velikost textu

Effect of estrogens and endocrine distruptors on mammalian sperm in vitro and male reproductive parameters in vivo

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:
Effect of estrogens and endocrine distruptors on mammalian sperm in vitro and male reproductive parameters in vivo
Název v češtině:
Vliv estrogenů a endokrinních disruptorů na savčí spermie in vitro a samčí reprodukční parametry in vivo
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Lukáš Děd, Ph.D.
Školitel:
RNDr. doc. Jana Pěknicová, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Věra Jonáková, DrSc.
prof. Ing. Otomar Linhart, DrSc.
Id práce:
87699
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Vývojová a buněčná biologie (P1529)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
11. 11. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
Souhrn Endokrinní systém představuje jeden z nejvýznamnějších regulačních systémů v organismu člověka a živočichů, který přímo či nepřímo ovlivňuje takřka všechny fysiologické procesy. Hlavním regulačním prvkem endokrinního systému jsou hormony a jejich správná a vysoce regulovaná aktivita je základem pro úspěšnou tvorbu pohlavních buněk, oplodnění a s ním související fysiologické procesy, vývoj zárodku, zahájení puberty a tvorbu potomstva. Estrogeny jsou v obecné rovině pokládány za především samičí hormony, zároveň však vzrůstá množství poznatků o jejich důležité roli při regulaci samčí reprodukce. Jedním z nejdůležitějších poznatků v tomto směru je zjištění, že myší samci s cíleně porušenou funkcí estrogenního receptoru alfa jsou neplodní. Estrogeny a estrogenní receptory jsou také velmi častým cílem endokrinních disruptorů. Endokrinní disruptory jsou přírodní či syntetické látky, které mohou při určitých koncentracích narušovat přirozenou hormonální regulaci člověka a živočichů. Toto narušení může zahrnovat specifickou vazbu na receptory hormonů, vliv na jejich produkci, eliminaci a transport a také nepříliš dobře zdokumentované mechanismy ovlivňující epigenetické regulace. Naším cílem v této práci bylo zhodnotit vliv přirozených estrogenů a endokrinních disruptorů na samčí reprodukci, a to především na fysiologické procesy ve spermii a testes a epigenetické procesy odehrávající se během procesu spermatogenese a tvorby primordiálních zárodečných buněk. Za použití široké škály experimentálních metod jsme odhalili zajímavý vliv přirozených estrogenů a endokrinních disruptorů na fysiologické procesy probíhající ve spermiích, a to především na proces jejich kapacitace. Kapacitace je fysiologický proces, během něhož ejakulovaná spermie získává schopnost oplodnit vajíčko. Bez správného průběhu kapacitace tedy spermie pozbývá schopnost oplození. Dle našich výsledků estrogeny v průběhu kapacitace významně ovlivňují dynamiku jednotlivých molekulárních dějů a ve výsledku mohou snížit oplozovací potenciál příslušné populace spermií. V další části předkládané práce jsme hodnotili vliv různých endokrinních disruptorů na expresi testikulárních genů nezbytných pro regulaci samčí reprodukce. Zde jsme odhalili specifický vliv jednotlivých látek na expresní profily v testikulárních buňkách a tyto specifické vlivy mohou pomoci při objasňování mechanismů účinku jednotlivých látek na samčí reprodukci. Konečně v naší poslední studii jsme se zabývali vlivem endokrinních disruptorů na epigenetické procesy hrající významnou roli ve spermatogenesi a tvorbě primordiálních zárodečných buněk. Zde jsme odhalili významný vliv tetrabrombisfenolu A na proces výměny histonů za protaminy a specifický vliv vinklozolinu na mikroRNA profil primordiálních zárodečných buněk, přičemž tento profil byl pozměněn napříč třemi generacemi. Tyto nové epigenetické studie otevírají nové pole bádání a mohou vyústit v lepší pochopení toho, jakými mechanismy endokrinní disruptory transgeneračně ovlivňují rozmnožovací schopnost samců. Hluboká analýza těchto mechanismů je pak jedním ze základních předpokladů našeho porozumění současným problémům v lidské reprodukci.
Abstract v angličtině:
Abstract The endocrine system is one of the most important regulatory systems in human and animal bodies and almost all physiological processes are regulated by it. Human and animal reproduction are largely regulated by different hormones and their proper and well regulated functions are essential for successful production of the gametes, fertilization and related processes, development of the embryo and fetus, initiation of puberty and production of the offspring. Estrogens have generally been considered as primarily female hormones. However, there is increasing evidence of their important impact on male reproductive functions. This was well documented by production of estrogen receptor knock-out male mice, which are infertile. Estrogens and estrogen receptors are also very frequent targets of endocrine disruption. Endocrine disruptors are natural or artificial compounds that, at certain doses, can interfere with the endocrine functions in human and wildlife. This interference can include specific binding to the hormonal receptor, influencing the production, elimination and transport of the natural hormones and also not well documented mechanisms including epigenetic regulations. In the presented work, our aim was to evaluate the effects of natural estrogens and endocrine disruptors on male reproductive functions including sperm and testicular physiology, endocrine functions and epigenetics of spermatogenesis, and primordial germ cell formation. Using a large number of techniques and different experimental approaches we uncovered an interesting effect of estrogens and endocrine disruptors with estrogenic activity on sperm physiology, especially on the dynamics of sperm capacitation. Capacitation is a physiological process that is essential for acquisition of the fertilization ability, and non-capacitated sperm are unable to fertilize the egg. According to our results, estrogens can significantly alter the dynamics of individual molecular processes playing a role during capacitation and thus potentially decrease the reproductive fitness of the exposed sperm population. In another part of the presented work, we evaluated the effect of different endocrine disruptors on the expression of testicular genes essential for male reproductive functions. We uncovered specific changes in gene expression patterns that can further elucidate the specific effect of individual endocrine disruptors on male reproductive functions. Finally, in the third part of the presented work we focused on the effect of endocrine disruptors on epigenetic processes playing a role during spermatogenesis and primordial germ cell formation. We uncovered a significant effect of tetrabromobisphenol A on the process of protamination and a specific effect of vinclozolin on the microRNA profiles in primordial germ cells, which were transmitted trans-generationally. These epigenetic studies open a new field of research studying how endocrine disruptors can trans-generationally influence the male reproductive fitness, and detailed analysis of these processes is essential for better understanding of the current problems in mammalian and especially human reproduction.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Lukáš Děd, Ph.D. 12.19 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Lukáš Děd, Ph.D. 152 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Lukáš Děd, Ph.D. 117 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Lukáš Děd, Ph.D. 959 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Věra Jonáková, DrSc. 143 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Otomar Linhart, DrSc. 733 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 494 kB