velikost textu

Úloha mitochondriálního genomu v kardioprotektivních mechanismech indukovaných adaptací na chronickou hypoxii

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:
Úloha mitochondriálního genomu v kardioprotektivních mechanismech indukovaných adaptací na chronickou hypoxii
Název v angličtině:
The role of mitochondrial genome in cardioprotection induced by the adaptation to chronic hypoxia
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Iveta Brabcová
Školitel:
RNDr. Jitka Žurmanová, Ph.D.
Oponenti:
doc. MUDr. Jan Polák, Ph.D.
MUDr. Dana Čížková, Ph.D.
Id práce:
144128
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyziologie (31-152)
Program studia:
Fyziologie živočichů (P1521)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
14. 12. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
srdce, hypoxie, kardioprotektivní mechanismy, mitochondrie
Klíčová slova v angličtině:
heart, hypoxia, cardioprotective mechanisms, mitochondria
Abstrakt:
Abstrakt Studie kardioprotektivních intervencí jsou velmi významným tématem vzhledem k tomu, že ischemická choroba srdeční je jednou z hlavních příčin morbidity a mortality v západním světě. Kardioprotekce je v buňce zprostředkovávána řadou různých signalizačních drah a mnoho z nich přímo či nepřímo ovlivňují energetický metabolismus a mitochondrie. Mitochondrie jsou významně zasaženy při ischemicko-reperfúzním poškození srdce a stávají se tak potenciálním terapeutickým cílem. Jejich role v myokardu není jen v oblasti energetické homeostázy, ale i ve zprostředkování buněčné odpovědi na snížený přísun kyslíku a regulaci apoptózy. Tato práce si kladla za cíl přispět k poznání odpovědi hypertrofovaného srdce spontánně hypertenzního potkana (SHR) a odvozeného konplastického kmene s mitochondriálním genomem normotenzního kmene Brown Norway (SHR-mtBN) na kardioprotektivní režim adaptace na chronickou normobarickou hypoxii (CNH, Fi 0.01). Adaptivní změny byly studovány na buněčné, proteinové i genové úrovni s použitím metod Real-time RT PCR, čipová analýza Biomark, Western blot, spektrofotometrická měření enzymatické aktivity a kvantitativní imunofluorescenční analýzy. Předložená práce vycházela z rozdílného kardioprotektivního fenotypu mezi kmeny SHR a SHR-mtBN, kdy po CNH byla u kmene SHR-mtBN pozorována signifikantně menší velikost infarktového ložiska. Dílčí analýzy zaměřené na mitochondriální funkci odhalily snížení mRNA exprese podjednotek 4.1 a 4.2 cytochrom c oxidázy. V analýze HIF-dependentní dráhy proteinkinázy B / glukozového transportéru /hexokinázy (Akt/GLUT/HK) bylo zjištěno, že CNH zvyšuje expresi proteinů jednotlivých komponent této dráhy o více než 50 % u obou kmenů a rozdíl mezi kmeny byl pozorován na úrovní zvýšené exprese Akt2 a aktivity HK u kmene SHR-mtBN za současné vyšší translokace GLUT4 na plazmatickou membránu. Předpokládáme též vyšší translokaci HK na membrány asociované s mitochondriemi po hypoxii u konplastického kmene. Čipová analýza 48 mRNA transkriptů odhalila změny exprese po CNH u genů asociovaných s metabolismem a oxidativním stresem u obou kmenů. U samotných SHR byl zaznamenán pokles u transkriptů lipidového metabolismu a biogenese mitochondrií, který byl u kmene SHR-mtBN kompenzován. Analýza hypoxických klastrů odhalila kandidátní geny, které by měly být zodpovědné za fenotypový rozdíl mezi kmeny projevený až po adaptaci CNH (Acer2, Cd36, Aco1, Pparg, Hmox2, Ppla2g2a, Drp, Pkce, Hk2, Sgms2, Casp3, Mfn1, Pla2g5, Cat). V oblasti adrenergní signalizace nebyly zjištěny změny na úrovni mRNA exprese v testovaných genech Adrb1, Adrb2, jejichž regulace však může probíhat posttranskripčně. Exprese genů pro adenylátcylázu Ac5 a Ac6 klesá po adaptaci u kmene SHR-mtBN stejně jako vybrané mitochondriální antioxidanty. Naproti tomu CNH více zvyšuje mRNA významného producenta reaktivních forem kyslíku MAO A u SHR. Závěrem můžeme říci, že mitochondriální genom pozitivně moduluje kardioprotektivní efekt CNH u hypertenzního potkana. Tento efekt je spojen s posílením glukózového metabolismu, modulací lipidového metabolismu a antioxidačního systému. Významnou úlohu zde může hrát pleiotropní působení Akt2 signální dráhy. Získané výsledky prohloubily charakteristiku odolnějšího konplastického kmene SHR-mtBN, a dokládají nezanedbatelnou úlohu mitochondriálního genomu v ochraně myokardu u hypertrofovaného srdce. Klíčová slova: spontánně hypertenzní potkan, srdce, mitochondrie, chronická hypoxie
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Cardiovascular intervention studies are a very important issue given that the ischaemic heart disease is one of the main mortality and morbidity causes in the Western world. Cardioprotection is mediated through a variety of signalling pathways in the cell that may directly or indirectly affect energy metabolism and mitochondria. Ischaemia-reperfusion injury of the heart significantly affect mitochondrial function revealing a potential therapeutic target. The role of mitochondria in the myocardium is not only in the field of energy homeostasis, but also in mediating the cellular response to reduced oxygen supply and in apoptosis regulation. This thesis aims to elucidate the response of the hypertrophied heart of the spontaneously hypertensive rat (SHR) and the derived conplastic strain with mitochondrial genome of normotensive Brown Norway (SHR-mtBN) to the cardioprotective regime of adaptation to chronic normobaric hypoxia (CNH, Fi 0.1). The adaptive changes were studied at the cellular, protein and gene levels using Real-time RT-PCR, Biomark Chip Analysis, Western Blot, spectrophotometric measurements of enzyme activity and quantitative immunofluorescence analyses. The present thesis was based on a different cardioprotective phenotype between SHR and SHR-mtBN strains, i.e. a significantly smaller infarct size was observed in the SHR-mtBN strain after CNH. Partial analyses focused on the mitochondrial function revealed a decrease in 4.1 and 4.2 subunits of cytochrome c oxidase mRNA expression. The subsequent analyses of HIF-dependent protein kinase B/glucose transporter/hexokinase (Akt/GLUT/HK) pathway displayed this pathway to be upregulated by more than 50% larger protein expression of the individual components after CNH in both strains. The difference between strains was observed at the level of increased Akt2 and HK activity in SHR-mtBN with simultaneous higher translocation of GLUT to sarcolemma. The data also suggest a higher HK translocation to mitochondria associated membranes after CNH in the conplastic strain. The Biomark Chip Analysis of 48 mRNA transcripts revealed expression changes after CNH in genes associated with metabolism and oxidative stress in both strains. In SHR, a decrease in lipid metabolism transcripts and in genes involved in mitochondrial biogenesis was observed that was compensated in SHR-mtBN. The analysis of hypoxic clusters data uncovered candidate genes that might be responsible for the phenotypic difference between the strains manifested up to the CNH adaptation (Acer2, Cd36, Aco1, Pparg, Hmox2, Ppl2g2a, Drp, Pk, Sgms2, Casp3, Mfn1, Pla2g5, Cat). There were no changes in the level of Adrb1 and Adrb2 mRNA expression suggesting no alterations in adrenergic signalling, however, these proteins may be regulated post-translationally. Adenylate cyclase expression (Ac5 and Ac6) decreased after CNH in SHR-mtBN as well as selected mitochondrial antioxidants. In contrast, CNH evoked an increase in MAO A mRNA expression in SHR that is a known reactive oxygen species producer. In conclusion, the mitochondrial genome positively modulates the cardioprotective effect of CNH in the hypertensive rat. This effect is associated with the enhancement of glucose metabolism, lipid metabolism and antioxidant modulation. The pleiotropic effect of the Akt2 signalling pathway can play a significant role in the observed changes. The obtained results deepened the characteristics of the more resistant, conplastic strain SHR-mtBN, demonstrating the notable role of the mitochondrial genome in myocardial protection in the hypertrophied heart. Key words: Spontaneously hypertensive rat, heart, mitochondria, chronic hypoxia
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Iveta Brabcová 3.6 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Iveta Brabcová 2.02 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Iveta Brabcová 190 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Iveta Brabcová 182 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Iveta Brabcová 855 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Jan Polák, Ph.D. 147 kB
Stáhnout Posudek oponenta MUDr. Dana Čížková, Ph.D. 517 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 112 kB