Vliv hladiny glukózy na energetický metabolismus jaterních buněk \kur{in vitro}

Bc. Veronika Špalková

Master's thesis

Effect Of Glucose Level On Energy Metabolism Of Liver Cells \kur{In Vitro}

Abstract:

Vypracovaná diplomová práce spočívá v testování buněčné viability a mitochondriální bioenergetiky v závislosti na rozdílné koncentraci glukózy použitých kultivačních médií. Glukóza a s ní spojována hyperglykémie či diabetes mellitus je v dnešní době stále neprobádanou oblastí. Práce se snažila pochopit vzájemný vztah mezi glukózou a metabolickými procesy uplatňujícími se v buňce. Věříme, že by tato studie mohla vést k celkovému pochopení pozměněné mitochondriální bioenergetiky, ovlivněné zvýšenou koncentrací glukózy. Předpokládáme, že mitochondrie jsou nedílnou součástí buňky a jejich porucha vede k řadě již definovaných, ale zejména ještě i neprobádaných komplikovaných stavů a nemocí. Snažíme se zjistit, zda je mezi mitochondriální dysfunkcí a hyperglykemií přímý mechanismus účinku. Energetický metabolismus je ovlivňován řadou impulzů z vnějšího a vnitřního prostředí. Je tedy těžké aplikovat metodu, která by byla schopná akceptovat i tyto rušivé elementy. Teoretická část práce je zaměřena na biosyntetickou organelu, která je hlavním intracelulárním producentem energie, zvanou mitochondrie. Jelikož je základem práce posuzování, zda rozdílná koncentrace glukózy ovlivňuje určitým způsobem energetický metabolismus, je v teoretické části práce věnována kapitola i glukóze a metabolickým dráhám, ve kterých se glukóza uplatňuje. V neposlední řadě je popisována i HepG2 buněčné linie, která byla důležitým předmětem zkoumání. Praktická část práce je zaměřena na testování buněčné viability a mitochondriálního metabolismu imortilizované lidské buněčné linie HepG2. Buňky byly rozděleny na dva fenotypy, které byly pěstovány na základě různých kultivačních podmínek. První fenotyp buněk byl vystaven dlouhodobým expozičním podmínkám normoglykemického prostředí, kde koncentrace glukózy byla 1 g/L. Druhý fenotyp buněk byl vystaven dlouhodobým expozičním podmínkám hyperglykemického prostředí, kde koncentrace glukózy byla 5 g/L.

Abstract:

This work focuses on testing cellular viability and mitochondrial bioenergetics in relation to two different glucose concentrations used in the culture media. The effect of glucose level and its contribution to hyperglycemia or diabetes mellitus on cellular energy metabolism is still not fully understood. The study aimed to clarify the relationship between glucose and the metabolic processes that occur in the cell in order to obtain a better overall understanding of the altered mitochondrial bioenergetics influenced by increased glucose concentration. Mitochondria are an integral part of the cell, and their dysfunction leads to a range of well-defined, but especially understudied complicated conditions and diseases. The goal is to determine whether there is a direct mechanism of action between mitochondrial dysfunction and hyperglycemia. Since energy metabolism is influenced by various signals from the external and internal environment, therefore, applying a method that can also accept these interfering elements is challenging. The theoretical part of the thesis is focused on the biosynthetic organelle, mitochondria, which is the main intracellular energy producer. Since the basis of the work is to assess whether different glucose concentrations affect energy metabolism in a certain way, a chapter on glucose and metabolic pathways in which glucose is involved is included in the theoretical part. Finally, the HepG2 cell line, which was an important topic of investigation, is described. The practical part of the thesis focuses on testing the cellular viability and mitochondrial metabolism of the immortalised human cell line HepG2. The cells were divided into two phenotypes grown under different culture conditions. The first phenotype was exposed to a long-term normoglycemic condition, where the glucose concentration was 1 g/L. The second phenotype was exposed to a long-term hyperglycemic condition, where the glucose concentration was 5 g/L.

Keywords

Mitochondrie, bioenergetika, glukóza, hyperglykémie, normoglykémie, hepatocyty, HepG2

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Pavla Žáková, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Bioanalytical Laboratory Diagnostics in Medicine / Bioanalytical Laboratory Diagnostics in Medicine