velikost textu

Metabolismus proteinů a aminokyselin u proteokatabolických stavů – vliv metabolitů leucinu

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:
Metabolismus proteinů a aminokyselin u proteokatabolických stavů – vliv metabolitů leucinu
Název v angličtině:
Protein and amino acid metabolism in protein catabolic states – effect of leucine metabolites
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
PharmDr. Miroslav Kovařík, Ph.D.
Vedoucí:
prof. MUDr. Milan Holeček, DrSc.
Oponenti:
prof. Dr. Hassan Farghali, DrSc.
doc. MUDr. Pavol Hlúbik, CSc.
Id práce:
139374
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra farmakologie a toxikologie (16-16170)
Program studia:
Farmacie (M5206)
Obor studia:
Farmacie (FAR)
Přidělovaný titul:
PharmDr.
Datum obhajoby:
17. 2. 2012
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
SOUHRN Proteokatabolismus a ztráta svalové hmoty jsou základními znaky charakterizujícími komplexní metabolický syndrom, zvaný kachexie. Ta je závažnou komplikací celé řady onemocnění, na jejichž patogenezi se často podílí systémová zánětová odpověď a endotoxemie. Aminokyseliny s rozvětveným řetězcem (leucin, isoleucin a valin) nejsou pouze významným substrátem pro tvorbu bílkovin, ale podílejí se také na regulaci metabolismu bílkovin, biosyntézy a sekrece inzulínu a slouží jako zdroj aminoskupiny při tvorbě alaninu a glutaminu ve svalu. Proteoanabolickou aktivitu vykazují kromě leucinu také některé jeho metabolity, kyselina α-ketoisokapronová (KIC) a ϐ-hydroxy-ϐ-methylbutyrát (HMB), a tudíž některé ze známých účinků leucinu mohou být navozeny těmito metabolity. V poslední době je pozornost zaměřena na HMB, užívaný jako potravní doplněk pro sportovce, ale zkoumaný také pro své potenciální využití v terapii kachexie. Cílem našich experimentů bylo: 1) studium vlivu endotoxinu na metabolismus bílkovin a aminokyselin u různých typů kosterního svalu a dávkové závislosti těchto změn; 2) posouzení vlivu vybraných metabolitů leucinu (KIC a HMB) na metabolismus bílkovin a aminokyselin – u různých typů kosterních svalů; za podmínek in vitro a in vivo; u zdravých potkanů a v proteokatabolických podmínkách. Pokusy byly provedeny na potkanech kmene Wistar. S cílem posoudit rozdíly v účincích na svaly lišící se ve složení svalových vláken jsme použili m. soleus (SOL), sval tvořený převážně z vláken typu I (pomalých, červených vláken), a m. extensor digitorum longus (EDL), sval složený převážně z vláken typu II (rychlých, bílých vláken). Jako hlavní parametry metabolismu bílkovin sloužily celková a myofibrilární proteolýza, proteosyntéza, oxidace leucinu, proteolytická aktivita proteazomu či katepsinů B a L a exprese α-podjednotek proteazomu. Aplikace endotoxinu navodila proteokatabolismus v kosterním svalu zvýšením proteolýzy, a to zejména stimulací proteolytické aktivity proteazomu. Vůči účinku endotoxinu byl více senzitivní EDL než SOL. Proteolytická aktivita proteazomu byla stimulována nejen ve svalu, ale i v dalších tkáních. Jako nejvhodnější k vyvolání proteokatabolismu ve svalu byla stanovena dávka 5 mg endotoxinu/kg tělesné hmotnosti. Nebyl prokázán vliv KIC na námi sledované parametry metabolismu proteinů u zdravých ani septických zvířat. Podání zdravým potkanům vedlo k poklesu celotělového obratu proteinů (pokles proteosyntézy i proteolýzy) a proteolytické aktivity proteazomu v kosterním svalu; podání septickým zvířatům mírnilo nárůst proteolýzy v kosterním svalu a proteolytickou aktivitu proteazomu. Výraznější pokles hodnot většiny parametrů degradace proteinů byl pozorován u EDL, naproti tomu myofibrilární proteolýza klesla výrazněji u SOL. Tyto výsledky ukazují na příznivý vliv HMB na metabolismus bílkovin kosterního svalu u potkana v proteokatabolickém stavu indukovaném aplikací endotoxinu.
Abstract v angličtině:
SUMMARY Protein catabolism and muscle wasting are basic features characterizing the complex metabolic syndrome, called cachexia, which is a severe complication of many diseases, in whose pathogenesis are often participant the systemic inflammatory response and endotoxemia. Branched-chain amino acids (leucine, isoleucine and valine) are not only an important substrate for protein synthesis, but they are also involved in the regulation of protein metabolism, insulin synthesis and secretion, and serve as the source of amino group in the alanine and glutamine formation in the muscle. Not only leucine but also some of its metabolites, α- ketoisocaproic acid (KIC) and ϐ-hydroxy-ϐ-methylbutyrate (HMB), have protein anabolic activity and thus some of leucine effects could be induced by these metabolites. In the last years there is paid attention to the HMB, which is used as a supplement for athletes and tested for its potential use in cachexia treatment. The aim of our experiments was to study: 1) endotoxin-induced effect on metabolism of proteins and amino acids in different types of skeletal muscle and the dose dependence of these changes; 2) effects of selected leucine metabolites (KIC and HMB) on the metabolism of proteins and amino acids – in different types of skeletal muscle; under in vivo and in vitro conditions; in healthy rats and in the endotoxin model of sepsis. The Wistar rats were used in our experiments. We used two types of skeletal muscles with the aim of assessment of differences in effects on muscles varying in muscle fibre composition – m. soleus (SOL) composed mostly of type I (slow-twitch, red) fibres and m. extensor digitorum longus (EDL) composed mostly of type II (fast-twitch, white) fibres. As the main parameters of protein metabolism we used the total and myofibrillar proteolysis, protein synthesis, leucine oxidation, proteolytic activity of proteasome and cathepsins B and L and proteasome α-subunits expression. The endotoxin application induced the protein catabolism in skeletal muscle due to the increase in proteolysis and it was especially caused by proteasome proteolytic activity stimulation. EDL was more sensitive against the endotoxin effect than SOL. The proteasome proteolytic activity was stimulated not only in the skeletal muscle, but also in other tissues. The dose 5 mg of endotoxin/kg of body weight was the most suitable for protein catabolism development in skeletal muscle. We have not demonstrated the effect of KIC on the measured parameters of protein metabolism in healthy and septic animals. HMB treatment of healthy rats lead to the decrease in the whole-body protein turnover and the proteasome proteolytic activity in skeletal muscle; treatment of septic rats attenuated the increase in skeletal muscle protein degradation and proteasome proteolytic activity. More intensive decline of values of the most parameters of protein degradation was observed in EDL; on the other hand the myofibrillar proteolysis decreased more dramatically in SOL. These results demonstrate the positive effect of HMB on rat skeletal muscle protein metabolism in protein catabolic state induced by endotoxin treatment.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce PharmDr. Miroslav Kovařík, Ph.D. 3.93 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce PharmDr. Miroslav Kovařík, Ph.D. 88 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky PharmDr. Miroslav Kovařík, Ph.D. 13 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Dr. Hassan Farghali, DrSc. 34 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Pavol Hlúbik, CSc. 43 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Doc. PharmDr. František Trejtnar, CSc. 269 kB