velikost textu

Recognition of microbial patterns in earthworms

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:
Recognition of microbial patterns in earthworms
Název v češtině:
Rozpoznávání mikrobiálních vzorů u žížal
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. František Škanta, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Martin Bilej, DrSc.
Oponenti:
Ing. Jan Kopečný, DrSc.
prof. Ing. Miloslav Šimek, CSc.
Id práce:
84758
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Mikrobiologie (P1510)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
22. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Abstrakt Přežití žížal v prostředí závisí na jejich schopnosti rozpoznat a zlikvidovat potenciální patogeny. V této práci jsme se zaměřili na studium imunity dvou blízce příbuzných druhů žížal Eisenia andrei a Eisenia fetida, žijících v rozdílném životním prostředí se specifickou mikroflórou. Zatímco E. andrei žije v kompostu, E. fetida se vyskytuje v lesní hrabance, kde je množství a rozmanitost půdní mikroflóry řádově nižší. Oba druhy lze spolehlivě odlišit s použitím druhově specifických primerů pro gen kódující cytochrom c oxidázu I (COI) při dodržení přísných podmínek PCR. Po vzájemné zkřížené mikrobiální stimulaci jsme nepozorovali velké rozdíly v aktivitě a ani v expresi genů kódujících CCF a lysozym. Hemolytická aktivita fetidinu/lyseninu však byla výrazně vyšší u E. andrei než u E. fetida. Genomová analýza DNA také prokázala výrazně vyšší hodnotu v počtu kopií fetidinu/lyseninu v genomu E. andrei ve srovnání s E. fetida, což naznačuje hypotetickou genovou duplicitu. Žížaly žijí v neustálém úzkém kontaktu s mikrobiálním prostředím. Coelomová tekutina, stejně jako střevo žížaly E. andrei obsahuje mikroorganismy, jejichž množství se však liší. Počet bakterií ve střevě je více než šestkrát vyšší než v coelomové tekutině. Stimulace mikroorganismy E. coli O55, B. subtilis W23 nebo S. cerevisiae S288, vedla k zvýšení jejich počtu jak v coelomové dutině tak ve střevě. Po mikrobiální stimulaci byly pomocí kvantitativní PCR pozorovány také rozdíly v expresi obranných molekul CCF, EaTLR, EaLBP/BPI a antimikrobiálních molekul lysozymu a fetidinu/lyseninu v coelomocytech a ve střevě. Na buněčné úrovni byla imunitní reakce studována pomocí exprese genů kódujích CCF a EaLBP/BPI metodou in situ hybridizace. Střevní tkáň nevykazuje po mikrobiální stimulaci velké rozdíly v expresi molekul CCF a EaLBP/BPI, neboť tyto molekuly jsou konstitutivně exprimovány epitelem střeva jako obranná reakce na trvalé mikrobiální zatížení. Tato obrana je také podporována vysokým počtem a variabilitou EaTLR ve střevě a také zvýšenou aktivitou střevních enzymů proteáz, laminarináz a glukosaminidáz. Tyto enzymy slouží také k uvolnění skrytých molekulárních vzorů ostatním imunologicky významným molekulám rozpoznávajícím vzory. Buněčná imunitní odpověď v coelomové dutině je zprostředkována coelomocyty uvolněnými z výstelky mezenchymu. Coelomocyty reagují na přítomnost bakterií zvýšením hladiny mRNA zejména pro CCF, EaLBP/BPI, EaTLR a také pro ferritin, 1 molekulu hrající roli v metabolismu železa. EaLBP/BPI jako jedna z LPS-vázajích molekul je konstitutivně exprimována v seminálních váčcích i v coelomocytech. Přítomnost dioxinů v prostředí způsobuje poškození střevní stěny žížal a přilehlé chloragogenní tkáně. Kromě toho jejich přítomnost také způsobuje zvýšenou expresi genů pro molekuly oxidačního stresu, kalretikulinu (CRT) a Hsp70 a také obranné molekuly CCF. Zvýšená exprese genu CCF však není způsobena přítomností dioxinu samotného, ale jeho účinkem na změny v mikrobiální biomase. Tyto výsledky naznačují možnost využití imunitních molekul při studiu půdní kontaminace, nicméně při vyhodnocování výsledků je třeba také zohlednit účinky mikroflóry. 2
Abstract v angličtině:
Abstract Survival of earthworms in the environment depends on their ability to recognize and eliminate potential pathogens. Two closely related earthworm species Eisenia andrei and Eisenia fetida inhabit different environment with specific microbiota. Both species can be reliably determined using of species-specific primers for cytochrome c oxidase I (COI) and stringent PCR conditions. Whereas, we did not observed any substantial differences in the expression and activity of CCF and lysozyme upon microbial challenge, the expression as well as the hemolytic activity of fetidin/lysenins was considerably higher in E. andrei as compared to E. fetida. Genomic DNA analyses revealed significantly higher level of fetidin/lysenins in E. andrei compared to E. fetida suggesting hypothetical gene duplication. Earthworms live in permanent close contact with microbial environment. Coelom cavity as well as the gut of E. andrei earthvworm differs in the number of bacteria. The number of bacteria in the gut is more than six time higher than in coelomic fluid. High microbial load of E. coli O55, B. subtilis W23, and S. cerevisiae S288 in the earthworm environment, resulted in an increase of microorganisms in both, the coelom and the gut. The changes in mRNA levels of defense molecules (pattern recognition receptors CCF, EaTLR, EaLBP/BPI and antimicrobial molecules lysozyme and fetidin/lysenins) in the coelomocytes and gut tissue were determined by quantitative PCR. The immune response at a cellular level was determined in histological sections, and the expression of CCF and EaLBP/BPI was localized using in situ hybridization. The immune response in gut tissue is less affected by microbial stimulation because the epithelial cells of the gut exhibit basically high mRNA synthesis of ccf and eatlr as a defense against the continuous microbial load in the gut lumen. This defense is also supported by variability and number of TLRs in the gut and increased gut enzyme activities as protease, laminarinase, and glucosaminidase, which are important for the release and recognition of molecular patterns by pattern-recognition molecules. The cellular immune response in the coelomic cavity is mediated by coelomocytes released from the mesenchymal lining. Coelomocytes respond to the presence of bacteria by increasing the mRNA levels of pattern recognition receptors, especially CCF, EaLBP/BPI, EaTLR and an important iron storage molecule ferritin. EaLBP/BPI as one of the LPS-binding molecules is constitutively expressed in coelomocytes and seminal vesicles. The exposition of E. andrei earthworms to dioxin-contaminated soil caused damage of intestinal wall and adjacent chloragogenous tissue. It was also shown high gene expression of oxidative stress molecules calreticulin (CRT), Hsp70 and defense molecule CCF. But higher expression of CCF was probably caused by the effect of microbial biomass than the pollutant itself. These results indicate that immune-related molecules can be useful for monitoring of soil contamination but the microbiota cannot be overlooked in the evaluation of the results.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. František Škanta, Ph.D. 940 kB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. František Škanta, Ph.D. 159 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. František Škanta, Ph.D. 87 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jan Kopečný, DrSc. 348 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Miloslav Šimek, CSc. 222 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 587 kB