velikost textu

Bioindikátory zánětu, oxidačního a nitračního stresu u potkana kmene Wistar po celotělovém a lokálním ozáření plic

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:
Bioindikátory zánětu, oxidačního a nitračního stresu u potkana kmene Wistar po celotělovém a lokálním ozáření plic
Název v angličtině:
Bioindicators of inflammation, oxidative and nitrosative stress in Wistar rats after whole-body and lung irradiation
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Andrea Nagy, Ph.D.
Školitel:
doc. Ing. Jaroslav Chládek, Ph.D.
Oponenti:
doc. MUDr. Michal Hofer, CSc.
prof. RNDr. Rudolf Štětina, CSc.
Id práce:
106360
Fakulta:
Lékařská fakulta v Hradci Králové (LFHK)
Pracoviště:
Ústav lékařské biochemie (15-180)
Program studia:
Lékařská chemie a biochemie (P5120)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
18. 6. 2013
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
2 SOUHRN Bioindikátory zánětu, oxidačního a nitračního stresu u potkana kmene Wistar po celotělovém a lokálním ozáření plic Úvod Radiační pneumonitida a fibróza limitují intenzitu radioterapie, zvyšují morbiditu a zhoršují kvalitu života nemocných s nádory plic a prsu, či Hodgkinovou nemocí. Radiační pneumonitida je akutní zánětlivá reakce, která ustupuje spontánně nebo po léčbě kortikosteroidy. Při jejím vzniku se významně uplatňují volné radikály. V závislosti na dávce vyvolávají lipoperoxidaci, poškození DNA, aktivaci proapoptotických dějů a změny aktivity enzymů. Na zánětlivé reakci iniciované volnými radikály se podílejí především epiteliální buňky a buňky zánětu, které uvolňují řadu cytokinů (TNF-α, IL-1, IL-6, TGF-β, aj.). Radiační fibróza plic se rozvíjí jako pozdní následek radioterapie (> 3 měsíce). Může vyústit do chronické respirační insuficience a způsobit smrt. Makroskopickým nálezem je proliferace fibroblastů, ukládání kolagenu a destrukce plicního parenchymu. Cíle práce a použité metody Předložená práce se zaměřila na změny v metabolické dráze arginin-oxid dusnatý vyvolané v dýchacích cestách a v jiných částech organismu ionizujícím gama zářením a to v časné fázi (do 72 h) a ve fázi radiační pneumonitidy (7 týdnů) po celotělové expozici i lokálním ozařování hrudníku potkana Wistar. Byly zkoumány možnosti využití bioindikátorů oxidačního a nitračního stresu při biodozimetrii a predikci rozvoje radiační pneumonitidy. Koncentrace vydechovaného oxidu dusnatého (eNO) byla vyšetřována neinvazivně chemiluminiscenční metodou. Arginin, dusitany a dusičnany (NOx) a malondialdehyd (MDA) byly stanoveny vysoce účinnou kapalinovou chromatografií ve vzorcích plazmy, tekutiny z bronchoalveolární laváže (BAL) a v homogenátu plicní tkáně. Ve vzorcích plicní tkáně byla hodnocena exprese indukovatelné formy syntázy oxidu dusnatého (iNOS) metodou Western blot a genová exprese iNOS, argináz a transportérů pro arginin (CAT) metodou RT-PCR. Radiační pneumonitida byla prokazována histochemicky (vzdušnost plic a počet neutrofilů v plicní tkáni). V další části práce byly hodnoceny radioprotektivní účinky vybraných látek s vlastnostmi antioxidantů a inhibitorů NOS [methylester nitro-L-argininu (L-NAME), aminoguanidin (AG), acetyl-L-karnitin (ALC)]. Výsledky V intervalu 72 h po celotělovém ozáření (2-50 Gy) nedošlo v dýchacích cestách k významnější indukci tvorby NO a projevům nitračního stresu. Exprese iNOS v plících ozářených potkanů nebyla zachycena a v játrech se nelišila od neozářených kontrol. Koncentrace eNO ozářených a kontrolních potkanů byly srovnatelné jak v časné fázi po celotělové expozici tak ve fázi radiační pneumonitidy po ozáření hrudníku. V rozmezí 2-10 Gy bylo zaznamenáno dávkově závislé zvýšení NOx v plazmě na čtyřnásobek kontrolní hodnoty (P<0,001). Jednorázová aplikace L-NAME a pětidenní podávání ALC před celotělovým ozářením (8 Gy) zlepšily přežívání potkanů v období 30 dnů po expozici z 35% na 75% (P<0,005). Látka L-NAME potlačila nárůst NOx, zatímco látka ALC zabránila zvýšení MDA v plazmě ozářených potkanů. V 7. týdnu po lokálním ozáření hrudníku (20 Gy) byla v BAL potkanů s histologicky dokumentovanou radiační pneumonitidou vyšší koncentrace bílkoviny (5-krát, P<0,01) a MDA (1,8-krát, P<0,05). Dále došlo k nárůstu genové exprese arginázy I a transportérů CAT 1, 2 a 3 (P<0,05). Všechny studované látky zvýšily vzdušnost plic a /nebo snížily zánětlivý infiltrát v plicní tkáni v 7. týdnu po ozařování hrudníku (15 Gy). Aplikace ALC navíc zlepšila přežívání potkanů z 30% na 80% (P<0,05) a snížila expresi arginázy I a transportérů CAT1 a CAT3 v plicní tkáni (P<0,05). Závěry Výsledky práce ukazují, že neinvazivní vyšetření eNO není možné použít jako biodozimetrický ukazatel ani jako prediktor rozvoje radiační pneumonitidy u potkana. Změny v metabolické dráze L-arginin-NO vyvolané ionizujícím zářením v dýchacích cestách potkana jsou mírné. Látky L-NAME a ALC mají radioprotektivní účinek vůči celotělovému ozáření dávkou 8 Gy. Při hodnocení v intervalu 7 týdnů po ozáření hrudníku dávkou 15 Gy má ze srovnávaných potenciálních radioprotektiv nejlepší ochranný účinek látka ALC. Snížení exprese arginázy I a transportérů CAT1 a CAT3 u ozářených potkanů chráněných ALC by mohlo být signálem, že látka snižuje zánětlivou odpověď vedoucí k poškození plicní tkáně a tím klesají i nároky na dostupnost argininu a polyaminů potřebných k jejímu hojení. Klíčová slova: ionizující záření, radiační pneumonitida, radioprotekce, vydechovaný oxid dusnatý 5
Abstract v angličtině:
3 SUMMARY Bioindicators of inflammation, oxidative and nitrossative stress in Wistar rats after whole-body and lung irradiation Introduction Radiation pneumonitis and fibrosis limit the intensity of radiotherapy, increase morbidity and worsen quality of life of patients with lung and breast cancer or Hodgkin's disease. Radiation pneumonitis is an acu te inflammatory reaction that resolves either spontaneously or after treatment with corticosteroids. Free radicals play an important role in its etiology. They cause dose-dependent induction of lipoperoxidation, DNA damage, activation of proapoptotic events and changes in activity of enzymes. The inflammatory reaction initiated by free radicals affects primarily epithelial and inflammatory cells, which release a number of cytokines (TNF-α, IL-1, IL-6, TGF-β, etc.). Radiation fibrosis of lung develops as a late consequence of radiotherapy (> 3 months). It can lead to chronic respiratory failure and death. Macroscopic findings include fibroblast proliferation, collagen deposition and destruction of lung parenchyma. Aims and methodology This work was focused on the changes in the arginine-nitric oxide metabolic pathway induced in the airways, lung and other parts of the body by ionizing gamma radiation in the early phase (within 72 h) as well as in the phase of radiation pneumonitis (7 weeks) following exposure to whole-body and local chest irradiation of Wistar rats. The value was evaluated of the oxidative and nitrossative stress biomarkers for radiation biodosimetry and prediction of the onset of radiation pneumonitis. The concentration of exhaled nitric oxide (eNO) was measured noninvasively using chemiluminiscence. Arginine, nitrites/nitrates (NOx) and malondialdehyde (MDA) were determined by high performance liquid chromatography in the plasma, bronchoalveolar lavage fluid (BAL) and lung tissue homogenate. Expression of an inducible form of nitric oxide synthase (iNOS) was studied in samples of lung tissue by Western blotting and gene expression of iNOS, arginases and arginine transporters (CAT) was assessed by RT-PCR. The presence of radiation pneumonitis was verified histochemically (airiness of the lung and neutrophil count in the lung tissue). Moreover, radioprotective effects of selected antioxidants and inhibitors of NOS [L-N-nitroarginine methyl ester (L-NAME), aminoguanidine (AG), acetyl-L-carnitine (ALC)] were evaluated. Results In the interval of 72 h following whole-body irradiation (2-50 Gy), the changes in the concentrations of NO and other nitrossative stress markers in the airways were either modest or absent. The iNOS protein was not detected in the lungs and its expression was comparable in the liver of irradiated rats and non-irradiated controls. Concentrations of eNO exhaled by irradiated and control rats were comparable during both the early phase after whole-body exposure (72 h) and the radiation pneumonitis phase following chest irradiation. Whole-body irradiation with 2-10 Gy caused a dose-dependent increase in plasma NOx up to the maximum level four times above the control value (P<0.001). Single injection with L-NAME and five-day pretreatment of rats with ALC before whole-body irradiation (8 Gy) improved the survival of rats in the period of 30 days after exposure from 35% to 75% (P<0.005). In irradiated rats, L-NAME suppressed plasma NOx while ALC prevented the increase of plasma MDA. Seven weeks following thorax irradiation (20 Gy), an increased concentration of protein (5-fold, P<0.01) and MDA (1.8-fold, P<0.05) was found in BAL of rats with histologically proven radiation pneumonitis. Furthermore, there was an increased gene expression of arginase I and CAT transporters 1, 2 and 3, respectively, in the lung of irradiated animals (P<0.05). All compounds under the study increased the airiness of the lung and/or reduced the inflammatory infiltrate seven weeks after thoracic irradiation (15 Gy). In addition, ALC significantly improved survival of rats from 30% to 80% (P<0.05) and decreased the expression of arginase I, CAT1 and CAT3 in the lung tissue of irradiated rats (P<0.05). Conclusion The results show that noninvasive measurement of eNO cannot be used as a biodosimetric indicator or predictor of radiation pneumonitis in rats. Changes in the metabolic pathway of L-arginine-NO caused by ionizing radiation in the airways are mild. L-NAME and ALC exert protective effects against whole-body irradiation of rats. The results of the seven-week assessment following thoracic irradiation with 15 Gy document that ALC is the best radioprotector among the compounds under study. The reduced expression of arginase I and arginine transporters CAT1 and CAT3 in the lung of the ALC-pretreated and irradiated rats might indicate that the compound reduces the intensity of radiation pneumonitis thereby decreasing the demands on the pulmonary availability of arginine and polyamines necessary for its healing. Key words: exhaled nitric oxide, ionizing radiation, radiation pneumonitis, radioprotection 6
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Andrea Nagy, Ph.D. 3.35 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Andrea Nagy, Ph.D. 426 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Andrea Nagy, Ph.D. 424 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Andrea Nagy, Ph.D. 1.08 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Michal Hofer, CSc. 32 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Rudolf Štětina, CSc. 151 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 72 kB