different cardiometabolic parameters was studied. In addition, immunophenotyping of blood was performed to identify differences between leukocyte populations and CCR4 receptor expression. Leukocyte-endothelial adhesion was also studied. Furthermore, paired biopsies of visceral and subcutaneous adipose tissue were taken from obese patients who underwent bariatric surgery, and the expression and function of these two axes in adipose tissue explants were evaluated. To complete these studies, the effects on angiogenesis were investigated by ex vivo functional blocking of the CXCR3 receptor in these explants and in endothelial cells. It was observed that circulating levels of CXCR3 and CCR4 ligands were elevated in morbidly obese patients and correlated positively with BMI, HOMA insulin resistance index, and waist circumference. The expression of the two axes, CXCR3 and CCR4, was also found to be increased in visceral fat compared to subcutaneous fat in obese patients. Additionally, the anti-angiogenic isoform CXCR3B was overexpressed. Subsequently, co-localization of CXCR3 and CCR4 receptors was detected in endothelial cells, lymphocytes, and macrophages. In ex vivo assays with fat explants, blocking the CXCR3/CXCR3B receptor was found to increase capillary sprout formation in visceral adipose tissue of obese patients, while treatment with recombinant CXCL10 and CXCL11 protein decreased the formation of these angiogenic sprouts. Furthermore, an increase in basal p38 MAPK phosphorylation was observed in visceral adipose tissue of morbidly obese patients, but this phosphorylation was reduced in the presence of a neutralizing antibody against CXCR3. Ex vivo functional blockade of CCR4 in endothelial cells decreased TNFα-induced leukocyte adhesion in obese patients. Neutralization of CCR4 decreased endothelial cell proliferation induced by plasma from obese individuals compared to controls. Further investigation revealed an increase in ERK1/2 pathway phosphorylation in endothelial cells in the presence of chemokines CCL17 and CCL22, which decreased when CCR4 was blocked. Finally, immunophenotyping of blood showed an increase in the percentage of platelets, CD4+ lymphocytes, and Th1, Th17, and Treg subpopulations in obese patients compared to controls, as well as an increase in CCR4 expression in platelets, monocytes, and CD4+ lymphocytes. Therefore, pharmacological modulation of CXCR3, CCR4, and their ligands' expression and/or function may be a promising therapeutic strategy for the treatment of cardiovascular complications associated with obesity.

[es] La obesidad es una enfermedad metabólica que se caracteriza por la acumulación excesiva de grasa acompañada de una inflamación crónica, leve y sistémica, debido a la elevada ingesta calórica, entre otros factores. Esta patología tiene varios grados y se diagnostica cuando los sujetos tienen un índice de masa corporal (IMC) mayor o igual a 30 kg/m2. Su prevalencia se ha triplicado a nivel mundial en los últimos 50 años y se ve afectada, aproximadamente, el 40% de la población mundial. Los mayores problemas de la obesidad son su alta mortalidad y el riesgo alto de desarrollar otras patologías asociadas como el síndrome metabólico y la diabetes mellitus tipo 2. El tejido adiposo se ha reconocido como un órgano endocrino ya que las células que lo forman (los adipocitos y la fracción vascular estromal), contribuyen a la liberación de moléculas fisiológicamente activas, encargadas de regular funciones como la distribución de grasa, la secreción y sensibilidad a la insulina, el gasto energético, la función endotelial, la inflamación y la presión arterial. En la obesidad, el tejido adiposo, más concretamente, el tejido adiposo blanco, se expande de manera patológica (también conocido como remodelado del tejido adiposo), lo que conlleva a su disfunción, provocando inflamación, hipoxia, fibrosis, angiogénesis inadecuada, disfunción endotelial y aparición temprana de resistencia a la insulina. Recientemente se ha estudiado que los ejes CXCL10/CXCL11-CXCR3 y CCL17/CCL22-CCR4, están implicados en enfermedades cardiometabólicas e inflamatorias. No obstante, no se conoce el papel que desempeñan en la obesidad. Por lo tanto, el objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido investigar la participación de los ejes CXCL10/CXCL11-CXCR3 y CCL17/CCL22-CCR4 en la fisiopatología del tejido adiposo con la intención de comprender su papel en la obesidad humana. Para ello, se determinaron los niveles circulantes de los ligandos de CXCR3 y CCR4 en el plasma de pacientes obesos y en sujetos control y su asociación con diferentes parámetros cardiometabólicos. Además, se realizó un inmunofenotipado de la sangre, para identificar las diferencias entre las poblaciones leucocitarias y la expresión del receptor CCR4, asimismo se estudió la adhesión leucocito-endotelio. Además, se extrajeron biopsias pareadas de tejido adiposo visceral y subcutáneo de pacientes con obesidad que fueron sometidos a una cirugía bariátrica y se evaluó la expresión y función de estos dos ejes en los explantes del tejido adiposo. Para completar estos estudios, se investigaron los efectos en la angiogénesis con el bloqueo funcional ex vivo del receptor CXCR3 en dichos explantes y en las células endoteliales. Se observó que los niveles circulantes de los ligandos de CXCR3 y CCR4 estaban elevados en pacientes con obesidad mórbida y además se correlacionaban positivamente con el IMC, el índice HOMA de resistencia a la insulina y el diámetro de la cintura. También se detectó que la expresión de los dos ejes CXCR3 y CCR4 estaban aumentados en la grasa visceral en comparación con la subcutánea en pacientes con obesidad. Es más, la isoforma antiangiogénica CXCR3B también estaba sobreexpresada. Posteriormente se detectó una colocalización de los receptores CXCR3 y CCR4 en las células endoteliales, los linfocitos y los macrófagos. En ensayos ex vivo con explantes de grasa, se observó que el bloqueo del receptor CXCR3/CXCR3B aumentaba la formación de brotes capilares en el tejido adiposo visceral de pacientes con obesidad y, en cambio, el tratamiento con proteína recombinante de CXCL10 y CXCL11 disminuía la formación de estos brotes angiogénicos. Posteriormente, se observó un aumento en la fosforilación basal de p38 MAPK en el tejido adiposo visceral de pacientes con obesidad mórbida, pero dicha fosforilación se redujo en presencia de un anticuerpo neutralizante frente a CXCR3. Por otro lado, mediante estudios con la cámara de flujo laminar se detectó que el bloqueo funcional ex vivo del receptor CCR4 en células endoteliales disminuía la adhesión leucocitaria inducida por TNFα en pacientes con obesidad mórbida. Asimismo, la neutralización del receptor CCR4 disminuyó la proliferación de las células endoteliales inducida por el plasma de pacientes con obesidad comparado con los controles. Profundizando, se detectó un aumento de la fosforilación de la vía ERK1/2 en células endoteliales en presencia de las quimiocinas CCL17 y CCL22 que disminuyó cuando se bloqueó el receptor CCR4. Finalmente, los estudios de inmunofenotipado de la sangre de los pacientes con obesidad y de los controles mostró un aumento en el porcentaje de plaquetas, de linfocitos CD4+ y de las subpoblaciones Th1, Th17 y Treg en pacientes con obesidad mórbida en comparación con los controles. También se observó un incemento en la expresión del receptor CCR4 en las plaquetas, los monocitos y los linfocitos CD4+. Por todo ello, la modulación farmacológica de la expresión y/o función de CXCR3, CCR4 y sus ligandos podría ser una estrategia terapéutica prometedora para el tratamiento de las complicaciones cardiovasculares asociadas a la obesidad.