Anotace
Játra představují centrální orgán metabolismu xenobiotik.
Obsahují několik typů buněk, včetně buněk progenitorových,
které mohou v případě rozsáhlého poškození jater proliferovat a
nahradit poškozené buňky. Vedle této role při regeneraci jater
se mohou progenitorové buňky také stát cílem chemických
karcinogenů a hrát roli v hepatokarcinogenezi. Přesto je
většina studií zabývajících se účinky polyaromatických
uhlovodíků (PAU), významných environmentálních kontaminantů,
dosud zaměřena na diferencované buňky nebo jejich deriváty. V
prezentované práci byly jako buněčný model pro studium
genotoxických efektů PAU použity buňky WB-F344, potkaní jaterní
epiteliální buněčná linie, sdílející řadu vlastností s
progenitorovými buňkami.
Z vybraných karcinogenních PAU byly dibenzo[a,l]pyren (DBalP),
benzo[a]pyren, benzo[g]chrysen a dibenzo[a,e]pyren schopny
vytvářet v buňkách WB-F344 stabilní DNA adukty s následnou
aktivací proteinu p53 a apoptózou. Naproti tomu další
karcinogenní PAU chrysen, benz[a]anthracen, benzo[b]fluoranthen
a dibenzo[a,h]anthracen tyto genotoxické účinky nevyvolávaly a
na základě předchozích studií lze předpokládat, že v jejich
působení na jaterní progenitorové buňky hrají významnější roli
tumor-promoční efekty. Na příkladu DBalP bylo za použití
inhibitorů cytochromu P450 (CYP) 1B1 potvrzeno, že CYP1B1 hraje
jednu z klíčových rolí v genotoxických a cytotoxických
procesech indukovaných PAU.
Některé monomethylované deriváty benzo[a]anthracenu (MeBaA) ve
starších studiích projevovaly tumor-iniciační, karcinogenní a
mutagenní účinky v hlodavčích kožních a bakteriálních modelech.
V modelu jaterních progenitorových buněk WB-F344 pouze 10-MeBaA
vyvolával mírně genotoxické účinky, a to tvorbu stabilních
aduktů DNA, fosforylaci proteinu p53, apoptózu, zvýšené
procento buněk v S-fázi buněčného cyklu a zvýšenou produkci
reaktivních kyslíkových radikálů. Ostatní MeBaA v buňkách
WB-F344 tyto genotoxické účinky nevyvolávaly, ale byly schopny
aktivovat receptor AhR silněji než jejich parentální sloučenina
BaA. Tímto mechanismem, aktivitou zprostředkovanou receptorem
AhR, mohou významně přispívat k toxicitě environmentálních
směsí. Výsledky také poukazují na rozdílnou tkáňovou specifitu
účinků PAU.
Environmentální polutant 7H-dibenzo[c,g]karbazol (DBC) a jeho
syntetický derivát 5,9-dimethyldibenzo[c,g]karbazol (diMeDBC),
vykazující striktní hepatokarcinogenitu, v buňkách WB-F344
vyvolávaly efekty související s jejich silnou genotoxicitou
(fosforylace p53, akumulace buněk v S-fázi a apoptóza). Další
syntetický derivát, sarkomagenní N-methyldibenzo[c,g]karbazol
(N-MeDBC) tyto účinky nevyvolával. DiMeDBC ale překvapivě
nevytvářel adukty s DNA a na druhé straně N-MeDBC vyvolával
vznik zlomů na DNA i mikrojader v buňkách WB-F344. Podrobnější
studium genotoxických efektů ukázalo, že zatímco příčinou
genotoxicity DBC jsou stabilní DNA adukty, v případě diMeDBC by
mohlo být za genotoxicitu zodpovědné oxidativní poškození nebo
modifikace bází. N-MeDBC vyvolával sice nízkou hladinu aduktů
na DNA, ale pravděpodobně dostačující pro vznik zlomů na DNA a
mikrojader. Tato poškození byla nicméně účinně opravena a
neprojevila se na buněčné úrovni.
Buňky WB-F344 byly dále použity jako model pro studium
genotoxických a tumor-promočních efektů vzorku ovzduší -
městského prachu, standardního referenčního materiálu SRM 1649a
a jeho chromatografických frakcí. Extrakt SRM 1649a a polární
frakce vyvolávaly genotoxické účinky (apoptóza, fosforylace p53
a snížení počtu buněk) pouze v nejvyšších koncentracích. Mezi
DNA adukty, vytvořenými po expozici extraktem SRM, byly
identifikovány pouze adukty BaP-dihydrodiolepoxidu a ve velmi
malé míře adukty DBalP-dihydrodiolepoxidu. Efekty asociované s
nádorovou promocí (aktivace receptoru AhR, indukce mRNA CYP1A1
a CYP1B1 a proliferace) se projevovaly už od nízkých
koncentrací celkového extraktu SRM, polární frakce i neutrální
frakce obsahující PAU. Tyto výsledky potvrzují, že genotoxicita
PAU ve směsích není aditivní, ale její výsledný efekt je
slabší, pravděpodobně díky inhibici enzymů metabolické aktivace
CYP1 některými PAU přítomnými ve směsi, a dále naznačují
významnost tumor-promočních efektů, projevujících se na rozdíl
od genotoxicity v nižších koncentracích. …víceméně
Abstract
The liver represents a central organ of xenobiotic metabolism.
It consists of several types of cells, including progenitor
cells, which are able to proliferate in case of extensive liver
damage and replace the damaged cells. Besides their role in
liver regeneration, these progenitor cells might be a target of
chemical carcinogens and thus play a role in
hepatocarcinogenesis. Nevertheless, most of the studies dealing
with the effects of polyaromatic hydrocarbons (PAHs), important
environmental contaminants, are focused on the differentiated
cells or their derivatives. In this thesis, rat liver
epithelial cell line WB-F344, sharing many characteristics with
progenitor cells, was used as a cellular model for the research
of genotoxic effects of PAHs.
From the group of selected carcinogenic PAHs,
dibenzo[a,l]pyrene (DBalP), benzo[a]pyrene, benzo[g]chrysene
and dibenzo[a,e]pyrene were able to induce the formation of
stable DNA adducts with subsequent protein p53 activation and
apoptosis in the cell line WB-F344. In contrast, the other
selected carcinogenic PAHs chrysene, benz[a]anthracene,
benzo[b]fluoranthene and dibenzo[a,h]anthracene did not induce
these genotoxic effects and on the basis of previous studies it
could be assumed that their tumor-promoting effects might play
a more important role in their activity in liver progenitor
cells. Next, using DBalP and the inhibitors of cytochrome P450
(CYP) 1B1 activity, we confirmed that CYP1B1 played a
significant role in genotoxic and cytotoxic processes induced
by PAHs.
In former studies, several monomethylated derivatives of
benz[a]anthracene (MeBaAs) have exhibited tumor-initiating,
carcinogenic and mutagenic effects in rodent skin and bacterial
models. In the WB-F344 cell line, only 10-MeBaA induced slight
genotoxic effects, such as formation of stable DNA adducts,
phosphorylation of protein p53, apoptosis, accumulation of
cells in S-phase of the cell cycle and increased formation of
reactive oxygen species. Other MeBaAs did not induce these
genotoxic effects in the WB-F344 cells, but were able to
activate the Ah receptor stronger than their parental compound
BaA. Therefore they may contribute significantly to the
toxicity of environmental mixtures through AhR-mediated
activity. The results of the study also point to different
tissue specificity of methylated PAHs.
Environmental contaminant 7H-dibenzo[c,g]carbazole (DBC) and
its synthetic derivative 5,9-dimethyldibenzo[c,g]carbazole
(diMeDBC), strict hepatocarcinogen, induced effects connected
with their strong genotoxicity in cells WB-F344
(phosphorylation of p53, cell accumulation in S-phase and
apoptosis). Another synthetic derivative of DBC, sarcomagen
N-methyldibenzo[c,g]carbazole (N-MeDBC) did not induce these
effects. Surprisingly, diMeDBC did not induced formation of DNA
adducts, while N-MeDBC caused formation of DNA strand breaks
and micronuclei in WB-F344 cells. More detailed study of
genotoxic effects showed that while the cause of DBC
genotoxicity is the formation of DNA adducts, in case of
diMeDBC, the oxidative damage or base modifications might be
responsible for its genotoxicity. N-MeDBC induced low level of
DNA adducts, but these were probably sufficient to form DNA
strand breaks and micronuclei. Nevertheless, this damage was
efficiently repaired and did not exert on the cell level.
Next, the WB-F344 cells were used as a model for study of
genotoxic and tumor-promoting effects of air particulate sample
(urban dust), Standard Reference Material SRM 1649a and its
chromatographic fractions. The extract of SRM 1649a and polar
fraction induced genotoxic effects (phosphorylation of p53,
apoptosis and decreased number of cells) only at the highest
doses used. Of DNA adducts formed by SRM extract, only
BaP-dihydrodiolepoxide adducts were identified, as well as a
very small amount of DBalP-dihydrodiolepoxide adducts. Crude
extract of SRM, neutral fraction containing PAHs and polar
fraction exerted effects associated with tumor promotion (AhR
activation, induction of mRNA CYP1A1 and CYP1B1 and
proliferation), already in low doses. These results confirmed
that genotoxicity of PAHs in mixtures is not additive, but
instead, their final effect is lower than expected, most
probably due to inhibition of xenobiotic metabolizing enzymes
CYP1 by some PAHs present in the mixture. The results also
indicate the importance of tumor-promoting effects, observed
already in lower doses, contrary to genotoxicity. …víceméně
čeština
Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.