Buněčná smrt jako důsledek železem indukovaného buněčného poškození

Abstract

Železo je esenciální stopový prvek pro většinu známých organismů. Nadbytek železa v buňkách a tkáních však vede k jejich poškozování. Nejčastěji dochází k poškození parenchymatických orgánů, jako jsou játra, pankreas či srdce. Náplní této diplomové práce bylo vytvořit buněčné in vitro modely pro zkoumání vlivu nadbytku železa u hepatocytů a pankreatických beta buněk a na těchto modelech zkoumat děje, které při nadbytku železa vedou k buněčnému poškození. Zaměřili jsme se na zkoumání přítomnosti oxidativního stresu a stresu endoplasmatického retikula a aktivaci apoptotické buněčné smrti. K experimentům jsme používali buňky buněčné linie HEP-G2 zastupující lidské hepatocyty a linie NES2Y zastupující lidské pankreatické beta buňky. Pro studium mechanismů buněčného poškození v důsledku nadbytku železa jsme použili dva přístupy, pomocí nichž jsme sledovali jak akutní, tak dlouhodobý vliv vysokých hladin železa na poškození vybraných buněčných linií. Při studiu akutního vlivu nadbytku železa jsme na buňky aplikovali vysoké dávky železa (za použití 15 mM citrátu železitého v médiu), které vedly k aktivaci buněčné smrti během kultivace buněk v řádu hodin. Dlouhodobý vliv nadbytku železa jsme sledovali u buněk pravidelně kultivovaných v přítomnosti 50 µM a 100 µM citrátu železitého po dobu několika měsíců....

Iron is an essential trace element for almost all living organisms. Iron overload in cells and tissues, however, leads to their disruption. Most oftenly damaged are parenchymatic organs such as the liver, pancreas and heart. The aim of this thesis was to create cellular in vitro models for the investigation of effects of excess iron on hepatocytes and pancreatic beta cells and on these models to investigate cellular processes which lead to cellular damage during iron overload. We focused on examining the presence of oxidative and endoplasmic reticulum stress and the activation of apoptotic cell death. For our experiments, we used HEP-G2 cell line which represents human hepatocytes and NES2Y cell line which represents human pancreatic beta cells. To study the mechanisms of cellular damage during iron overload, we used two approaches by which we observed both acute and long-term effects of high levels of iron on damage of the tested cell lines. When studying the acute effect of excess iron on the cells, we applied high doses of iron (using 15 mM ferric citrate in medium) that led to the activation of cell death in hours. Long-term effects of iron overload were tested on cells regularly cultivated in the presence of 50 μM and 100 μM ferric citrate over a period of several months. Iron concentrations...