Mechanismus hojení kožní rány při zánětu

Ing. Jana JURÁŇOVÁ

Disertační práce

Anotace:

Předmětem předložené disertační práce je studium hojivého účinku vybraných složek standardizovaného extraktu ze semen ostropestřce mariánského (silymarinu), jmenovitě silybinu, dehydrosilybinu a kvercetinu, a také posouzení potenciálního pro /protizánětlivého působení nanočástic stříbra, s využitím primárních kultur lidských dermálních fibroblastů či epidermálních keratinocytů. Teoretická část práce je shrnutím současných poznatků týkajících se hojení ran a klíčových molekul zapojených do zánětlivé fáze hojení. Jsou zde diskutovány mechanismy uplatnění přírodních látek (flavonoidů) a látek synteticky vyrobených (nanočástice stříbra) v hojení kožních ran. První část této práce je zaměřena na analýzu možného protizánětlivého účinku vybraných flavonoidních látek. Zánět byl indukován přidáním bakteriálního lipopolysacharidu ke škrábnuté monovrstvě dermálních fibroblastů. Účinek přírodních látek byl srovnáván s účinkem nesteroidního protizánětlivého léčiva indometacinu. Nejúčinnejší ze studovaných látek, dehydrosilybin, působil signifikantně, avšak ne zcela jednoznačně, na jednotlivé kroky prozánětlivých signálních drah. Jeho aplikace indukovala aktivaci transkripčních faktorů NF B a AP 1 následovanou zvýšením množství mRNA chemokinu interleukinu 8. Byla rovněž pozorována určitá součinnost mezi dehydrosilybinem a bakteriálním lipopolysacharidem. Na druhou stranu však působením dehydrosilybinu došlo ke snížení koncentrace prozánětlivých cytokinů produkovaných fibroblasty, infikovanými bakteriálním lipopolysacharidem. V navazující části byly uvedené přírodní látky aplikovány na in vitro model rekonstruované lidské epidermis. Diferenciace keratinocytů, umožněná trojrozměrnou kultivací, je nezbytná k formování bariérových vlastností kůže a lépe simuluje skutečnou strukturu epidermis ve srovnání s monovrstvou buněk. Na trojrozměrném modelu nebyly vlivem žádné z aplikovaných látek pozorovány negativní změny v morfologii či produkci prozánětlivých interleukinů. Naopak na surfaktantem poškozené epidermis došlo po aplikaci nejnižší studované koncentrace dehydrosilybinu ke zmírnění nežádoucích morfologických změn. Efekt byl srovnatelný s účinkem indometacinu ve stejné koncentraci. Dehydrosilybin proto představuje možnou přírodní alternativu k tradičním protizánětlivým léčivům. S ohledem na některé účinky je však třeba především u kůže postižené chronickým zánětlivým onemocněním podpořit jeho použití dalšími studiemi. Poslední část byla věnována nanočásticím stříbra, příp. stříbrným iontům, které jsou považovány za významné mediátory účinku nanočástic. Ačkoliv jsou nanočástice již poměrně běžně topicky aplikovány, stále vzbuzují obavy, zda je jejich použití bezpečné. Za účelem posouzení bezpečnosti topické aplikace nanočástic stříbra byl využit in vitro model zdravé lidské epidermis. Studované koncentrace nanočástic či iontů stříbra nevyvolávaly morfologické odchylky či zvýšení prozánětlivých markerů, byly proto vyhodnoceny jako bezpečné.

Abstract:

The present dissertation aims to investigate the wound healing activity of selected components of milk thistle seed extract (silymarin), namely silybin, dehydrosilybin and quercetin, and to assess the pro /anti inflammatory potential of silver nanoparticles, using primary cell cultures consisting of epidermal keratinocytes or dermal fibroblasts. The theoretical part of this thesis summarizes current knowledge concerning the wound healing mechanisms and key molecules that influence the inflammatory phase of healing. The thesis discusses the application of natural substances (flavonoids) and synthetically produced substances (silver nanoparticles) in skin wound healing. The first section of the practical part is focused on the analysis of the possible anti inflammatory activity of the selected flavonoid substances against inflammation induced by bacterial lipopolysacharide in a scratch wounded fibroblast monolayer model. The results have been compared to those obtained with a non-steroidal anti-inflammatory drug indomethacin. Despite being the most effective substance, dehydrosilybin was inconsistent in its impact on the individual steps of the pro-inflammatory signaling pathways. Dehydrosilybin's application induced activation of transcription factors NF B and AP 1 followed by an increase in interleukin 8 mRNA level. Its ability to synergize with lipopolysacharide was also observed. On the other hand, dehydrosilybin reduced the amounts of pro inflammatory cytokines released from fibroblasts infected with bacterial lipopolysacharide. In the following part, these natural substances were applied topically to an in vitro model of reconstructed human epidermis. Three dimensional cultivation promote keratinocyte differentiation that contributes to the establishment of skin's barrier properties. Thus, three dimensional model more closely resembles reality compared to the monolayer cell culture model. The three-dimensional model exhibited normal morphology and no variations in levels of inflammatory biomarkers following the addition of any of the analysed substances. Actually, the opposite was observed in a case of surfactant damaged epidermis. At the lowest concentration, dehydrosilybin diminished undesirable morphological changes produced by surfactant. The effect was comparable to that induced by indomethacin. Therefore, dehydrosilybin represents a natural alternative to conventional anti inflammatory medicine. However, in view of the conflicting results, its usage should be further revised, particularly in the skin affected by chronic inflammatory disease. The last section of the practical part is devoted to silver nanoparticles and ions, which are supposed to be important mediators of nanoparticles' action. Despite the fact that nanoparticles are commonly used in topical applications, there are still concerns about the patients' safety. In this work, the in vitro model of healthy human epidermis was used to assess the safety of topical application of silver nanoparticles. As no morphological deformities or elevation of inflammatory markers has been observed, the silver nanoparticles are considered safe to be topically used.

Klíčová slova

hojení ran, zánět, silymarin, NF B, nanočástice stříbra, rekonstruovaná lidská epidermis

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 6. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Jana Franková, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Lékařská fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Lékařská chemie a klinická biochemie / Lékařská chemie a klinická biochemie