Produkce antioxidačních enzymů v rámci hostitelsko/parazitickém systému se zaměřením na modelový organismus tasemnice krysí (Hymenolepis diminuta)

Bc. Ivana Bečvářová

Master's thesis

Antioxidant enzymes in host/parasite system - case study of model organism rat tapeworm (Hymenolepis diminuta)

Abstract:

Souhrn Tato diplomová práce se zabývá parazito-hostitelskou interakcí. Parazité gastrointestinálního traktu mohou způsobovat dlouhodobé infekce. Kvůli této skutečnosti si parazité vytvořili složitý systém obrany proti působení imunitních mechanismů hostitele. Savčí organismus napadený parazity začne vytvářet imunitní odpověď. Tu zprostředkovávají leukocyty. Jedním z hlavních leukocytů jsou eozinofily, které produkují reaktivní formy kyslíku (ROS). Hlavním antioxidačním enzymem parazitů je superoxid dismutáza a na tento enzym jsme se v naší studii zaměřili. Do naší studie jsme zařadili i vliv olova na produkci superoxid dismutázy. Cílem diplomové práce byla detekce a stanovení aktivity vybraného antioxidačního enzymu – superoxid dismutázy (SOD) produkovaného tasemnicí krysí (Hymenolepis diminuta) v in vitro kultivačních podmínkách. Pro náš pokus byl vybrán často používaný modelový druh tasemnice krysí (Hymenolepis diminuta). Finálním hostitelem byl zvolen Potkan laboratorní (Rattus norvegicus) kmen Wistar a mezihostitelem Potemník moučný (Tenebrio molitor). Analýza byla provedena na 14 vzorcích. Ověřovali jsme dvě hypotézy. První hypotéza byla vliv kultivační metody, kdy byli použity in vitro epiteliální buňky střeva IEC-4 a IEC-6 a kultivační medium. V Petriho miskách bylo připraveno samotné kultivační medium nebo epitelové buňky. Do poloviny studovaných vzorků byl přidán kontaminant v podobě dusičnanu olovnatého o koncentraci 19,5 mgPb/ml. Do takto přepravených Petriho misek byli následně vloženy celé tasemnice. Z výsledku studie vyplývá, že nejvyšší hodnot bylo dosaženo dle předpokladů při kultivaci H. diminuta za přítomnosti buněk a xenobiotik (olova). Ovšem průkazně se aktivita SOD lišila jen mezi vzorky, které obsahoval epiteliální buňky s celou tasemnicí a přidaným Pb a medium s celou tasemnicí a Pb. U zbylých vzorku nebyl nalezen signifikantní rozdíl mezi kultivačními podmínkami. Druhá hypotéza se týkala množství vyprodukované seupeoxid dismutázy v předem určených částech tasemnice. Pokus byl koncipován stejně jen s rozdílem, že do media nebo na buňky jsme umístili předem určené části tasemnice. Jednalo se o kraniální nebo kaudální část parazita. Nejproduktivnější byla neočekávaně kaudální část parazita s xenobiotiky (Pb) kultivovaná v médiu bez buněk. Prokazatelně se aktivita SOD lišila jen mezi variantami medium s kraniální částí parazita a mediu s kaudální částí parazita. U zbylých vzorků byla potvrzena nulová hypotéza nebyl nalezen signifikantní rozdíl mezi kaudální a kraniální částí. Z výsledků diplomové práce vyplývá, že není signifikantní rozdíl mezi námi stanovenými kultivačními medii. Stejného výsledku jsme dosáhli i při množství vyprodukované supereoxid dismutázy, kdy nebyl potvrzen signifikantní rozdíl mezi přední a zadní částí parazita. Klíčová slova: SOD, S/E produkty, IEC-4 a IEC-6 buňky, H. diminuta

Abstract:

Summary This thesis addresses the interaction between a parasite and a host. Parasites of gastrointestinal tract could be the cause of long-term infection. Due to this fact, the parasites have developed a complex system of defense against the action of the host's immune mechanisms. A mammalian organism infested with parasites begins to prepare an immune response. This is mediated by leukocytes. One of the major leukocytes is eosinophils, which produces reactive oxygen species (ROS). The main antioxidant enzyme of the parasites is superoxide dismutase. In our research we focused on this enzyme and we included effect of lead on superoxide dismutase production. The aim of the diploma thesis was to detect and determine the activity of a selected antioxidant enzyme - superoxide dismutase (SOD) produced by a rat tapeworm (Hymenolepis diminuta) in in vitro culture conditions. The frequently used regime species of the tapeworm (Hymenolepis diminuta) was chosen for our experiment. The final host was the laboratory rat (Rattus norvegicus) of the Wistar strain and the intermediate host was the mealworm (Tenebrio molitor). The analysis was performed on 14 samples. We tested two hypotheses.The first hypothesis was influenced by culture methods using in vitro gut epithelial cells IEC-4 and IEC-6 and culture medium. Culture medium or epithelial cells were prepared to be performed in petri dishes. A contaminant in the form of lead nitrate at a concentration of 19.5 mgPb / ml was added to a half of the studied samples. The entire tapeworms were placed in the Petri dishes afterwards. The result of the study shows that the highest values were obtained as expected in the culture of H. diminuta in the presence of cells and xenobiotics (lead). However, the SOD activity was found to differ only between samples that contained the whole tapeworm and the epithelial cells with added Pb; and medium with the whole tapeworm and Pb. No significant difference was found between the culture conditions in the remaining samples. The second hypothesis concerned the amount of dismutase seuphoxides produced in predetermined parts of the tapeworm. The experiment was created in the same way with the only difference - we placed a predetermined part of the tapeworm in the media or onto the cells. It was a cranial or caudal part of the parasite.The most productive was the unexpectedly caudal part of the parasite with xenobiotics (Pb) cultured in cell-free medium. Demonstrably, SOD activity differed only between variants of the medium with the cranial part of the parasite and the medium with the caudal part of the parasite. In the remaining samples the null hypothesis was confirmed and no significant difference was found between the caudal and cranial parts. The results of this diploma thesis show, that there is no significant difference between our culture medium. We achieved the same result regarding the production of supereoxide dismutase, no significant difference between the anterior and posterior part of the parasite was confirmed. Keywords: SOD, S / E products, IEC-4 and IEC-6 cells, H. diminuta

Keywords

SOD, S/E produkty, IEC-4, IEC-6 buňky, H. diminuta

Keywords

S / E products, IEC-6 cells, H.diminuta, SOD, IEC-4 cells

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zuzana Čadková, Ph.D. DiS.
• Reader: Ivo Doskočil, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Companion Animal Management