velikost textu

Anthelmintic and other xenobiotic biotransformation in helminths and its contribution to resistance development

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:
Anthelmintic and other xenobiotic biotransformation in helminths and its contribution to resistance development
Název v češtině:
Biotransformace anthelmintik a jiných cizorodých látek u helmintů a její přispění k rozvoji resistence
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Lukáš Prchal
Školitel:
Doc. Ing. Barbora Szotáková, Ph.D.
Oponenti:
doc. RNDr. Ivan Hrdý, Ph.D.
PharmDr. Radim Kučera, Ph.D.
Konzultant:
MVDr. Lenka Lecová, Ph.D.
Id práce:
132308
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra biochemických věd (16-16160)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
Patobiochemie a xenobiochemie (DPX4)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
30. 11. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT Univerzita Karlova, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra biochemických věd Kandidát Mgr. Lukáš Prchal Školitel prof. Ing. Barbora Szotáková, Ph.D. Název disertační práce Biotransformace anthelmintik a jiných cizorodých látek u helmintů a její přispění k rozvoji resistence Parazitičtí helminti jako jsou tasemnice, motolice nebo oblí červi představují hrozbu pro hospodářská, domácí i volně žijící zvířata. Způsobují jim značné zdravotní problémy a chovatelům působí ekonomické ztráty kvůli poklesu produkce a nákladům na léčbu. Léčba veterinárními anthelmintiky je základní metodou boje proti helmintózám. Ovšem dlouhodobé používání anthelmintik vedlo k vývoji lékové rezistence helmintů. Největším problémem je pak rostoucí výskyt multirezistentních kmenů u řady druhů helmintů. Výzkum mechanismů lékové rezistence helmintů se tak stal velmi aktuálním směrem vědeckého výzkumu. Zvýšená biotransformace anthelmintik, urychlení jejich transportu z těl helmintů či kontakt nižších vývojových stádií helmintů s anthelmintiky v životním prostředí jsou jedny z možných mechanismů přispívajících ke snížení účinnosti farmakoterapie a k rozvoji rezistence. Předložená disertační práce se zaměřuje na studium těchto mechanismů u tří druhů helmintů. Při analýzách léčiv a jejich metabolitů bylo využíváno vysoce účinné kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií. Při studiích na vlasovce slézové (Haemonchus contortus) jsme se zaměřili na rozdíly ve schopnosti metabolizovat a transportovat léčivo flubendazol u citlivých a rezistentních kmenů. Dále jsme zkoumali metabolismus benzimidazolových anthelmintik a aktivity enzymů, které se účastní metabolismu léčiv a jiných xenobiotik, u tasemnice ovčí (Moniezia expansa) a u velké jaterní motolice (Fascioloides magna). V další části práce byly měřeny hladiny albendazolu a jeho metabolitů v ovčím trusu a jejich vztah k rozvoji helminthorezistence. Dílčím úkolem bylo také zpracování dostupných znalostí o novém aminoacetonitrilovém anthelmintiku monepantelu do souhrnného článku. Výsledky studií provedených na vlasovkách ukazují, že flubendazol do vlasovek prochází pasivní difúzí a není substrátem žádného transportního proteinu. Vlasovky jsou schopny biotransformovat flubendazol i řadu modelových xenobiotik. Oproti citlivému kmeni vlasovky, kmen multirezistentní má vyšší enzymové aktivity a vytváří více metabolitů, což se může podílet na vzniku rezistence. Ve studiích na tasemnici ovčí a velké motolici jaterní bylo zjištěno, že oba druhy helmintů byly schopny redukovat karbonylovou skupinu u mebendazolu a flubendazolu a oxidovat albendazol na sulfoxid, ale nebyly nalezeny žádné konjugáty těchto léčiv. Tasemnice byla schopná oxidovat sulfoxid dále na sulfon. Tato reakce u motolice chyběla a stejně tak nedocházelo k obdobné oxidaci triklabendazolu dříve popsané u motolice jaterní Fasciola hepatica. Farmakokinetická studie albendazolu u ovcí ukázala, že koncentrace albendazolu a jeho aktivního metabolitu v trusu dosahovaly hodnot, které jsou ovocidní i larvicidní pro vlasovky. Preinkubace vajíček a larev vlasovek se subletálními dávkami albendazolu nezvyšovala rezistenci dospělců na albendazol. Dosažené výsledky přispěly k lepšímu pochopení mechanismů, kterými se helminti chrání před anthelmintiky a dalšími xenobiotiky. Tyto znalosti budou moci být použity pro předcházení vzniku lékových rezistencí helmintů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Biochemical Sciences Candidate Mgr. Lukáš Prchal Supervisor prof. Ing. Barbora Szotáková, Ph.D. Title of Doctoral Thesis Anthelmintic and other xenobiotic biotransformation in helminths and its contribution to resistance development Parasitic helminths such as tapeworms, flukes or nematodes pose a threat for domestic, farm and wild living animals. Helminths cause significant health problems in animals. Moreover, they cause economical losses to farmers due to production decrease and treatment costs. The treatment with veterinary anthelmintics is still a basic method to fight off helminth infections. However, the long-term use of anthelmintics caused an emergence of resistance to anthelmintics. The increasing incidence of multiresistant strains of many helminth species is the greatest problem. Therefore, research of drug resistance mechanisms became an actual field of study. Increased biotransformation of anthelmintics, transport out of parasite bodies and contact of lower developmental stages with anthelmintics in the environment are some of possible mechanisms that lead to decrease of anthelmintic therapy effectivity and resistance development. The presented thesis focuses on the study of these mechanisms in three helminth species. High performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry was used in drug and their metabolite analysis. In a barber’s pole worm (Haemonchus contortus) study, we focused on differences in metabolism and transport of a drug flubendazole in resistant and susceptible strains. We studied metabolism of benzimidazole anthelmintics and activities of xenobiotic-metabolising enzymes in a sheep tapeworm (Moniezia expansa) and a giant liver fluke (Fascioloides magna) as well. Another part of the thesis was focused on measurement of albendazol and its metabolites levels in sheep faeces and relationship to helminth resistance development. Summarising the knowledge about novel aminoacetonitrile anthelmintic monepantel to a review article was another partial task. The results of H. contortus studies show that flubendazole gets to H. contortus bodies via passive diffusion. Flubendazole appears not to be a substrate of any transport protein. H. contortus is able to biotransform flubendazole and many other model xenobiotics. Multiresistant strain creates more metabolites and has higher enzyme activities compared to susceptible one. These differences might participate in resistance development to other drugs. Studies with a sheep tapeworm and a giant liver fluke determine both helminth species are able to reduce carbonyl group of mebendazole or flubendazole and both are able to oxidise albendazole to sulphoxide. However, no conjugates of studied drugs were found. M. expansa is able to oxidise albendazole sulphoxide to sulphone. This reaction is not present in the fluke and neither oxidation of triclabendazole documented in liver fluke Fasciola hepatica is present. The pharmacokinetic study of albendazole in sheep shows the concentrations of albendazole and its active metabolite in faeces are ovicidal and larvicidal for H. contortus. Preincubation of eggs and larvae of H. contortus with sublethal doses of albendazole did not increase resistance of adults to albendazole. Obtained results contribute to better understanding of mechanisms that helminths use to protect themselves against anthelmintics and other xenobiotics. This knowledge could be used to prevent further spread and emergence of resistance.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Lukáš Prchal 2.1 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Lukáš Prchal 41.97 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Lukáš Prchal 197 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Lukáš Prchal 196 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Doc. Ing. Barbora Szotáková, Ph.D. 454 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Ivan Hrdý, Ph.D. 582 kB
Stáhnout Posudek oponenta PharmDr. Radim Kučera, Ph.D. 455 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D. 209 kB