Význam mitochondrií v reprodukci a nemoci

Bc. Dominika Macháčková

Bachelor's thesis

Role of mitochondria in reproduction and disease

Abstract:

Bakalářská práce shrnuje současné poznatky o mitochondriích se zaměřením na jejich roli během gametogeneze, oplodnění a časného embryonálního vývoje. Aktivita těchto organel produkujících značné množství energie je zásadní pro úspěšnou reprodukci. U mužů poskytují mitochondrie energii pro pohyb spermií. Schopnost akumulovat mitochondrie během oogeneze úzce souvisí s vývojovou kompetencí vajíčka, protože mitochondriální populaci embrya tvoří výhradně mitochondrie zděděné ze ženské gamety. Hodnocení mitochondrií by mohlo sloužit jako diagnostický nástroj pro výběr nejvhodnějších gamet i preimplantačních embryí, což by mohlo přispět ke zvýšení úspěšnosti asistované reprodukce. Nahromadění určitého množství patologických mutací v mitochondriální DNA způsobuje poruchu funkce této semiautonomní organely. Neschopnost produkovat dostatečné množství energie způsobuje zastavení vývoje, což může vést k neplodnosti nebo opakovaným těhotenským ztrátám. Poruchy mitochondriální aktivity v buňkách nebo tkáních vyvolávají celou řadu chronických onemocnění, která jsou často neslučitelná se životem. V současné době neexistuje léčba dědičných mitochondriálních chorob. Bylo však navrženo několik postupů, které lze využít v průběhu asistované reprodukce, jejichž cílem je zabránění nebo alespoň minimalizace přenosu mutantní mitochondriální DNA do další generace. Tato bakalářská práce přináší přehled mitochondriálních chorob a kritické posouzení experimentálních přístupů vyvinutých k prevenci přenosu těchto onemocnění.

Abstract:

This Bachelor Thesis summarizes current knowledge of mitochondria biology with a special focus of their role during gametogenesis, fertilization, and early development. The activity of these energy-producing organelles is critical for successful reproduction. In a male, mitochondria provide power for sperm motility. The ability to accumulate these organelles during oogenesis is tightly linked to egg´s developmental competence because the mitochondrial population in the embryo is passed exclusively from female gamete. Assessment of mitochondrion holds the potential to serve as a biomarker for diagnostics and selection of the most viable gametes and preimplantation embryos thus improving the efficiency of assisted reproduction. The accumulation of a critical amount of pathological mutations in mitochondrial DNA causes dysfunction of this semi-autonomous organelle. The failure to produce a sufficient amount of energy causes developmental arrest of embryos that could manifest as infertility or recurrent miscarriages. The mitochondrial deficiency in cells or tissues evokes a wide range of chronic illnesses which are often incompatible with long-term survival. At present, there is no cure for inherited mitochondrial disorders. Nevertheless, several strategies have been proposed to avoid, or at least minimize, the transfer of mutated mitochondrial DNA to the offspring during assisted reproduction procedures. This thesis provides a list of mitochondrial disease syndromes as well as critical review of experimental approaches developed to prevent these conditions.

Keywords

mitochondrie, mitochondriální DNA, oocyt, spermie, embryo, reprodukce, asistovaná reprodukce, mitochondriální choroba, mitochondriální substituční terapie, mitochondria, mitochondrial DNA, oocyte, sperm, reproduction, assisted reproduction, mitochondrial disease, mitochondrial replacement therapy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 7. 2020
• Supervisor: PharmDr. Zuzana Holubcová, Ph.D.
• Reader: Mgr. Veronika Palušová

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Molecular Biology and Genetics