Role eikosanoidů a oxidu dusnatého v reakcích hmyzu zprostředkovaných adipokinetickým hormonem

Bc. Nikola Kučeráková

Master's thesis

The role of eicosanoids and nitric oxide in insect reactions mediated by adipokinetic hormone

Abstract:

Adipokinetický hormon (AKH), oxid dusnatý i eikosanoidy jsou u hmyzu velmi důležité regulační molekuly s pleiotropním účinkem. I přes mnohé popsané funkce AKH u nespočtu druhů hmyzu, nebyl jeho vliv dosud studován u modelového organismu Galleria mellonella. Tato práce se proto zaměřuje na studium působení AKH u larev G. mellonella a jeho propojení s dalšími signálními molekulami – oxidem dusnatým a eikosanoidy. Hladina AKH v centrální nervové soustavě larev G. mellonella byla stanovena na 68,3 fmol. V rámci experimentů byl larvám aplikován syntetický Manse-AKH, jehož poločas rozpadu v hemolymfě odpovídá 16,6 minutám, a byly sledovány vybrané fyziologické a imunitní parametry, které by mohly být kontrolovány právě činností AKH, ale také eikosanoidy či oxidem dusnatým. Byl prokázán vliv Manse-AKH na zvýšení hladiny lipidů v hemolymfě G. mellonella, ale hladina sacharidů a proteinů podáním tohoto hormonu ovlivněna nebyla. Ačkoli byl vliv AKH na koncentraci sledovaných živin mírný nebo nebyl pozorován žádný, bylo zjištěno, že injekčně podaných 250 pmol AKH výrazně tlumí lokomoční aktivitu a celkový metabolismus larev. Manse-AKH dále indukoval expresi genu pro syntázu oxidu dusnatého a NADPH oxidázu 4, naopak snížil expresi genu pro lysozym. Zvýšená exprese syntázy oxidu dusnatého naznačuje, že AKH u Galleria mellonella funguje jako nadřazená signální molekula pro tento enzym, nicméně zvýšená hladina nitritů po aplikaci Manse-AKH prokázána nebyla. Ke změně hladiny nitritů v hemolymfě nedošlo ani po inhibici syntézy eikosanoidů, což podporuje předpokládané uspořádání signální kaskády, ve které jsou eikosanoidy syntetizovány v odpovědi na signál oxidu dusnatého a ne naopak.

Abstract:

Adipokinetic hormone (AKH), nitric oxide and eicosanoids in insect are pleiotropic regulatory molecules with a significant importance. Despite many described AKH functions in numerous insect species, its effect has not yet been studied in the model organism Galleria mellonella. Aim of this work is therefore study of AKH action in G. mellonella larvae and its possible crosstalk with other signalling molecules – nitric oxide and eicosanoids. The level of adipokinetic hormone in central nervous system of G. mellonella was determined as 68,3 fmol. For the experiments, larvae were treated with synthetic Manse-AKH, whose half-life in hemolymph corresponds to 16.6 minutes, and selected physiological and immune parameters, which could be controlled by AKH, but also by eicosanoids or nitric oxide, were studied. The effect of Manse-AKH on lipid level in haemolymph was demonstrated, but concentration of carbohydrates and proteins was not influenced by this hormone. Even though the effect of the synthetic adipokinetic hormone on the nutritional status of the larvae was moderate or none, injection of 250 pmol of Manse-AKH was found to significantly inhibit locomotor activity and overall larval metabolism. Furthermore, Manse-AKH induced the expression of nitric oxide synthase gene and NADPH oxidase 4 gene, in contrast it decreased lysozyme gene expression. Increased nitric oxide synthase gene expression suggests, that in Galleria mellonella AKH functions as an upstream signalling molecule to this enzyme, however Manse AKH failed to elevate nitrite levels in haemolymph. The nitrite level in the haemolymph did not change even after inhibition of eicosanoid synthesis, supporting a previously established signalling cascade in which eicosanoids function in response to a nitric oxide signal and not vice versa.

Keywords

Adipokinetický hormon, eikosanoidy, Galleria mellonella, hmyz, imunitní systém, oxid dusnatý, Adipokinetic hormone, eicosanoids, insect, immune system, nitric oxide

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 2. 7. 2020
• Supervisor: Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D.
• Reader: RNDr. Andrea Bednářová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology