velikost textu

Metabolipidomic profiling of white adipose tissue by UPLC-MS/MS

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:
Metabolipidomic profiling of white adipose tissue by UPLC-MS/MS
Název v češtině:
Metabolipidomická analýza bílé tukové tkáně pomocí UPLC-MS/MS
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Martina Černá
Školitel:
RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D.
Oponenti:
Ing. Michaela Šiklová, Ph.D.
doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D.
Konzultant:
prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D.
Id práce:
144147
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra analytické chemie (31-230)
Program studia:
Analytická chemie (P1403)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
18. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
hmotnostní spektrometrie, metabolomika, lipidomika, lipidy, LC-MS, metabolismus, bílá tuková tkáň
Klíčová slova v angličtině:
mass spectrometry, metabolomics, lipidomics, lipids, LC-MS, metabolism, white adipose tissue
Abstrakt:
Abstrakt V současné době je obezita vážný problém [1,2]. Ačkoliv by se mohlo zdát, že jde pouze o vyšší příjem potravy oproti energetickému výdeji, jde o složitou metabolickou chorobu, která se váže na lipidový metabolismus v tukové tkáni a buněčnou signalizaci s ním spojenou [3]. Je velmi důležité porozumět biologii tukové tkáně, abychom mohli rozpoznat nové a potencionální terapeutické cíle, které by nám pomohly předcházet a léčit choroby spojené s obezitou [4]. V našem výzkumu jsme využili především analytickou techniku kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) ke studiu metabolismu tukové tkáně a rovněž jsme se zaměřili na vliv omega-3 polynenasycených mastných kyselin (PUFA) na tento metabolismus. Prováděli jsme pokusy na hlodavcích a buněčných liniích a analyzovali jsme bílou tukovou tkáň, vzorky séra/plasmy, buněk a mateřského mléka. Nejprve jsme zavedli několik metod ultraúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní detekcí (UPLC-MS/MS) k analýze acylkarnitinů (AC), aminokyselin (AmA) a dalších metabolitů. Tyto metody nám umožnily rozdělit isobarické acylkarnitiny, ačkoliv to není obvykle možné. Použití těchto metod také odhalilo několik acylkarnitinů, t.j. AC s dlouhým řetězcem, karnitin, acylkarnitiny C4 a C6, C4DC stejně tak jako aminokyseliny tyrosin, alanin, ornithin a threonin, které by mohly sloužit jako komplexní pohlavně specifické biomarkery náchylnosti k obezitě a k obezitou podmíněné inzulínové rezistenci. Navíc jsme odhalili, že příjem vysokotukové diety kojících krysích samic vede ke změnám v profilu AC a AmA v plasmě mláďat. Konkrétně jde o acetylkarnitin, AC se středně dlouhými a dlouhými řetězci a glycin, alanine, isoleucine, serin a prolin. Poté jsme se zaměřili na vzájemné interakce dvou hlavních typů buněk v tukové tkáni, adipocytů a makrofágů tukové tkáně. Naše výsledky ukázaly, že makrofágy specificky mění lipolýzu a re-esterifikaci mastných kyselin v adipocytech, přičemž tyto změny závisí na polarizačním stavu makrofágů a jsou odpovědí na suplementaci omega-3 PUFA v dietě. Dále jsme s využitím UPLC-MS/MS metabolomické metody odhalili, že se prozánětlivé M1 a protizánětlivé M2 makrofágy chovají rozdílně. V další části dizertační práce jsme zkoumali lipidové mediátory, které vznikají v tukové tkáni. Zjistili jsme původ lipidového mediátoru protektinu D1. Také jsme stanovili hladiny několika dalších lipidových mediátorů v různých buněčných typech tukové tkáně a ukázali jsme jejich vzájemné působení. Navíc jsme doložili schopnost omega-3 PUFA snížit zánět v tukové tkáni. Následně jsem se zaměřili na větvené estery oxidovaných mastných kyselin (FAHFA) lipidové molekuly, které rovněž ovlivňují metabolismus tukové tkáně. Popsali jsme novou sloučeninu z této lipidové třídy, t.j. ester kyseliny dokosahexaenové a hydroxylinolové (DHAHLA), pomocí fragmentačních schémat a detekovali jsme několik jejích izomerů v myší plasmě. Poté jsme ukázali, že jsou adipocyty a makrofágy schopné vytvořit 13-DHAHLA a dokázali jsme její protizánětlivé účinky. Následně jsme jako první odhalili výskyt 13-DHAHLA v mateřském mléce, ale pouze ve vzorcích od matek, které během těhotenství užívaly omega-3 PUFA suplementaci. Naše výsledky rovněž naznačují, že se molekuly FAHFA z mateřského mléka mohou dostat do oběhu novorozence a tak pozitivně ovlivnit jeho metabolismus. Závěrem lze řící, že jsme s využitím velmi citlivé techniky UPLC-MS/MS rozšířili naše znalosti o metabolismu tukové tkáně. Konkrétně jsme se zabývali vzájemnou interakcí mezi hlavními složkami tukové tkáně a analyzovali jsme různé metabolity (např. acylkarnitiny, lipidové mediatory, FAHFA sloučeniny) v různorodých vzorcích, které tento metabolismus ovlivňují.
Abstract v angličtině:
Abstract Obesity is a serious problem in society today [1,2]. It might seems to have been caused simply by excess consumption of food compared to energy expenditure but obesity is actually a complex metabolic disorder centred on adipose lipid metabolism and cellular signalling systems linked to it [3]. Understanding the biology of adipose tissue (AT) is very important for the identification of novel and potential therapeutic targets in order to prevent and treat obesity-related disorders [4]. We utilized analytical approach liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS) to study adipose tissue metabolism. Also, we were especially interested in the effect of omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) on that metabolism. Rodent and cell line experiments were performed and analyses were done of white adipose tissue (WAT), serum/plasma samples or cells as well as milk samples from mothers. At first, we established several ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) methods for analysis of acylcarnitines (AC), amino acids (AmA) and other metabolites. Importantly, these methods were able to distinguish isobaric species of AC which is not usually possible. Using these approaches we uncovered several acylcarnitines, i.e. long chain AC, carnitine, acylcarnitine C4 and C6, C4DC, as well as amino acids tyrosine, alanine, ornithine and threonine that could serve as complex, gender-specific biomarkers of propensity to obesity and partially as a biomarker of obesity-associated insulin resistance. It was discovered that maternal intake of a cafeteria diet during lactation in rats alters in the plasma profile of AC and AmA. Specifically, it was noticeable in acetylcarnitine and medium- and long-chain AC, as well as glycine, alanine, isoleucine, serine and proline, in the offspring. Second, we focused on mutual interaction between two main cell types of adipose tissue, adipocytes and adipose tissue macrophages. Our results showed that macrophages modulate lipolysis and fatty acid re-esterification in adipocytes while their modulation depends on polarization states of macrophages and responses to dietary omega-3 PUFA supplementation. Then UPLC-MS/MS metabolomic method revealed that inflammatory M1 and anti-inflammatory M2 macrophages act differently. This thesis also explores lipid mediators synthesized in adipose tissue. As a result, the origin of lipid mediator protectin D1 was discovered. Also, levels of several lipid mediators in different cell types of WAT were determined and showed interplay between them. Moreover, we documented the omega-3 PUFA´s ability to lower the inflammation in WAT. Later on, we concentrated on branched fatty acid hydroxy fatty acids (FAHFA) lipid molecules that influence WAT metabolism as well. We identified a novel compound of FAHFA lipid class, docosahexaenoic acid hydroxylinoleic acid (DHAHLA), by its fragmentation scheme and detected several DHAHLA´s isomers in murine serum. We then demonstrated that adipocytes and macrophages are able to synthetize 13-DHAHLA and we proved its anti-inflammatory and pro-resolving properties. Subsequently, we found 13-DHAHLA in human breast milk for the first time but only in samples from mothers who were supplemented with omega-3 PUFA during pregnancy. It is also important to indicate that FAHFA from breast milk reach a newborn’s circulation and thus potentially positively influence its metabolism. In summary, we used very sensitive UPLC-MS/MS methodology to broaden our knowledge on adipose tissue metabolism. Specifically, we focused on mutual interaction between main components of adipose tissue and we analysed different metabolites (e.g. acylcarnitines, lipid mediators, FAHFA compounds) that influence adipose tissue metabolism in various samples.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Martina Černá 5.15 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Martina Černá 6.8 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Martina Černá 367 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Martina Černá 363 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Martina Černá 438 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Michaela Šiklová, Ph.D. 126 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Tomáš Čajka, Ph.D. 99 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.14 MB