velikost textu

Regulace exprese biotransformačních enzymů a transportérů placentární bariéry

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Regulace exprese biotransformačních enzymů a transportérů placentární bariéry
Název v angličtině:
Gene Expression Regulation of Biotransformation Enzymes and Transporters in Placental Barrier
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Lucie Stejskalová, Ph.D.
Školitel:
Doc. PharmDr. Petr Pávek, Ph.D.
Oponenti:
doc. Mgr. Martin Modrianský, Ph.D.
RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.
Id práce:
104336
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra farmakologie a toxikologie (16-16170)
Program studia:
Farmacie (P5206)
Obor studia:
Farmakologie a toxikologie (DFX4)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
29. 2. 2012
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
ABSTRAKT Univerzita Karlova v Praze, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra Farmakologie a toxikologie Kandidát Mgr. Lucie Stejskalová Školitel Doc. PharmDr. Petr Pávek, Ph.D. Název disertační práce Regulace exprese biotransformačních enzymů a transportérů placentární bariéry Placenta je jedinečný orgán komunikace mezi matkou a plodem. Je nezbytná pro udržení těhotenství, vývoj plodu, ochranu plodu a zajišťuje řadu funkcí, především pak výměnu látek a plynů mezi matkou a plodem. Významná je také její endokrinní a metabolická funkce. Klíčovou roli v ochraně plodu hraje vrstva syncytiotrofoblastu, která funguje nejen jako fyziologická bariéra, ale také jako metabolická bariéra díky expresi mnoha biotransformačních enzymů a transportérů. Hladina jednotlivých biotransformačních enzymů se v průběhu těhotenství mění. Většina enzymů má velmi nízké množství mRNA a v některých případech nebyla zjištěna ani jejich významná hladina proteinu či enzymová aktivita. Cytochrom CYP1A1 je jediný placentární enzym metabolizující xenobiotika, jehož exprese a aktivita je signifikantní po celou dobu těhotenství. Navíc se zjistilo, že exprese a aktivita placentárního CYP1A1 je silně indukována u matek kuřaček a v choriokarcinomových buněčných liniích BeWo a JEG-3 při jejich kultivaci s ligandy arylhydrokarbonového receptoru (AHR). AHR receptor je aktivován hydrofobními aromatickými sloučeninami, mezi které patři například polycyklické nebo halogenované aromatické hydrokarbony. Tyto látky se do ovzduší uvolňují během spalování pevných odpadů, spalování kamenouhelného dehtu a dřeva nebo jsou součástí tabákového kouře. Jak exogenní, tak i endogenní glukokortikoidy se podílejí na transkripční regulaci CYP1A1. Transplacentární podávání glukokortikoidů před 35. týdnem těhotenství je indikováno u žen, u kterých hrozí předčasný porod. Antenatální podání glukokortikoidů má příznivý vliv na zrání plic a snižuje riziko vzniku syndromu respirační tísně (Respiratory distress syndrome, RDS) u předčasně narozeného dítěte. Kromě prevence RDS chrání podávání glukokortikoidů novorozence také před intraventrikulárním krvácením, nekrotizující enterokolitidou a snižuje riziko systémové infekce v prvních hodinách života novorozence. V této disertační práci jsme jako první zevrubně popsali expresi AHR a jeho arylhydrokarbonového receptorového nukleárního translokátoru (ARNT) v lidských a potkaních placentách a zaměřili jsme se také na studium transkripční aktivity lidského placentárního AHR při regulaci svých cílových genů CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1 a BCRP, které jsou důležité pro metabolismus a transport endogenních i exogenních látek přes placentu. Výsledky ukázaly, že vlivem modelových AHR ligandů je indukce CYP1A1 mRNA v porovnání s dalšími AHR cílovými geny (CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1, BCRP) statisticky signifikantní v primárních kulturách lidských trofoblastů. Popsali jsme také placentární lokalizaci AHR a ARNT proteinů v lidské placentě, která se shodně nachází v prvním a třetím trimestru především v syncytiotrofoblastu. Potkaní placentární Ahr a Arnt proteiny jsou hlavně exprimované v placentárním trofoblastu. Jejich exprese na úrovni proteinu je pak maximální v 15. a 21. dni březosti potkana. Na základě tohoto zjištění můžeme usuzovat, že u potkana může docházet k rozdílné indukci Cyp1a1 v průběhu březosti. V dalším výzkumu jsme se zaměřili na studium účinků glukokortikoidů na indukci CYP1A1 a dalších cílových genů AHR receptoru vyvolanou AHR ligandem 3-metylcholantrenem (3MC) v primárních kulturách lidských trofoblastů. Výsledky ukázaly, že vlivem samotného dexametazonu nedojde k signifikantním změnám v bazální expresi u cílových genů AHR receptoru (CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1, BCRP) ani u genů pro AHR, ARNT a AHRR (arylhydrokarbonový receptorový represor). Samotný dexametazon nezpůsobil změny na proteinové úrovni CYP1A1, ani na úrovni enzymové (Etoxyresorufin-O-deetyláza, EROD) CYP1A1 aktivity. Naproti tomu indukce CYP1A1 mRNA vyvolaná 3MC byla signifikantně zvýšená v lidské kultuře trofoblastů vlivem glukokortikoidů. U ostatních AHR cílových genů a AHR, ARNT a AHRR nebyla změna indukce statisticky signifikantní ve všech primárních kulturách lidských trofoblastů. Dexametazon rovněž stimuloval nárůst enzymové aktivity CYP1A1 způsobené 3MC v kulturách lidského trofoblastu. Celkově mohu shrnout, že mezi nejdůležitější poznatky této doktorské disertační práce patří popis exprese a aktivity AHR receptoru v lidské placentě a zjištění, že glukokortikoidy stimulují genovou regulaci některých cílových genů AHR receptoru v lidských trofoblastových kulturách.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmacology and toxicology Candidate Mgr. Lucie Stejskalová Supervisor Doc. PharmDr. Petr Pávek, Ph.D. Title of Doctoral Thesis Gene expression regulation of biotransformation enzymes and transporters in placental barrier Placenta is a unique organ facilitating the communication between mother and fetus. It serves as a respiratory, excretory, endocrine and metabolic organ during intrauterine development of the fetus and is necessary for maintenance of pregnancy and for the fetal protection. Syncytiotrophoblast is a single layer that represents the critical morphological and metabolic component of the placental metabolic and exchange barrier. The placental trophoblast contains multiple drug transporters and metabolizing enzymes that form placental metabolic barrier. The levels of the enzymes are not stable and fluctuate throughout pregnancy. Most of the enzymes are expressed at very low mRNA levels, however, in some cases there is absence of any relevant detectable protein or catalytic activity. Cytochrome CYP1A1 is the only placental xenobiotic-metabolizing enzyme of the cytochrome P450 superfamily for which significant expression and catalytic activity have been conclusively demonstrated in placental trophoblasts throughout human pregnancy. Many researches reported significant induction of placental CYP1A1 activity in women exposed to cigarette smoke and in choriocarcinoma cell lines BeWo and JEG-3 exposed to Aryl hydrocarbon receptor (AHR) ligands. CYP1A1 is the prototype target gene of AHR receptor, that binds hydrophobic aromatic molecules including a wide variety of environmental contaminants (polycyclic aromatic hydrocarbons, halogenated aromatic hydrocarbons) generated through solid waste incineration, coal tar and wood burning and smoke exhaust. Both synthetic and endogenous glucocorticoids have been shown to be involved in transcription regulation of CYP1A1. Transplacentally administered glucocorticoid therapy before 35 weeks of pregnancy has been distributed to pregnant women for several years to enhance fetal pulmonary surfactant production and prevent respiratory distress syndrome in premature newborns. Antenatal administration is associated not only with reduction in respiratory distress syndrome, but also with reduction of other pregnancy associated complications, such as intraventricular hemorrhage, necrotizing enterocolitis, and systematic infection in the first hours of life. In this dissertation thesis we described AHR and ARNT (Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator) expression in human and rat placentas, and transcription activity of AHR in the human placental trophoblast in regulating its target genes CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1 and BCRP. These genes are involved in metabolism and transport of exogenous and endogenous substances. We showed that only CYP1A1 mRNA, but not CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1, BCRP, AHR, ARNT and AHRR (Aryl hydrocarbon receptor repressor) mRNAs, was significantly induced in human placental trophoblast cultures after exposure to prototype AHR ligands. We also described for the first time placental localization of human AHR and ARNT proteins throughout pregnancy, which were present primarily in first-trimester and term placenta in syncytiotrophoblasts forming the so-called placental morphologic and metabolic barrier. Rat Ahr and Arnt proteins were mainly localized in placental trophoblasts and reached maximum expression during 15 and 21 gestation days, which might indicate a different response to Ahr ligands in placental Cyp1a1 induction during rat gestation. The next study was focused on the effects of glucocorticoids on 3MC dependent induction of CYP1A1 and other AHR target genes in primary cultures of human trophoblast. We showed that dexamethasone alone had no significant effect on mRNA expression of AHR target genes (CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1 and BCRP) and AHR, ARNT AHRR mRNA expression. The basal level of CYP1A1 protein and basal CYP1A1 EROD (Ethoxyresorufin-O-deethylase) activity were not significantly affected by dexamethasone. In contrast, we reported that 3MC-inducible CYP1A1 mRNA, but not CYP1A2, CYP1B1, UGT1A1, BCRP, AHR, ARNT and AHRR mRNAs, was significantly up-regulated by glucocorticoids in human placental trophoblast cultures of the term placentas. EROD activity of the trophoblast cultures treated with the combination of 3MC (3-methylcholanthrene) and dexamethasone (betamethasone) was higher when compared to the enzyme activity of 3MC-treated trophoblast cultures. Suprisingly, CYP1A1 protein level induced by 3MC was not significantly changed by usage of dexamethasone. In conclusion, this dissertation thesis describes expression and transcription activity of AHR receptor in human and rat placentas and clearly demonstrates effects of glucocorticoids on gene regulation of AHR target genes in human primary trophoblast cultures.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Lucie Stejskalová, Ph.D. 3.03 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Lucie Stejskalová, Ph.D. 2.23 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Lucie Stejskalová, Ph.D. 122 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Lucie Stejskalová, Ph.D. 108 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Doc. PharmDr. Petr Pávek, Ph.D. 176 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Mgr. Martin Modrianský, Ph.D. 84 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Vondráček, Ph.D. 108 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Prof.MUDr. Radomír Hrdina, CSc. 129 kB