Vliv hypoxie na aktivitu gamma-glutamyltranspeptidázy (GGT) v mozku laboratorních potkanů.

Milan ŠMÍDL

Master's thesis

Effects of hypoxia on gamma-glutamyltranspeptidase (GGT) activity in the brain of laboratory rats.

Abstract:

Hypoxie představuje komplexní zátěž organizmu, doprovázenou zvýšenou tvorbou oxidativních reaktivních radikálů. Významnou úlohu v jejich inaktivaci má tripeptid glutathion, jehož redukovaná i oxidovaná forma je specificky štěpena {$\gamma$}-glutamyltranspeptidázou (GGT, EC 2.3.2.2). GGT je integrální glykoprotein plazmatické membrány, exprimovaný pouze v některých orgánech, vč. mozku, řady živočišných species. Cílem DP bylo stanovit aktivitu GGT v mozku potkanů vystavených hypoxii. Enzym byl studován pomocí katalytické histochemické reakce v kryostatových řezech (Lojda, 1981). Byly použity mozky samců laboratorního potkana kmene Wistar, starých 3 měsíce, vystavených intermitentní hypobarické hypoxii (8 hodin denně/5 dní, 5500 m. n. m.) nebo permanentní normobarické hypoxii (15 dní, 10% kyslíku). Hlavní kontrolní skupinu tvořila zvířata ošetřená stejným způsobem (vč. experimentálního infarktu myokardu 4 h před usmrcením), s výjimkou vystavení hypoxii. Materiál pocházel z nekropsií zvířat z ukončeného kardiovaskulárního výzkumného projektu FgÚ AV ČR v Praze. GGT byla prokázána v mozku potkanů kontrolní i obou hypoxických skupin v mikrovaskulárním aparátu a mezicévním parenchymu neokortexu, hippokampu a corpus callosum, jakož i v cévní stopce a krycím epitelu plexus chorioideus postranních komor. Mikrodenzitometricky bylo zjištěno, že aktivita GGT je v mikrovaskulárním aparátu kontrolních zvířat 2,5 až 3krát větší, než v mezicévním parenchymu. V parenchymu šedé hmoty neokortexu a hipokampu byla aktivita GGT o a#8531; nižší, než v bílé hmotě corpus callosum. U zvířat obou hypoxických skupin byl v kapilárním řečišti studovaných oblastí mozku zjištěn statisticky významný pokles aktivity GGT (-8 až -30%, denzita histochemického barevného produktu na jednotku plochy tkáně), zatímco v mezicévním parenchymu se aktivita GGT statisticky významně nezměnila. Ve všech oblastech mozku hypoxických zvířat, s výjimkou corpus callosum, se významně zvětšil rozsah GGT+ mikrovaskulárního řečiště (+19 až 33%). Vzestup rozsahu mikrovaskulárního aparátu byl potvrzen ve stejných oblastech rovněž pomocí histochemické reakce na alkalickou fosfatázu (ALP), která představuje univerzálnější marker kapilár. DP prokázala nerovnoměrný vliv hypoxie na aktivitu GGT na jednotku plochy ve vaskulárním a parenchymovém kompartmentu mozku. Nerovnoměrný vliv hypoxie byl prokázán rovněž na proces neovaskularizace, kterou nedostatek kyslíku vyvolal pouze v šedé hmotě předního mozku.

Abstract:

Hypoxia represents a complex stress accompanied by increased formation of the reactive oxidative species. Important role in their inactivation has tripeptide glutathione which is specifically hydrolyzed by {$\gamma$}-glutamyltranspeptidase (GGT, EC 2.3.2.2). GGT is an integral plasma membrane glycoprotein expressed in some organs, including the brain of several animal species. The aim of this Thesis was to determine activity of GGT in the brain o rats exposed to hypoxia. The enzyme was monitored by catalytic histochemistry in cryostat sections (Lojda, 1981) prepared from brains of 3-month-old Wistar rats exposed to intermittent hypobaric hypoxia (8 h per day, 5 days, an equivalent of 5500 m a.s.) or permanent normobaric hypoxia (15 days, 10% Oxygen). Animals of the main control group were raised and treated in the same way (incl. heart ischemia induced 4 h before sacrification), except exposure to hypoxia. All brains were obtained by necropsy of animals treated and sacrificed for a Cardiovascular Research Project in the Inst. Physiol., Ac.Sci., Prague. GGT was revealed in the brain of both control and both hypoxic group of animals in the microvascular apparatus and the interspaced tissue parenchyma of the forebrain neocortex, hippocampus and corpus callosum, as well as in the vascular stalk and epithelial cover of the lateral ventricle choroid plexuses. Microdensitometry showed that GGT activity in the microvascular apparatus of control animals was 2.5 to 3.0 times higher than in proper brain tissue parenchyma. Activity of GGT in the gray matter parenchyma of the neocortex and hippocampus was by a#8531; lower than in the white matter of the corpus callosum. In animals exposed to both types of hypoxia, activity of GGT of microvascular apparatus was decreased by -8 to -30% (expressed as density of the histochemical staining per unit area), while there was no change in the parenchymal tissue in all regions studied. In both groups of hypoxic animals and all brain regions, except the corpus callosum, there was as significant increase in the area of GGT positive microvascular bed (+19 to +33%). The latter was approved by histochemical detection of alkaline phosphatase (ALP), a more universal marker of capillaries. In contrast to GGT, activity of ALP per tissue area was, however, not significantly affected. The data showed that hypoxia exterts differential effect on the activity of GGT, as measured per tissue area, in the microvascular and parenchymal compartments of the rat brain. The same was found true for the process of hypoxia-induced revascularization which found only in the forebrain gray matter.

Keywords

gamma-glutamyltranspeptidáza, glutathion, hypobarická a normobarická hypoxie, mikrovaskulární aparát mozku, bílá a šedá hmota

Keywords

gamma-glutamyltranspeptidase, glutathione, hypobaric and normobaric hypoxia, the brain microvascular bed, white and grey matter

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 4. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 30. 4. 2009
• Supervisor: doc. MUDr. Mareš Vladislav, Dr. Phil.,M.A.

University Jana Evangelisty Purkyně

Pedagogická fakulta

Master programme:
Department of Biology