velikost textu

The cell cycle and differentiation of haematopoietic stem and progenitor cells.

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:
The cell cycle and differentiation of haematopoietic stem and progenitor cells.
Název v češtině:
Buněčný cyklus a diferenciace krvetvorných kmenových a progenitorových buněk.
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Petr Páral
Školitel:
RNDr. Luděk Šefc, CSc.
Oponenti:
Mgr. Monika Horváthová, Ph.D.
Mgr. Juraj Kokavec
Konzultant:
prof. MUDr. Emanuel Nečas, DrSc.
Id práce:
153598
Fakulta:
1. lékařská fakulta (1.LF)
Pracoviště:
Ústav patologické fyziologie 1. LF UK v Praze (11-00180)
Program studia:
Fyziologie a patofyziologie člověka (P5106)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
26. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
krvetvorba, kmenové buňky, progenitorové buňky, buněčný cyklus, diferenciace, erytropoéza
Klíčová slova v angličtině:
haematopoiesis, stem cells, progenitor cells, cell cycle, differentiation, erythropoiesis
Abstrakt:
Abstrakt Krvetvorné kmenové a progenitorové buňky jsou nezbytné pro celoživotní produkci krevních buněk. Analyzovali jsme buněčný cyklus a intenzitu produkce těchto buněk v myší krvetvorné tkáni. Značení buněk syntetizujících DNA dvěma tymidinovými analogy, optimalizované pro in vivo použití, umožnilo stanovit rychlost, s jakou buňky vstupují do G2-fáze buněčného cyklu, výpočet délky trvání S-fáze a průměrné délky buněčného cyklu v Sca-1+ a Sca-1- subtypech krvetvorných kmenových a progenitorových buněk. Diploidní buňky, které byly označeny v průběhu S-fáze předchozího buněčného cyklu, byly využity pro stanovení rychlosti, se kterou tyto buňky vstupují do G1-fáze buněčného cyklu. Tyto naše analýzy ukázaly významný rozdíl v sebeobnovném a diferenciačním charakteru buněčného dělení Sca-1+ a Sca-1- buněk. Po rozdělení Sca-1+ buněk asi polovina nově vzniklých buněk ztratila Sca-1, což odpovídá asymetrickému dělení. Oproti tomu, Sca-1- buňky se dělily sebeobnovným symetrickým dělením. Tyto nové údaje nám dále umožnily odhadnout rychlosti buněčných produkcí v Sca-1+ buňkách a v 3 subtypech Sca-1- buněk. V druhé části studie jsme se zaměřili na erytroidní diferenciaci kmenových a progenitorových buněk. Zavedli jsme nový způsob identifikace erytroidních progenitorů a prekurzorů v kostní dřeni a sledování průběhu jejich diferenciace. Tyto analýzy jsou založeny na měnící se expresi dvou povrchových znaků, c-Kit (receptor pro stem cell factor) a CD71 (transferinový receptor 1) na buňkách kostní dřeně, které byly zbaveny granulocytů, monocytů, lymfocytů a Sca-1+ buněk. V buňkách vyznačujících se vysokou expresí c-Kit jsme prokázali časné erytroidní progenitory schopné tvořit kolonie BFU-E a CFU-E. Tato schopnost byla silně snížena v c-Kit+ buňkách s nejvyšší expresí CD71. Na buňky obsahující BFU-E a CFU-E erytroidní progenitory navazuje stadium proerytroblastu, které stále intenzivně exprimuje c-Kit při současné vysoké expresi CD71. Analýzou buněčného cyklu bylo zjištěno, že následná diferenciace proerytroblastů do bazofilních erytroblastů se odehrává v průběhu jediného buněčného cyklu a to převážně v jeho S-fázi. V průběhu této S-fáze buňky udržují vysokou expresi CD71, rychle ztrácejí c-Kit receptor a zvyšují expresi erytroidního znaku Ter119. Metodika dvojitého značení buněk syntetizujících DNA pomocí EdU a BrdU, společně se zastavením buněk v stadiu metafáze kolchicinem, umožnily jedinečný náhled do dynamiky proliferace a diferenciace časných progenitorů a prekurzorů červených krvinek.
Abstract v angličtině:
Abstract Haematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) are crucial for lifelong blood cell production. We analysed the cell cycle and cell production rate in HSPCs in murine haematopoiesis. The labelling of DNA-synthesizing cells by two thymidine analogues, optimized for in-vivo use, enabled the determination of the cell cycle flow rate into the G2-phase, the duration of the S-phase and the average cell cycle time in Sca-1+ and Sca-1- HSPCs. The determination of cells with 2n DNA content and labelled during the preceding S-phase was used to establish the cell flow rates in the G1-phase. Our measurements revealed a significant difference in how Sca-1+ and Sca-1- HSPCs self-renew and differentiate. The division of Sca-1+ progenitors led to the loss of the Sca-1 marker in about half of newly produced cells, corresponding to asymmetric cell division. In contrast both Sca-1- progenitors, arising from mitotic cell division, entered a new round of the cell cycle. This corresponds to symmetric self-renewing cell division. The novel data also enabled us to estimate the cell production rates in the Sca-1+ and in three subtypes of Sca-1- HSPCs. We focused on adult murine erythroid differentiation in the next part of our study. We introduced an original flow cytometry approach for identifying and studying erythroid progenitor and precursor cells. This approach is based on the changing expression of two cell surface markers, c-Kit (receptor for stem cell factor) and CD71 (transferrin receptor 1) in bone marrow cells deprived of granulocytes, monocytes, lymphocytes and Sca-1+ cells. We identified the early erythroid progenitor cells with BFU-E and CFU-E potentials within the cell population highly expressing c-Kit. The potential to give rise to BFU-E and CFU-E colonies was lost in the cells highly expressing CD71. Subsequently, erythroid differentiation progressed into the proerythroblasts which expressed c-Kit at a high level. Analysis of the cell cycle revealed that the differentiation of proerythroblasts into basophilic erythroblasts occurs in the course of a single cell cycle, in fact predominantly in the S-phase. During this S-phase, cells maintain the high expression of CD71 but rapidly lose the c-Kit marker and express the erythroid marker Ter119. The dual EdU-BrdU sequential labelling of DNA synthesizing cells, together with the metaphase block induced by colchicine, provide us with unique insights into the dynamics of cell proliferation and differentiation events in early erythroid cells.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Petr Páral 4.64 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Petr Páral 4.07 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Petr Páral 512 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Petr Páral 505 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Petr Páral 2.6 MB
Stáhnout Posudek vedoucího RNDr. Luděk Šefc, CSc. 2.02 MB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Monika Horváthová, Ph.D. 239 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Juraj Kokavec 98 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. MUDr. Bohuslav Ošťádal, DrSc. 2.43 MB