Analýza proliferujících progenitorů kardiomyocytů

Bc. Deborah Beckerová

Master's thesis

Analysis of proliferating cardiomyogenic progenitors

Abstract:

12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetate (forbol ester, TPA), mimetikum diacylglycerolu, je jedním z nejčastěji používaných aktivátorů protein kinázy C, jehož použití v biomedicínských studiích přineslo rozporuplné výsledky. Data prezentovaná v této diplomové práci ukazují, že forbol ester lze využít ke zvýšení kardiomyogeneze v rámci kultivace myších embryonálních kmenových buněk (mouse embryonic stem cells, mESC) \textit{in vitro}, pokud je aplikován v konkrétním, krátkém časovém intervalu. Kultivace mESC s TPA mezi dny 6 a 8 diferenciace má za následek troj- a čtyř-násobné zvýšení počtu derivovaných kardiomyocytů na konci kultivace ve dnech 20 a 26. Aplikace TPA mimo tento časový interval nevede ke stimulaci kardiomyogeneze. TPA také mírně zvyšuje maturaci kardiomyocytů, ale experimenty ukázaly, že příčinou pozorovaného nárůstu zvýšení znaků kardiomyogeneze je zvýšení počtu kardiomyocytů v populaci. Dále se tato práce zabývala signálními drahami, které zprostředkovávají signál aktivované protein kinázy C a bylo zjištěno, že inhibice Erk (extracellular signal regulated kinase) kinázy vyústila ve významné snížení derivovaných kardiomyocytů a použité inhibitory blokovaly fosforylaci Erk i v přítomnosti TPA. Efekt TPA byl tedy alespoň z části zprostředkován aktivací Erk signalizace. K odhalení přesného mechanismu signalizace a působení TPA bude potřeba další výzkum, avšak navržený protokol lze použít k posílení znaků kardiomyogeneze v myších embryonálních kmenových buňkách.

Abstract:

12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA), a diacylglycerol mimetic agent, is one of the most widely used inductors of protein kinase C-mediated cellular response. Investigation of the role of protein kinase C and the effect of TPA on cardiomyogenesis previously yielded contradictory results. The data presented in this thesis shows that TPA can be used to promote cardiomyogenesis in a culture of mouse embryonic stem (mES) cells \textit{in vitro} when applied in a relatively short window of early differentiation. Treating mES cells by TPA between days 6 and 8 of differentiation leads to approximately three- and four-fold increase in the number of derived cardiomyocytes on days 20 and 26, respectively. Treatment outside of this time window does not lead to an increase in cardiomyocyte number. TPA also slightly increases maturation level, however observed increase of cardiomyogenic markers was determined to be mainly caused by cardiomyocyte multiplication. Furthermore, the downstream signalling pathways of PKC were investigated and inhibition of extracellular signal regulated kinase (Erk) kinase resulted in significantly decreased number of derived cardiomyocytes and used inhibitors were able to attenuate Erk phosphorylation even in presence of TPA. Therefore, the effect of TPA was at least partially mediated by induction of Erk activity. Although the precise mechanism and mode of action of TPA remains to be clarified, proposed treatment can be used to increase cardiomyogenesis in mES cells.

Keywords

kardiomyogeneze, forbol ester, protein kináza C, kmenové buňky, cardiomyogenesis, phorbol ester, protein kinase C, stem cells

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2019
• Supervisor: Mgr. Jiří Pacherník, Ph.D.
• Reader: Mgr. Jana Kudová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology