Vliv zánětlivých faktorů produkovaných makrofágy na enzymy podílející se na metabolické aktivaci polyaromatických promutagenů

Bc. Jana SVOBODOVÁ

Master's thesis

The effects of inflammatory mediators produced by macrophages on enzymes participating in metabolic activation of polyaromatic promutagens

Anotácia:

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU), jako je benzo[a]pyren (B[a]P), představují významné environmentální kontaminanty. Na jejich detoxikaci i metabolické aktivaci se podílejí cytochromy P450 rodiny 1 (CYP1), jejichž hladina a aktivita je kontrolována především působením Ah receptoru (AhR). AhR je transkripční faktor, který zprostředkovává široké spektrum biologických a toxických účinků environmentálních polutantů. Hladina CYP1 enzymů může být ovlivněna také patologickými procesy v plicní tkáni, jako je chronický zánět. Studie zkoumající vliv prozánětlivých cytokinů na aktivitu AhR ukazují, že hladina CYP1 může být v podmínkách zánětlivé reakce významně ovlivněna. Deregulace aktivity CYP1 enzymů může významně měnit tvorbu toxických metabolitů B[a]P. V rámci předložené diplomové práce byl studován vliv komplexních směsí zánětlivých mediátorů, kondiciovaného média, připraveného aktivací alveolárních makrofágů MH-S. Bylo prokázáno, že toto médium, které obsahuje účinnou směs prozánětlivých cytokinů a dalších zánětlivých mediátorů, lze využít jako vhodný model indukce zánětlivé reakce v plicních epiteliálních buňkách in vitro. Kondiciované médium v plicních alveolárních buňkách typu II (AEII; linie RLE-6TN) aktivovalo tvorbu zánětlivých mediátorů a posilovalo indukci CYP1B1, jednoho z hlavních enzymů podílejících se na bioaktivaci B[a]P na toxické reaktivní metabolity. Působením zánětlivých mediátorů došlo v použitém buněčném modelu AEII k posílení tvorby stabilních BPDE aduktů. Zvýšené poškození DNA bylo potvrzeno detekcí zvýšené fosforylace nádorového supresoru p53. Analýzou B[a]P metabolitů bylo prokázáno, že došlo k urychlení metabolismu B[a]P. Podobně, jako v případě působení modelového prozánětlivého cytokinu TNF-?, je v případě působení směsi prozánětlivých mediátorů pozorováno posílení zánětlivé odpovědi v buňkách RLE-6TN a zvýšená bioaktivace a genotoxicita B[a]P. Tyto výsledky naznačují, že chronický zánět, který vede k lokálnímu zvýšení produkce zánětlivých mediátorů v plicní tkáni, může ovlivnit metabolismus PAU a následně posilovat genotoxické působení PAU v AEII buňkách.

Abstract:

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), such as benzo[a]pyrene (B[a]P), are important environmental contaminants. Their detoxification and metabolite activation is mediated by cytochrome P450 family 1 enzymes (CYP1), which levels and activities are primarily controlled by the aryl hydrocarbon receptor (AhR). AhR is a transcription factor, which mediates a broad spectrum of biological and toxic effects of environmental pollutants. Nevertheless, levels of the CYP1 enzymes can also be affected by pathological processes in pulmonary tissue, such as chronic inflammation. Studies investigating effects of pro-inflammatory cytokines on AhR activity and expression of his targets genes have indicated that activities of a number of enzymes participating in detoxification and elimination of PAHs, could be significantly modified under inflammatory conditions. Deregulation of CYP1 enzyme activity can significantly change production of toxic B[a]P metabolites. Within the present diploma thesis, we studied influence of complex mixtures of inflammatory mediators, which were prepared as conditioned medium from activated alveolar macrophage MH-S cells. We confirmed that this medium, which contains an effective mixture of pro-inflammatory cytokines and other inflammatory mediators, can be employed as suitable model of induction of inflammatory response in the pulmonary epithelial cells in vitro. The conditioned medium activated production of inflammatory mediators and enhanced induction of CYP1B1, one of major enzymes involved in the bioactivation of B[a]P to toxic reactive intermediates, in alveolar type II epithelial cells (AE II, cell line RLE-6TN). The action of inflammatory mediators lead to the augmented the formation of stable B[a]P diolepoxide-DNA adducts in employed model AE II cells. Increased DNA damage was further confirmed by detection of enhanced phosphorylation of tumor suppressor p53. Analysis of B[a]P metabolites showed that metabolism of B[a]P was accelerated. Similarly to model pro-inflammatory cytokine TNF-?, we observed that mixtures of pro-inflammatory mediators may potentiate inflammatory response and increase bioactivation and genotoxicity of B[a]P in RLE-6TN cells. These results suggest that chronic inflammation, which leads to an increased local production of inflammatory cytokines in lung tissue, may affect PAHs metabolism and subsequently enhance genotoxic effects of PAHs in AEII cells.

Kľúčové slová

AhR, polycyklické aromatické uhlovodíky, CYP1B1, benzo[a]pyren, prozánětlivé cytokiny, DNA adukty, plicní epiteliální buňky (AE II)

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2. 5. 2013

Zverejniť od: 2. 5. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 5. 2013
• Vedúci: RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biochemistry / Biochemistry