velikost textu

Vliv maternálního diabetu na embryonální vývoj srdce a fetální programování

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:
Vliv maternálního diabetu na embryonální vývoj srdce a fetální programování
Název v angličtině:
The effect of maternal diabetes on embryonic cardiovascular development and fetal programing
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Radka Čerychová
Školitel:
RNDr. Gabriela Pavlínková, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Olga Nováková, CSc.
RNDr. Jan Neckář, Ph.D.
Id práce:
117155
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
15. 5. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
diabetes mellitus, diabetická embryopatie, vrozené vývojové vady srdce, fetální programování, HIF-1
Klíčová slova v angličtině:
diabetes mellitus, diabetic embryopathy, congenital cardiac defects, fetal programing, HIF-1
Abstrakt:
Abstrakt Maternální diabetes negativně ovlivňuje embryonální vývoj a je spojen se zvýšeným rizikem vzniku vrozených vývojových vad. Vedle přímé teratogenicity dochází v diabetickém intrauterinním prostředí k tzv. procesu fetálního programování, který zvyšuje u dospělých potomků predispozice ke kardiovaskulárním chorobám, obezitě a onemocnění diabetes mellitus. Molekulární mechanismy embryonálních a fetálních odpovědí na maternální diabetické prostředí stále nejsou plně objasněny. Na myším modelu jsme ukázali, že maternální diabetes ovlivňuje expresi genů v srdcích vyvíjejících se embryí. Největší změny v expresi 11 vybraných genů byly detekovány v období souvisejícím s dokončováním septace, expanzí myokardu a zvýšením embryonální produkce inzulinu. Tyto geny jsou spojovány s procesem epitelo- mezenchymové tranzice, klíčového procesu ve vývoji srdce. Pomocí imunohistochemické analýzy jsme v srdcích embryí, které byly vystaveny maternálnímu diabetu, v kritickém stádiu kardiovaskulárního vývoje detekovali zvýšení hypoxie, čemuž odpovídalo navýšení exprese hypoxií indukovaného faktoru 1α (HIF-1α) a vaskulárního endotelového růstového faktoru A. Na základě výsledků ukazujících zapojení signální dráhy HIF-1 v rozvoji diabetické embryopatie byl pro studium vlivu maternálního diabetu na funkci srdce dospělých potomků zvolen myší model maternálního diabetu v kombinaci s heterozygotní globální delecí genu Hif1a (Hif1a+/-). Echokardiografické analýzy ukázaly, že Hif1a+/- potomci diabetiček mají ve věku 12 týdnů významně zhoršenou funkci srdce. Pomocí RNA-sekvenování transkriptomu levých srdečních komor jsme ukázali, že Hif1a+/- potomci diabetiček mají významné změny v expresi genů kódujících proteiny spojené s vývojovými procesy, metabolismem, apoptózou a fyziologií krevních cév. Změny v imunitních a zánětlivých procesech byly detekovány jak u mutantních, tak i u nemutantních potomků diabetických myší. Imunohistochemické analýzy levé srdeční komory ukázaly, že kombinace genotypu Hif1a+/- a maternálního diabetu je zodpověná za narušenou infiltraci makrofágů, zvýšené množství pokročilých produktů glykace a změny ve velkých koronárních cévách. Ukázali jsme, že maternální diabetes ovlivňuje expresi genů v srdci v průběhu embryonálního vývoje, a také, že jedinci, kteří byli vystaveni diabetickému intrauterinnímu prostředí, mají v dospělosti zhoršenou srdeční funkci a významné změny v transkriptomu levé komory. Zároveň naše výsledky ukazují negativní vliv kombinace vývoje v diabetickém prostředí a mutace genu Hif1a na rozvoj kardiovaskulárních chorob v dospělosti.
Abstract v angličtině:
Abstract Maternal diabetes mellitus negatively affects embryonic development and increases the risk for congenital malformations. Besides direct teratogenicity, diabetic intrauterine milieu can predispose an individual to chronic diseases later in life, including cardiovascular diseases, obesity, and diabetes mellitus, in a process termed fetal programing. Molecular mechanisms of embryonic and fetal responses to maternal diabetes are still not fully elucidated. Using mouse model, we show that maternal diabetes induces gene expression changes in the hearts of developing embryos. The most significant changes in the expression of 11 selected genes were detected at the developmental stage associated with completion of cardiac septation, myocardial mass expansion, and increased insulin production in the embryonic pancreas. These affected genes encode products involved in the epithelial-to-mesenchymal transition, a crucial process in heart development. Using immunohistochemistry, we detected increased hypoxia in the diabetes-exposed hearts at the critical stage of cardiac development. Correspondingly to increased hypoxia, the expression of hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α) and vascular endothelial growth factor A was increased in the heart of diabetes-exposed embryos. Based on our results indicating the involvement of HIF-1-regulated pathways in diabetic embryopathy, we investigated the combinatorial effects of Hif1a mutation and maternal diabetes exposure on the heart of the offspring of diabetic pregnancy. We analyzed the diabetes-exposed adult offspring with heterozygous deletion of Hif1a (Hif1a+/-). Echocardiographic analyses showed impaired heart function in the 12 weeks old Hif1a+/- offspring of diabetic pregnancy. Transcriptome profiling by RNA-Sequencing showed significant changes associated with development, metabolism, apoptosis and blood vessel physiology in the diabetes-exposed Hif1a+/- offspring compared to diabetes-exposed wild-type mice. In contrast, immune system processes and inflammatory responses were affected in both Hif1a+/- and wild-type offspring of diabetic mothers. Immunohistochemical analyses showed that the combination of Hif1a+/- genotype and maternal diabetes leads to impaired macrophage infiltration, increased advanced glycation end products accumulation and changes in the large coronary vessels. In summary, our results show that maternal diabetes affects gene expression in the developing heart, and that the adult offspring of diabetic pregnancy have impaired heart function and significant changes in the transcriptome of the left ventricle. Additionally, we show a negative role of the combination of maternal diabetes exposure and Hif1a gene mutation in the development of cardiovascular diseases in the adult offspring.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Radka Čerychová 5.04 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Radka Čerychová 169 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Radka Čerychová 170 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Radka Čerychová 420 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Olga Nováková, CSc. 709 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Neckář, Ph.D. 542 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 172 kB
Stáhnout Errata Mgr. Radka Čerychová 333 kB