velikost textu

Screening of novel chelators of microbiogenic metals

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:
Screening of novel chelators of microbiogenic metals
Název v češtině:
Screening nových chelátorů mikrobiogenních kovů
Typ:
Disertační práce
Autor:
Maria Carmen Catapano, Ph.D.
Školitel:
PharmDr. Přemysl Mladěnka, Ph.D.
Oponenti:
Prof.MUDr. Radomír Hrdina, CSc.
doc. Mgr. Robert Musiol, Ph.D.
Konzultant:
Laura Mercolini, Dr.
Id práce:
171666
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra farmakologie a toxikologie (16-16170)
Program studia:
Farmakologie a toxikologie (P0916D080009)
Obor studia:
Farmakologie a toxikologie (DFX19)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
19. 2. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
chelátor, iron, měď, zinek, in vitro
Klíčová slova v angličtině:
chelator, iron, copper, zinc, in vitro
Abstrakt:
ABSTRAKT V ČEŠTINĚ Univerzita Karlova, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra farmakologie a toxikologie Kandidát: Maria Carmen Catapano, MSc. Školitel: doc. PharmDr. Přemysl Mladěnka, Ph.D. Konzultant: doc. Laura Mercolini, Ph.D. (Univerzita v Boloni) Název dizertace: Screening nových chelátorů mikrobiogenních kovů Železo, měď a zinek jsou mikrobiogenními prvky majícími zásadní úlohy v řadě fyziologických procesů v lidském organismu. Homeostáza těchto přechodných kovů je velmi pečlivě regulována, protože, mimo jiné a) volné nebo nepevně vázané ionty železa a mědi mohou katalyzovat produkci hydroxylového radikálu; b) nedostatek zinku, ale i ostatních dvou jmenovaných kovů, je spojen s významnými poruchami. Dědičná hemochromatóza, sekundární transfúzní přetížení železem a Wilsonova choroba jsou známými případy patologických stavů spojených s nadbytkem kovů v organismu. Podání chelátorů má nepostradatelnou úlohu při léčbě těchto chorob. Existuje také řada nemocí s poruchou homeostázy železa, mědi a zinku jako jsou neurodegenerativní nemoci, kardiovaskulární choroby, nádory a diabetes mellitus. Různé chelátory byly zkoušeny pro léčbu těchto stavů. Cílem této doktorské práce bylo uskutečnit screening chelatačních vlastností různých chelátoru za různých (pato)fyziologických pH podmínek s výhledem na jejich potenciální terapeutické využití nebo zjištění toxicity ve vztahu k necílovým esenciálním kovům (např. zmíněný zinek), a charakterizace vytvořených komplexů. Aby byly tyto cíle splněny, byly použity dva hlavní přístupy: kompetetivní (hematoxylinová a bathokuproinová metoda) a nekompetetivní přístup (Jobova a naše doplňková metoda). Byly také vyvinuty nové metodiky pro chelataci zinku a velmi citlivá metoda pro detekci hydroxylového radikálu. Byly otestovány různé sloučeniny od flavonolu isokvercitrinu přes flavonoidní deriváty flavonolignany ze silymarinu, metabolity isoflavonoidů tvořené lidskou mikroflórou až ke kumarinům. Ve vztahu ke screening byly publikovány tyto nové výsledky: 1. Detailní analýza tvorby komplexu isokvercitrinu s železem a mědí za 4 (pato)fyziologických pH (7,5; 6,8; 5,5 a 4,5); 2. Screening měď chelatačních a redukčních vlastností 4-methylkumarinů; 3. Zjištění interakcí mikrobiálních metabolitů isoflavonoidů s mědí a železem. Ve vztahu k metodologii bylo dosaženo následujících cílů: 1. Antioxidanty mohou výrazně ovlivnit hematoxylinovou metodiku pro úvodní screening chelatace měďnatých iontů. Tato interference byla prokázána na řadě antioxidantů neobsahujících ve své struktuře chelatační skupiny. 2. Výzkum chelátorů by nebyl úplný, kdyby nebyl otestován jejich vliv na Fentonovu reakci, protože i velmi silných chelátor se může chovat jako pro-oxidant (např. EDTA). Z tohoto důvodu byla vyvinuta HPLC metodika spojená a tzv. „coulometrickou“ detekcí. 3. Jiným důležitým cílem práce byl vývin metodiky pro chelataci zinku. Toto bylo dosaženo za použití spektrofotometrického indikátoru dithizonu. Závěrem může být řečeno, že tento výzkum otevřel nové možnosti nejen pro naši výzkumnou skupinu ale potenciálně i pro jiné výzkumníky se zájmem o farmakologii stopových kovů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmacology and Toxicology Candidate: Maria Carmen Catapano, MSc. Supervisor: Assoc. Prof. Přemysl Mladěnka, PharmD., Ph.D. Co-supervisor: Assoc. Prof. Laura Mercolini, Ph.D. Title of Doctoral Thesis: Screening of novel chelators of microbiogenic metals Iron, copper and zinc are microbiogenic elements which play crucial roles in a series of physiological processes in human organism. Homeostasis of these transition metals is strictly regulated since, among others: a) free or loosely bound iron or copper can catalyse the production of hydroxyl radical; b) lack of zinc but also of the previously mentioned metals is associated with significant impairments. Hereditary hemochromatosis, transfusion-induced secondary iron overload and Wilson´s disease are known as pathological conditions associated with metal overload in the organism. Chelator agents have vital relevance for the treatment of these impairments. There are also numerous diseases with homeostatic imbalances in iron, copper and or zinc: neurodegenerative diseases, cardiovascular diseases, cancer and diabetes mellitus. Different chelating compounds have been examined for the treatment of these impairments. The aim of this doctoral thesis was to perform a screening of metal chelating properties of different compounds, at (patho)physiologically relevant pH, with the objective of their potential therapeutic use or detection of toxicity toward removal of non-targeted essential metals (e.g. mentioned zinc), and characterization of the formed complexes. In order to fulfil these aims, two major approaches: the competitive (the hematoxylin and bathocuproine methods) and non-competitive approach (the Job and our complementary methods) were applied, and also novel methodologies were developed (zinc chelation and very sensitive method for hydroxyl radical detection). Different compounds were tested: flavonol isoquercitrin, flavonoid derivatives flavonolignans from silymarin, metabolites of isoflavonoids formed by human microflora and coumarins. Within the screening, following novel finding were published: 1. Detailed analysis of isoquercitrin complex with iron and copper at 4 (patho)physiological pH conditions (7.5, 6.8, 5.5 and 4.5); 2. Screening of copper chelation and reduction properties of 4-methylcoumarins; 3. Detection of interactions of microbial metabolites of isoflavonoids with copper and zinc. Concerning methodologies, the following outcomes were reached: 1. Antioxidants can profoundly interfere with the hematoxylin assay aimed at initial cupric chelation screening. This was documented by use of a set of different antioxidants with no chelating sites. 2. The research of metal chelators would not be sufficient without testing their effect on the Fenton reaction since even the potent chelator can behave as pro-oxidants (e.g. EDTA). For this purpose a HPLC method coupled with coulometric detection has been developed. 3. Another important objective of this work was to develop a method for zinc chelation. This was accomplished using zinc detection by a spectrophotometric indicator dithizone. It can be concluded that this research opened novel possibilities not only for our research group but possibly also for the other investigators interested in pharmacology of trace metals.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Maria Carmen Catapano, Ph.D. 2.65 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Maria Carmen Catapano, Ph.D. 87 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Maria Carmen Catapano, Ph.D. 69 kB
Stáhnout Posudek vedoucího PharmDr. Přemysl Mladěnka, Ph.D. 141 kB
Stáhnout Posudek oponenta Prof.MUDr. Radomír Hrdina, CSc. 240 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Mgr. Robert Musiol, Ph.D. 431 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Prof.PharmDr. František Štaud, Ph.D. 157 kB