velikost textu

Synchronization of circadian clock in rat during ontogenesis and in adulthood

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:
Synchronization of circadian clock in rat during ontogenesis and in adulthood
Název v češtině:
Synchronizace cirkadiánních hodin potkana během ontogeneze a v dospělosti
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Lucie Olejníková
Školitel:
PharmDr. Alena Sumová, DSc.
Oponenti:
prof. MUDr. Romana Šlamberová, Ph.D.
Doc. MUDr. Jan Mareš, CSc.
Id práce:
154296
Fakulta:
2. lékařská fakulta (2.LF)
Pracoviště:
Ostatní pracoviště (13-999)
Program studia:
Neurovědy (P5108)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
21. 5. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT Cirkadiánní systém řídí behaviorální a fyziologické procesy u většiny organismů, tak aby byly seřízeny s vnějším podmínkami s periodou přibližně 24 hodin. Tento systém vznikl jako evoluční adaptace umožňující předvídat periodické změny prostředí na Zemi. U savců se cirkadiánní systém skládá z centrálního oscilátoru v suprachiasmatických jádrech (SCN) hypotalamu a oscilátorů v periferních orgánech a tkáních a na molekulární úrovni je řízen mechanismem rytmické exprese tzv. hodinových genů. Ontogeneze cirkadiánního systému je postupný proces a nejdůležitějšími změnami prochází během pozdní embryonální a rané postnatální fáze života. Na synchronizaci cirkadiánních hodin během časné ontogeneze se pravděpodobně podílí mnoho behaviorálních, hormonálních a metabolických signálů zprostředkovaných matkou. Přesné mechanismy mateřské synchronizace nejsou dosud plně objasněny. Cílem této práce bylo studium vývoje cirkadiánních hodin a jejich synchronizace prostřednictvím mateřských signálů u dvou modelových kmenů potkana - Wistar a spontánně hypertenzního potkana (SHR). Popsali jsme ontogenetický vývoj cirkadiánních hodin v tlustém střevě mláďat potkana kmene Wistar od embryonálního věku až do odstavu. Naše výsledky naznačují možný molekulární mechanismus synchronizace hodin v tlustém střevě mláďat prostřednictvím kojení a ukazují vývojový přechod od mateřské synchronizace k synchronizaci na matce nezávislé. Zjistili jsme, že vývoj hodin v tlustém střevě dosáhne úrovně funkčního stavu dospělých jedinců ve dvacátý den po narození. Dále jsme porovnali vývoj cirkadiánního systému u potkanů Wistar a SHR a odhalili významné rozdíly v dynamice vývoje cirkadiánních hodin u kmene SHR a jeho odlišnou citlivost na změny v příjmu potravy matky. V SCN a játrech SHR byl opožděn vývoj amplitudy exprese kanonického hodinového genu Bmal1. Také jsme zjistili významné rozdíly v chování matek SHR a Wistar, s méně intenzivní mateřskou péčí u matek SHR, což může být faktorem přispívajícím k atypickému vývoji cirkadiánních hodin u tohoto kmene. Abychom tuto hypotézu potvrdili, provedli jsme řadu tzv. cross-fostering experimentů. Zjistili jsme, že rozdílná péče poskytovaná SHR matkou negativně ovlivnila synchronizaci centrálních hodin u mláďat potkana Wistar. Mateřská péče poskytovaná Wistar matkou mláďatům SHR naopak zlepšila rytmy řízené SCN a zlepšila synchronizaci s vnějším prostředím u těchto zvířat v dospělosti. Mnohem výrazněji než centrální hodiny ovlivnila péče matky jiného kmene synchronizaci hodin v játrech a tlustém střevě. Pokud byla mláďata vychovávaná náhradní matkou stejného kmene, tento efekt jsme nepozorovali. V dalším experimentu jsme testovali vliv každodenního vystavení matek stresu zároveň s mírným stresem způsobeným manipulací mláďat. Tato kombinace zvýšila hladiny glukokortikoidů v krvi mláďat potkana Wistar a způsobila fázový posun v rytmu exprese genu Bmal1 v jejich SCN. Tento efekt byl zcela vyrušen podáním antagonisty glukokortikoidních receptorů. U mláďat SHR už samotné stresování matek způsobilo fázový posun v rytmu exprese genu Bmal1 v SCN, tento účinek však pravděpodobně nebyl zprostředkován pouze glukokortikoidy.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT The circadian system temporally controls behavioral and physiological processes in most organisms so that they change during the day and night with a period of about 24 h. It is an evolutionary adaptation to anticipate periodic changes in environment on the Earth. In mammals, the circadian system consists of the central pacemaker in the suprachiasmatic nuclei (SCN) of hypothalamus and of oscillators located in numerous peripheral organs and tissues. At the molecular level, the circadian clock is based on the rhythmic expression of so called clock genes. The ontogenetic development of the circadian system is a gradual process and the most important changes undergo during the late embryonic and early postnatal stage. Many behavioral, hormonal and metabolic signals provided by the mother are considered to be involved in circadian clock synchronization during early ontogenesis. The mechanisms of the entrainment are not fully known yet. The aim of this thesis was to study the development of the circadian clock and its entrainment via maternal signals and to compare the development of circadian rhythms in two model rat strains – Wistar rat and spontaneously hypertensive rat (SHR). Firstly, we described the ontogenetic maturation of the Wistar rat circadian clock in the colon from the fetal stage until weaning. Our findings suggest a molecular mechanism of how the colonic clock is entrained by maternal breast-feeding and propose a developmental switch from the maternal-dependent to maternal-independent stage. We found that an adult-like state was achieved around postnatal day 20. Then, we compared the development of the circadian systems in Wistar rat and SHR and revealed significant differences in the dynamics of the SHR circadian system development and its sensitivity to changes in maternal-feeding regime. In the SCN and liver of SHR, the development of high-amplitude expression rhythm of canonical clock gene Bmal1 was delayed. We also detected significant differences in maternal behavior between SHR and Wistar rats with a less frequent maternal care in SHR, which may be a factor contributing to the atypical development of the SHR circadian clocks during postnatal ontogenesis. To test this hypothesis, we performed cross-strain fostering set of experiments results of which revealed that the altered care provided by SHR mother worsened the entrainment of the central clock with the light/dark cycle in Wistar rat pups. The presumably better maternal care, provided by a Wistar rat mother to SHR pups, improved amplitude of the SCN-driven rhythms and their entrainment to external cues in adulthood. The peripheral clocks in the liver and colon responded more robustly to the cross-strain fostering and the response was not present in pups reared by a foster mother of the same rat strain. Finally, we found out that in Wistar rat pups, combination of daily maternal stress with the mild arousal caused by pups manipulation increased their plasma-levels of glucocorticoids and shifted the rhythm of expression of clock gene Bmal1 in the SCN. This effect was completely blocked by administration of the glucocorticoid receptor antagonist. In contrast, in SHR pups, maternal stress itself was able to shift the phase of the Bmal1 expression rhythm in the SCN but this effect was probably not mediated via the glucocorticoid-dependent mechanism.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Lucie Olejníková 5.44 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Lucie Olejníková 246 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Lucie Olejníková 165 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. MUDr. Romana Šlamberová, Ph.D. 132 kB
Stáhnout Posudek oponenta Doc. MUDr. Jan Mareš, CSc. 116 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. MUDr. Jan Herget, DrSc. 2.48 MB