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Molecular characterization of tick-borne pathogens in european wildlife and livestock
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2023) Moraga Fernández, Alberto
Ticks are vectors of a great diversity of pathogens, mainly bacteria, protists, and viruses, among others. These pathogens are the causative agents of diseases in a wide range of vertebrates and have a great impact on the health of wild and domestic animals. Moreover, ticks and the animals they parasitize are a reservoir of these pathogens that can become a problem for humans, not only at the economic level but also in terms of public health, since many of them are considered zoonotic diseases in constant evolution and emergence. Chapter I: General introduction Capítulo I: Introducción general Content: This Chapter is a systematic review paper [Moraga-Fernández, A., Sánchez-Sánchez, M., Muñoz-Hernández, C., Fernández de Mera, I.G., and de la Fuente, J. (2023). Tick-borne pathogens on the European continent in the last 5 years: a systematic review. Int. J. Parasitol., under review.] which constitutes the introduction to this thesis providing an overview of tick- borne pathogens reported by molecular tools based on PCR methodologies on the European continent in the last 5 years. This review shows the presence of a large number of tick-borne pathogenic species in different species of domestic and wild animals, in humans, and in the ticks that parasitize them. These pathogens, many of them with zoonotic and emergent potential, are shared by domestic and wild animals and humans, as well as by the ticks that parasitize them, highlighting the important interrelationship between host, vector, and pathogen. Chapter II: Tick-borne Orthonairovirus. Identification and characterization of Crimean- Congo hemorrhagic fever virus genotypes. Capítulo II: Orthonairovirus transmitidos por garrapatas. Identificación y caracterización de genotipos del virus de la fiebre hemorrágica de Crimea-Congo. Content: Chapter II focuses on the Crimean-Congo hemorrhagic fever virus, the causative agent of a serious, often fatal, tick-borne zoonotic hemorrhagic fever, a disease that has become particularly significant in Spain in recent years due to the 12 clinical cases reported since 2013 to date, 4 of them fatal. Subchapter IIa focused on the first reported of genotypes IV and V of this virus circulating in Spain in ticks collected from wild ungulates [Moraga-Fernández, A., Ruiz- Fons, F., Habela, M.A., Royo-Hernández, L., Calero-Bernal, R., Gortazar, C., de la Fuente, J., and Fernández de Mera, I.G. (2020). Detection of new Crimean–Congo haemorrhagic fever virus genotypes in ticks feeding on deer and wild boar, Spain. Transbound Emerg Dis. 68, 993-1000] with up to 21% of the tested ticks infected. In addition, and after these findings, in subchapter IIb, a comparative methodological study was carried out in collaboration with the Instituto de Salud Carlos III [Moraga-Fernández, A., Contreras, M., Sánchez-Sánchez, M., Negredo, A., Sanchez- Seco, M.P., Ruiz-Fons, F., and Fernández de Mera, I.G. (2023). Comparison of different diagnostic molecular methodologies for the detection and genotype identification of Crimean- Congo hemorrhagic fever virus. In prep.] to improve the identification and characterization of this virus through different comparisons of viral RNA extraction methods and PCR detection methods, as well as the characterization of genotypes using these diagnostic methods. Chapter III: Tick-borne bacteria and protists. Identification and characterization of bacteria belonging to Anaplasma and Rickettsia genera, and protists belonging to Babesia and Theileria genera. Capítulo III: Bacterias y protistas transmitidos por garrapatas. Identificación y caracterización de bacterias pertenecientes a los géneros Anaplasma y Rickettsia, y de protistas pertenecientes a los géneros Babesia y Theileria. Content: Chapter III consists of a compendium of four articles based on the detection of the tick- borne bacterial genera Anaplasma and Rickettsia and the tick-borne protist genera Babesia and Theileria. The first publication included in subchapter IIIa [Moraga-Fernández, A., Ortiz, J. A., Jabbar, A., Ghafar, A., Cabezas-Cruz, A., de la Fuente, G., de la fuente, J., and Fernández de Mera, I. G. (2022). Fatal cases of bovine anaplasmosis in a herd infected with different Anaplasma marginale genotypes in southern Spain. Ticks Tick-Borne Dis, 13, 101864.] describes a case of bovine anaplasmosis in 2017 caused by Anaplasma marginale in Spanish cattle, classified as genotype C, detecting four different variations into this genotype (two of them new), and suggesting the coexistence of different strains in the same region. Rickettsia genus was described in two different articles, subchapter IIIb, about ticks collected from domestic host in Greece [Moraga-Fernández, A., Chaligiannis, ?., Cabezas-Cruz, A., Papa, A., Sotiraki, S., de la Fuente, J., and Fernández de Mera, I.G. (2019). Molecular identification of spotted fever group Rickettsia in ticks collected from dogs and small ruminants in Greece. Exp. Appl. Acarol., 78, 421-430.] which reports for the first time the presence of Rickettsia hoogstraalii and R. raoultii in ticks in this country. In the second article related to this genus, subchapter IIIc, Rickettsias were detected in ticks collected from wild birds during migratory seasons [Moraga-Fernández, A., Sánchez- Sánchez, M., Muñoz-Hernández, C., Ruiz-Fons, F., Cabodevila, X., Fernández Tizón, M., Sánchez-Cano, A., Hofle, U., and Fernández de Mera, I.G. (2023). Rickettsia aeschlimannii and Rickettsia monacensis fly between Africa and Europe in Ixodidae ticks on migratory and non- migratory passerines captured in Spain. Transbound Emerg Dis, under review], which reported the introduction of infected ticks from Africa to the European continent through migratory birds. The last article included in this chapter, subchapter IIId, described the presence of different species of protist hemoparasites belongin to Babesia and Theilera genera in ticks collected from wild animals [Moraga-Fernández, A., Sánchez-Sánchez, M., Muñoz-Hernández, C., Habela, M.A., de La Fuente, J., Fernández De Mera, I.G. (2023). Molecular identification of Theileria and Babesia in Hyalomma lusitanicum ticks collected from wildlife of Central Spain. In prep.], reporting the presence of several species relevant for animal health, as Theileria annulata, and for human health including one of the zoonotic species causing babesiois in Europe, Babesia microti. Chapter IV: Co-infections of tick-borne pathogens. Detection and characterization of co- infecting bacteria belonging to Anaplasm, Borrelia, Coxiella and Rickettsia genera, protists belonging to Babesia and Theileria genera, and virus belonging to Flavivirus and Orthonairovirus genera. Capítulo IV: Co-infecciones transmitidas por garrapatas. Identificación y caracterización de bacterias pertenecientes a los géneros Anaplasma, Borrelia, Coxiella y Rickettsia, protistas pertenecientes a los géneros Babesia y Theileria, y virus pertenecientes a los géneros Flavivirus y Orthonairovirus detectados en co-infección. Content: In this chapter, there are three different articles included, reporting co-infections between different tick-borne pathogens in domestic and wild hosts and in the ticks that parasitize them. The first article, subchapter IVa, reports the presence of co-infection by pathogens species belonging to Anaplasma and Theileria genera in sheeps and goats from Portugal [Moraga- Fernández, A., Sánchez-Sánchez, M., Alves, C., Muñoz-Hernández, C., Costa, L., Madeira De Carvalho, L.M., Montoro, V., de La Fuente, J., and Fernández De Mera, I.G. (2023). Anaplasma and piroplasmid co-infection in small ruminants from Alentejo, Portugal. In prep.], reporting a 11% of co-infections prevalence by pathogens species pair Anaplasma ovis/Theileria ovis in majority of the cases, and A. ovis/T. capreoli and Candidatus Anaplasma corsicanum/T. ovis in one sample each pair. The second article of this chapter, subchapter IVb, describes for the first time the presence of different tick-borne pathogens and their co-infections in Pyrenean Griffon vulture (Gyps fulvus) and in their soft ticks that parasitize them [Moraga-Fernández, A., Sánchez- Sánchez, M., Muñoz-Hernández, C., Oliva-Vidal, P., Martínez, J.M., Margalida, A., de la Fuente, J., and Fernández de Mera, I.G. (2023). Health risks associated with argasid ticks, transmitted pathogens, and blood parasites in Pyrenean Griffon vulture (Gyps fulvus) nestlings. Emerg Infect Dis, under review.], reporting the presence of different bacterial, protist and viral tick-borne pathogens in vulture bloods and in their ticks, highlighting the co-infections by pathogen species pairs Anaplasma phagocytophilum and Babesia ardeae, and Rickettsia spp. and B. ardeae. In the last article that constitutes this chapter, subchapter IVc, the presence of different tick-borne pathogens in bat and in their ticks is studied [Moraga-Fernández, A., Sánchez-Sánchez, M., Muñoz-Hernández, C., Pardavila, X., Sereno-Cadierno, J., Queirós, J., Vicente, J., and Fernández de Mera, I.G. (2023). Study of tick-borne pathogens in bats and their parasitic ticks in the Iberian Peninsula. Euro Surveill., under review.], reporting of different species of tick-borne pathogens, and highlighting the co-infection by Rickettsia slovaca and the new nairovirus detected in bat ticks from Ixodes simplex species.
Cognición social en los trastornos afectivos: intervenciones disponibles y evaluación mediante el uso de realidad virtual
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2023) Monferrer Balaguer, Marta
Los trastornos depresivos constituyen una de las principales causas de discapacidad a nivel mundial debido a su alta prevalencia y su impacto en la funcionalidad, llegando a convertirse en un importante problema sanitario, social y económico. Tradicionamente los trastornos depresivos se encuadraban en una categoría más amplia denominada trastornos afectivos, que incluía a su vez el trastorno bipolar, y que no distinguía entre la clínica de la depresión unipolar y la depresión bipolar, considerando la existencia de un continuo maniaco-depresivo. La cognición social es un constructo en expansión que cuenta con un amplio recorrido en el ámbito de la investigación, principalmente en relación al espectro psicótico. Durante la última década, se ha experimentado también un interés creciente en la tecnología de la realidad virtual (RV) en salud mental, traduciéndose en un aumento de su implementación en herramientas de evaluación e intervención. No obstante, la investigación disponible acerca del estado de la cognición social y su tratamiento en la depresión no se encuentra tan desarrollada, siendo escasos los estudios que para estos fines incluyan en su método la tecnología de la RV. El objetivo general de este proyecto de investigación es conocer y analizar el estado de las intervenciones realizadas hasta ahora dirigidas a la mejora de la cognición social en los trastornos depresivos, y evaluar el reconocimiento facial de emociones (RFE) en un grupo de pacientes estables con clínica afectiva, concretamente con diagnósticos de trastorno depresivo mayor (TDM) y trastorno bipolar (TB), a través de una herramienta de RV no inmersiva con avatares diseñados y validados previamente en población sana por el equipo de investigación. Para ello se han llevado a cabo cuatro estudios: una revisión sistemática y tres de estudios originales. 1. El primer estudio analizó todos los tratamientos y terapias implementados hasta el momento en los trastornos depresivos con un efecto sobre la cognición social, de cara a conocer el estado del arte en esta área específica. 2. El segundo estudio evaluó el reconocimiento facial de emociones en pacientes diagnosticados de TDM en fase de estabilidad, a través de una herramienta de RV no inmersiva, en comparación a un grupo control. 3. El tercer estudio, parte del segundo. En este caso, se analizó la relación entre los resultados del reconocimiento facial de emociones en un grupo de pacientes con diagnóstico de trastorno depresivo mayor y variables clínicas descriptivas (incluyendo aspectos como edad de debut, duración de la enfermedad y el número de hospitalizaciones), así como variables psicopatológicas (severidad de la depresión, rumiación excesiva, funcionalidad y calidad de vida). 4. Por último, en el cuarto estudio, se realiza una evaluación en un grupo de pacientes con diagnóstico de trastorno bipolar en fase de eutimia, en comparación con un grupo control, a través de una herramienta de RV. Los resultados globales de los cuatro estudios plantean que: las intervenciones dirigidas a la mejora de la cognición social en los trastornos depresivos son un campo emergente de investigación, que ofrece resultados positivos generales, con un mayor número de estudios basados en tratamientos psicofarmacológicos y psicoterapéuticos no específicos; los pacientes con TDM y TB presentaron un déficit en el RFE para todas las emociones. De las variables sociodemográficas solamente la edad se correlacionó significativamente con el RFE en ambas muestras clínicas, mostrando una relación inversa; las variables clínicas no se relacionaron con el RFE en los trastornos afectivos estables; el grado de dinamismo de las caras dinámicas virtuales únicamente mejoró el reconocimiento en las muestras no clínicas. Como conclusión general, cabe destacar la falta de estudios que evaluen el RFE a través de herramientas de RV, y la consecuente dificultad para comparar los resultados obtenidos. Por tanto, se considera imprescindible seguir desarrollando este interesante y prometedor campo, no solamente para ser aplicado en herramientas de evaluación, sino también en nuevas intervenciones psicoterapéuticas dirigidas al entrenamiento de la cognición social en los pacientes diagnosticados de trastornos afectivos.
Development of a low-cost internet of things monitoring system for u-value characterization of building envelopes
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2023) Mobaraki, Behnam
La eficiencia energética es un tema preocupante a nivel global, tanto por motivos económicos como medioambientales. Los edificios desperdician grandes cantidades de energía principalmente debido a su mal aislamiento. Actualmente, el consumo de energía de los edificios contribuye hasta el 31% de la demanda total de energía en todo el mundo. Por este motivo, un conocimiento preciso de las propiedades térmicas de las envolventes de los edificios juega un papel importante en el análisis de la eficiencia energética de los edificios. La transmitancia térmica (U-value) es un parámetro clave para caracterizar el rendimiento térmico de los edificios. El U-value se puede introducir como la capacidad de las envolventes de los edificios para transferir calor en condiciones de estado estable, lo que puede contribuir en gran medida a realizar correctamente la auditoría energética de los edificios. Varias herramientas convencionales están disponibles en la literatura para la medición in situ del U-value. La mayoría de estas soluciones se caracterizan por sus altos precios, el monitoreo de un área pequeña de las envolventes de los edificios, el uso de conexión por cable entre los módulos sensores y el uso de sensores de contacto para las mediciones de parámetros de temperatura superficial. El objetivo principal de esta tesis doctoral es tratar los problemas antes mencionados de las soluciones actuales y proponer una alternativa para la caracterización del U-value de las envolventes de los edificios. De esta manera, se utilizan sensores de bajo costo y microcontroladores para establecer nuevo Hyper Efficient Arduino Transmittance- meter (HEAT). Este sistema de monitoreo opera sobre la base del método basado en la temperatura (TBM) y elimina el oficio de los sensores de temperatura de contacto para la caracterización del valor U. Para mejorar la precisión del monitoreo, utiliza una serie de sensores para las mediciones de un parámetro individual requerido para la estimación del U-value. HEAT opera en base a protocolos de comunicación Bluetooth e Internet, lo que permite la caracterización simultánea de envolventes de edificios bajo los mismos factores meteorológicos y condiciones de prueba. La inclusión de la computación en la nube en HEAT permite el monitoreo térmico en tiempo real de los edificios y el procesamiento posterior de los Big Data registrados desde un número cada vez mayor de puntos de medición. El orden jerárquico para el desarrollo y verificación de la aplicabilidad de HEAT es el siguiente: En un primer paso, se realizó una revisión bibliográfica detallada para identificar las limitaciones en el estado del arte. De esta manera, se obtuvo el conocimiento de sensores de bajo costo, microcontroladores potenciales para el establecimiento de sistemas de detección de bajo costo y protocolos de comunicación seguros para la transmisión de datos. En el segundo paso, para abordar la baja precisión de los sensores de bajo costo para la instalación de HEAT, se estudiaron los beneficios estadísticos de aumentar la cantidad de sensores. Para lograr esto, se monitoreó la temperatura ambiente utilizando cinco sistemas de monitoreo independientes, basados en los cinco sensores de temperatura de bajo costo más utilizados en la literatura. En este estudio, se estableció cada sistema de monitoreo en un microcontrolador Arduino, que contenía 30 copias de cada tipo de sensor. Los resultados de esta investigación se utilizaron para elegir el protocolo de comunicación adecuado y la cantidad suficiente de sensores para el sistema de monitoreo objetivo. En el tercer paso, se utilizó la información cuantitativa y cualitativa del nivel anterior para establecer la primera versión de HEAT. Para verificar la aplicabilidad del HEAT, se realizó un estudio experimental bajo condiciones controladas de laboratorio, en el que se monitoreó térmicamente un modelo de caja con temperatura controlada. Para validar el rendimiento, las mediciones de HEAT se compararon con las capturadas por un medidor de U-value comercial común en la literatura. En el cuarto paso, se desarrolló la versión Internet of Things (IoT) de HEAT (compuesta por varios nodos y un coordinador) que permite el monitoreo térmico en tiempo real de distintos elementos de la envolvente y el procesamiento posterior de los datos de monitoreo. Para confirmar la aplicación de IoT HEAT, se llevó a cabo la caracterización simultánea del marco de la ventana, el techo y las paredes de un edificio y los resultados obtenidos se compararon con los teóricos adquiridos del normativo En el quinto paso, se comparó la influencia del posicionamiento de los módulos de sensores en la precisión de las mediciones del U-value a través del enfoque TBM con el medidor de flujo de calor (HFM). Para lograrlo, se utilizó HEAT y otras dos soluciones comerciales para monitorear la pared de un edificio, con una ubicación desfavorable de los sensores exteriores.
Nuevos desarrollos tecnológicos para la eliminación de contaminantes volátiles en el tratamiento de suelos asistido electroquímicamente
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2023) Melo Henrique, Joao Miller de
El tratamiento de suelos contaminados se está convirtiendo en una importante prioridad en el marco de la búsqueda de un planeta más sostenible y los procesos de remediación asistidos electroquímicamente están siendo aceptados como una buena opción para afrontar este reto, especialmente cuando se asocian con otros tratamientos complementarios que permiten mejorar de forma sinérgica su eficacia. Sin embargo, cuando se aplican a la eliminación de compuestos orgánicos estos procesos de base electroquímica también pueden conllevar la generación de contaminación secundaria, siendo especialmente importante la producción de corrientes gaseosas, por cuanto su estudio no ha sido abordado todavía en profundidad. En este escenario, este trabajo propone la mejora de tecnologías electroquímicas para el tratamiento de suelos contaminados con compuestos organoclorados con procesos que permitan extraer de forma controlada los flujos gaseosos producidos. Se ha trabajado a dos escalas: bancada y piloto. Para los experimentos a nivel bancada, las tecnologías de lavado electrocinético de suelos (denominadas por el acrónimo en lengua inglesa EKSF, electrokinetic soil flushing) se combinaron con la tecnología de extracción de aire (AS, air stripping) y, para los experimentos realizados en escala piloto, se utilizó remediación electrocinética (EK, electrokinetic), con y sin lavado de suelo, acoplada a una tecnología de extracción de vapor (SVE, soil vapor extraction). Los resultados de los estudios a nivel bancada se realizaron con suelos sintéticos contaminados con compuestos puros y demostraron que la tecnología combinada EKSF+AS puede eliminar más del 90% de los compuestos fenólicos contenidos en un suelo fresco después de 14 días de tratamiento. En el mismo periodo de tiempo, esta tecnología es también capaz de lograr una eliminación del 50% en la remediación de un suelo enriquecido con lindano. A escala piloto, se estudiaron las asociaciones entre SVE+EK y SVE+EKSF, además del uso de SVE de manera individual, para la remediación de una matriz envejecida, que contenía una mezcla de hexaclorociclohexanos (?-HCH, e-HCH, a- HCH, d-HCH), integrada en una matriz de suelo sintético fresco compactado. Los resultados mostraron una eliminación del 70% utilizando SVE de manera individual. La asociación de SVE+EK afectó negativamente la remediación de contaminantes y la pérdida del contenido de agua del suelo puso de manifiesto la necesidad de utilizar tecnología EKSF en lugar de EK. De hecho, se logró una eliminación del 90% utilizando las tecnologías integradas EKSF+SVE. La combinación de EKSF y SVE puede ser ventajosa, pero es necesaria la aplicación de campos eléctricos elevados para favorecer una temperatura más alta en el sistema de escala piloto, lo que mejora la volatilización del HCH contenido en el sistema. El transporte EK mejora mediante la aplicación de campos eléctricos, pero en el marco de esta tesis se ha determinado que estos procesos de transporte son más lentos que los procesos de volatilización, que se convierten en los más importantes para este tipo de tecnología.
Acto de Apertura del Curso Académico 2023/2024
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2023) Secretaría General