Modulace fyziologie karatinocytů a kožních fibroblastů vybranými polysacharidy

Mgr. Ema Ruszová, Ph.D.

Doctoral thesis

Modulation of keratinocyte and dermal fibroblast physiology by selected polysacharides

Anotácia:

Již v dřívějších studiích bylo poukázáno na kapacitu nejrůznějších polysacharidů inhibovat stárnutí buněk, respektive stárnutí kůže. Mezi hlavní popisované efekty patří inhibice proteolytické degradace složek extracelulární matrix a tím inhibice produkce pro-zánětlivých a pro-apoptických peptidů, dále inhibice Maillardovy reakce a přímý pro-proliferativní účinek. Schopnost studovaných polysacharidů vychytávat volné radikály je považována za jeden z klíčových mechanismů ochrany buněk exponovaných ultrafialovému záření a taktéž významně zasahuje do procesů spojených se stárnutím buněk indukovaným zářením. Poplysacharidy působí na buňky aktivně přes interakci s několika typy receptorů rozpoznávajících polysacharidy, které byly prokázány také na povrchu buněk kůže. Mezi běžné interagující receptory patří lektiny rozpoznávací galaktózu, které jsou schopny vázat se na galaktosyl- i mannosyl- sacharidické jednotky. Hlavním úkolem této práce bylo zhodnotit vliv vybraných polysacharidů na fyziologii keratinocytů a kožních fibroblastů v kontextu procesů spojených se stárnutím buněk indukovaným zářením a celkovým stárnutím kůže. Pro studium byly vybrány tři různé typy polysacharidů: glukomannany, oligo/polysacharidy bohaté na rhamnózu a oligo/polysacharidy bohaté na fukózu. Jejich efekty byly studované jak na izolovaných keratinocytech a dermálních fibroblastech in vitro tak na dobrovolnících in vivo. Výsledky ukazují, že různé strukturní charakteristiky polysacharidů ovlivňují jejich účinek na buňky, zvláště z hlediska modulace profilování genové exprese. Mimo jiné výsledky naznačují možnost zapojení různých signálních drah vedoucích od aktivace receptorů rozpoznávajících rhamnózu/fukózu s následnými dopady na modulaci pojivové tkáně, extracelulární matrix a vlastností kůže obecně. Celkově práce prokazuje významné účinky studovaných polysacharidů na keratinocytech a fibroblastech kůže a jejich případné použití při ošetření pleti proti jejímu stárnutí nebo při její ochraně před poškozením ultrafialovým světlem.

Abstract:

The inhibition of harmful, age-related processes in skin and in cells in general by different polysaccharides has been proposed by various authors. The main described effects of polysaccharides include the inhibition of the production of detrimental peptides during their proteolytic degradation, the inhibition of the Maillard reaction, and direct pro-proliferative effects of polysaccharides. Furthermore, the ability of the various polysaccharides to scavenge free radicals is also considered to significantly protect ultraviolet-exposed cells and to intervene in the photoageing processes. Several polysaccharide recognising receptors have been documented on the skin cell surface. Galactose–recognising lectins are among the common interacting receptors, which are able to bind to galactosyl as well mannosyl saccharidic units. The main task of this thesis was to evaluate the effects of selected polysaccharides on fibroblast and keratinocyte physiology in the context of skin ageing and photoageing processes. Complex effects of three different types of polysaccharides, glucomannan, rhamnose rich-oligo/polysaccharides and fucose-rich oligo/polysaccharides have been studied both on keratinocytes and dermal fibroblasts in vitro and on healthy volunteers in vivo. Results show that the different structural features of studied polysacharides were crucial for their effects on cells, particularly the modulation of gene expression profiles. Moreover, the results suggest involvement of different signalling pathways delivering a signal from rhamnose/fucose–receptors to intracellular targets, with potential consequences on anti-connective tissue ageing properties. Overall, the thesis presents data describing complex effects of different polysaccharides on keratinocytes and skin fibroblasts and their potential use in skin treatment to prevent skin ageing or damage by ultraviolet light.

Keywords

polysaccharides, keratinocytes, dermal fibroblasts, skin aging, UV-exposure, extracellular matrix, ROS-scavengers

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 10. 2011

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 1. 2012
• Vedúci: doc. Mgr. Lukáš Kubala, Ph.D.
• Oponent: doc. RNDr. Zuzana Bílková, Ph.D., doc. RNDr. Antonín Lojek, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Biology (4-years) / Animal Physiology