Endotoxiny sinicových vodních květů – efekty a mechanismy netoxických koncentrací in vitro.

Bc. Kateřina Pospíchalová

Master's thesis

Endotoxins of cyanobacterial water blooms – effects and mechanisms of non-toxic concentrations in vitro.

Abstract:

Sinice a sinicové vodní květy produkují biologicky aktivní látky, které mohou mít ne-gativní vliv na lidské zdraví, ať už při vodních rekreačních aktivitách nebo při požití kontaminované vody. Tato expozice může u lidí vyvolat podráždění kůže, očí, nevol-nosti, alergie a onemocnění gastrointestinálního traktu. Součástí buněčné stěny sinic i gramnegativních heterotrofních bakterií, které jsou významnou součástí vodních květů, jsou lipopolysacharidy (LPS). Zatím je však velmi málo známo o tom, jak jejich environmentální směsi, ale i LPS samotných sinic přispívají k výše zmíněným zdra-votním komplikacím. Tato práce je zaměřena na studium prozánětlivých efektů LPS izolovaných z vodních květů pocházejících z 19 rekreačních vodních ploch v České republice. Ke studiu byla použita kokultura diferencovaných Caco-2 buněk (enterocyty) a mononukleárních leukocytů izolovaných z lidské periferní krve. Byla sledována změna v produkci prozánětlivých cytokinů, exprese proteinů těsných spojů a aktivace monocytů. Byl prokázán prozánětlivý efekt LPS ze sinicových vodních květů s dominujícím druhem Dolichospermum flos-aquae. Druhým cílem práce bylo připravit klony buněk THP-1 bez exprese funkčního Toll-like receptoru (TLR) 4 a 2, jejichž experimentální použití přispěje k popsání mechanismu působení sinicového LPS izolovaného z axenické laboratorní kultury sinice Aphanizomenon flos-aquae PCC 7905. V rámci diplomové práce se povedlo připravit 3 úspěšné THP-1TLR2-/- klony. Jejich expozice studovanému LPS ukázala, že TLR-2 hraje velmi významnou roli v jeho signalizaci. Součástí této práce je i literární rešerše zabývající se střevním epitelem, imunitním systémem střeva, buněčnými kulturaci a v neposlední řadě sinicemi, lipopolysacharidem a vodními květy.

Abstract:

Cyanobacteria and cyanobacterial water blooms produce biologically active sub-stances that can have negative effects on human health, either during aquatic recre-ational activities or from ingestion of contaminated water. This exposure can cause skin and eye irritation, nausea, allergies, and gastrointestinal tract disease in hu-mans. Lipopolysaccharides (LPS) are an important part of the cell wall of cyanobac-teria and gramnegative heterotrophic bacteria that are important components of the water blooms. However, very little is known so far about how their environmental mixtures, as well as the LPS of cyanobacteria themselves, contribute to the above-mentioned health complications. The present work is aimed at studying the pro-inflammatory effects of LPS isolated from water blooms originating from 19 recreational water bodies in the Czech Republic. Coculture of differentiated Caco-2 cells (enterocytes) and mononuclear leukocytes isolated from human peripheral blood was used for the study. Changes in pro-inflammatory cytokines production, tight junction proteins expression and monocytes activation were observed. The pro-inflammatory effect of LPS from cyanobacterial water blooms dominated by Dolichospermum flos-aquae was demonstrated. The second aim of this work was to prepare THP-1 cell clones lacking expression of functional Toll-like receptor (TLR) 4 and 2, the experimental use of which will contribute to the description of the mechanism of action of cyanobacterial LPS isolated from axenic laboratory culture of the cyanobacterium Aphanizomenon flos-aquae PCC 7905. In the framework of the thesis, 3 successful THP-1TLR2-/- clones were prepared. Their exposure to the studied LPS showed that TLR-2 plays a very important role in its signaling. This work also includes a literature search dealing with the intestinal epithelium, the immune system of the intestine, cell culture and last but not least cyanobacteria, lipopolysaccharide and water blooms.

Keywords

sinice, lipopolysacharid, vodní květ, zánět, cytokiny, Caco-2, PBMC, THP-1, střevní epitel, Toll-like receptory

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 6. 2023
• Supervisor: RNDr. Lenka Šindlerová, Ph.D.
• Reader: Mgr. Jiřina Medalová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Animal Biology and Immunology / Immunology