Dospělé jaterní kmenové buňky a jejich využití v toxikologii

Bc. Sabina Váňová

Master's thesis

Adult liver stem cells and their application in toxicological research

Abstract:

Diferencované buňky lidského těla odvozené od kmenových buněk bývají stále častěji využívány při in vitro stanovování toxicity environmentálních polutantů. Málo pozornosti však bylo dosud věnováno zkoumání vlivu chemických látek přímo na dospělé (tkáňově specifické) kmenové buňky, ačkoli již existují důkazy, že jejich poškození může mít závažné dopady na lidské zdraví. Jedním z důsledků narušení dospělých kmenových buněk a tkáňové homeostázy může být vznik nádorového onemocnění. V této diplomové práci byly zkoumány účinky vybraných hepatotoxinů a hepatokarcinogenů (fluoranthenu, benzo[a]pyrenu, microcystinu-LR, cylindrospermopsinu, 12-O-tetradekanoylforbol-13-acetátu a 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxinu) na linii lidských jaterních kmenových buněk HL1-hT1. Experimenty byly realizovány v klasickém dvourozměrném (2D) uspořádání – monovrstvě a v trojrozměrném (3D) systému – mnohobuněčných sféroidech. Výsledky odhalily, že působení některých uvedených toxikantů (benzo[a]pyrenu, microcystinu-LR a cylindrospermopsinu) na HL1-hT1 buňky se liší v závislosti na použitém kultivačním uspořádání. Citlivěji reagovaly buňky kultivované ve 3D sféroidech, což se projevilo zejména zpomalením jejich růstu, změnou morfologie, metabolické aktivity a životaschopnosti. Při in vitro hodnocení účinků chemických látek by proto měl být zohledněn nejen typ buněk a jejich diferenciační stádium, druh testované látky a její koncentrace, ale i způsob kultivace.

Abstract:

Over the years, stem-cell derived models are becoming increasingly used in in vitro toxicity testing and assessment of environmental pollutants. However, the effects on adult (tissue-specific) stem cells induced by chemical substances have not received a great attention so far. There is accumulating evidence that damage of the adult stem cells can have serious impacts on human health. Cancer might be one of the most serious outcomes of the stem cell and tissue homeostasis disruption. This diploma thesis focused on the effects of selected hepatotoxins and hepatocarcinogens (fluoranthene, benzo[a]pyrene, microcystin-LR, cylindrospermopsin, 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate and 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin) on a human adult liver stem cell line HL1-hT1. The experiments were done in the classical two-dimensional (2D) cell culture – the monolayer and in the three-dimensional (3D) model – multi-cellular spheroids. The results revealed that the effects of some tested toxicants (benzo[a]pyrene, microcystin-LR, cylindrospermopsin) on HL1-hT1 cell line depend on a used cell culture system. The cells cultured in 3D spheroids were more sensitive, which was demonstrated by slower growth of spheroids, changes in their morphology, metabolic activity and viability. Therefore, not only the cell type and its differentiation status, tested substances and their concentrations, but also cell culture method should be considered during in vitro toxicity assessment.

Keywords

Dospělé kmenové buňky, hepatotoxiny, hepatokarcinogeny, karcinogeneze, nádorové kmenové buňky, 3D kultivace buněk, Adult stem cells, hepatotoxins, hepatocarcinogens, carcinogenesis, cancer stem cells, 3D cell culture

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 1. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 15. 2. 2016
• Supervisor: RNDr. Pavel Babica, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology