Mateřská synchronizace fetálních biologických hodin na modelu laboratorního potkana

Abstract

1 Abstrakt Centrum biologických hodin je v případě potkana i dalších savců uloženo v suprachiasmatických jádrech hypotalamu (SCN). Neurony těchto jader vykazují cirkadiánně rytmickou aktivitu a časově koordinují fyziologické funkce organismu tak, aby byly vzájemně optimálně načasovány a probíhaly ve správnou denní dobu. Rytmicita těchto neuronů je na molekulární úrovni založena na transkripčně-translačních zpětnovazebných smyčkách v expresi tzv. hodinových genů. V průběhu ontogeneze se spontánní rytmicita v SCN graduálně rozvíjí od prenatálního období a je pod přímým vlivem mateřského organismu. Mechanismy jeho působení zkoumají dvě publikace, na nichž je postavena tato rigorózní práce. První z nich se zabývá tím, od kterého dne prenatálního vývoje začíná být exprese hodinových genů v SCN rytmická. Jsou v ní za fyziologických podmínek porovnány dva 24hodinové profily fetálních SCN dvou různých věků. Ukázalo se, že zatímco v 21. dni embryonálního vývoje jsou již všechny tři sledované hodinové geny (Bmal1, Per2 a Rev-erbα) exprimovány rytmicky, v 19. dni vývoje je rytmicky přepisován pouze gen Rev-erbα. Druhá publikace je zaměřena na vliv mateřského melatoninu na nastavení fáze hodin novorozených potkaních mláďat. V experimentu byly použity březí behaviorálně arytmické samice vystavené stálému světlu, kterým...

2 Abstract In mammals, the central biological clock is located in the suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus (SCN). Neurons of the SCN display circadian rhythmic activity and coordinate physiological functions within a day. At the molecular level, the rhythmicity of these neurons is based on transcriptional-translational feedback loops in the expression of so-called clock genes. During ontogenesis, the spontaneous rhythmicity evolves in the SCN gradually from the prenatal period and is affected by the maternal organism signals. The mechanisms of the maternal entrainment were investigated in two publications, which this thesis is based on. The first publication aimed to determine when the clock gene expression begins to be rhythmic in the SCN during the prenatal development of the laboratory rat. Two 24-hour clock gene expression profiles in the fetal SCN were compared under physiological conditions at two different development stages. The result showed that all three measured clock genes (Bmal1, Per2 and Rev-erbα) were expressed rhythmically on the 21st day of the embryonic development. However, only the expression of gene Rev-erbα was found to be rhythmic at the embryonic day 19. In the second publication, we investigated the effect of the maternal hormone melatonin on the entrainment of the circadian...