Kůže je trvale vystavena agresivním účinkům životního prostředí, například, biologickým, fyzikálním, chemickým atd. Reaktivní formy kyslíku (ROS) se vytváří během běžného metabolismu a jejich produkce se zvyšuje za stresových podmínek až na smrtelnou úroveň, což způsobuje oxidační stres. Peroxidace lipidů je dobře známým mechanismem buněčného poškození a často se používá jako indikátor oxidativního stresu v buňkách a tkáních. V současné studii byla pro studium v ex-vivo/in-vitro podminkách použita prasečí kůže, která je používána jako model pro lidskou kůži. V této práci jsou prezentovány experimentální výsledky týkající se zapojení hydroxylového radikálu v lipidové peroxidaci a tvorbě elektricky excitovaných druhů, které nakonec vedou k ultra-slabým emisím fotonů. Při měření byly použity vychytávače singletového kyslíku a také interferenční filter pro důkaz přítomnosti různých elektricky excitovaných druhů v celkové ultra-slabé emisi fotonů. Na základě získaných výsledků se ukázalo, že během oxidačních radikálových reakcí je ultra-slabá emise fotonů způsobena tvorbou jak tripletových excitovaných karbonylů, tak i singletového kyslíku. Ultra-slabá emise fotonů může být použita jako vhodný neinvazivní nástroj pro sledování a vizualizaci oxidativních radikálových reakcí v kůži.
Anotace v angličtině
The skin is consistently exposed to environmental aggressions including biological, physical, chemical etc. Reactive oxygen species (ROS) are known to be formed during the normal metabolism which enhances to a lethal level under stress condition referred to as oxidative stress. Lipid peroxidation is a well-understood mechanism of cellular injury and is often used as an indicator of oxidative stress in cells and tissues. In the current study, we have used the porcine skin (intact pig ear/skin biopsies) as an ex-vivo/in-vitro model system to represent human skin. Experimental results showing the involvement of hydroxyl radical in lipid peroxidation and the formation of electronically excited species eventually leading to ultra-weak photon emission are presented. To demonstrate the contribution of different electronically excited species in the overall ultra-weak photon emission, the effect of a scavenger of singlet oxygen and measurement with interference filter on photon emission were measured. Based on the results obtained, it is concluded that during the oxidative radical reactions, the ultra-weak photon emission is contributed by the formation of both triplet excited carbonyls and singlet oxygen. Ultra-weak photon emission is claimed to be an appropriate non-invasive tool for monitoring and visualization of oxidative radical reaction in the skin.
Singlet oxygen; triplet excited carbonyl; ultra-weak photon emission; two dimensional photon imaging; skin.
Rozsah průvodní práce
35 s. (43 898 znaků)
Jazyk
AN
Anotace
Kůže je trvale vystavena agresivním účinkům životního prostředí, například, biologickým, fyzikálním, chemickým atd. Reaktivní formy kyslíku (ROS) se vytváří během běžného metabolismu a jejich produkce se zvyšuje za stresových podmínek až na smrtelnou úroveň, což způsobuje oxidační stres. Peroxidace lipidů je dobře známým mechanismem buněčného poškození a často se používá jako indikátor oxidativního stresu v buňkách a tkáních. V současné studii byla pro studium v ex-vivo/in-vitro podminkách použita prasečí kůže, která je používána jako model pro lidskou kůži. V této práci jsou prezentovány experimentální výsledky týkající se zapojení hydroxylového radikálu v lipidové peroxidaci a tvorbě elektricky excitovaných druhů, které nakonec vedou k ultra-slabým emisím fotonů. Při měření byly použity vychytávače singletového kyslíku a také interferenční filter pro důkaz přítomnosti různých elektricky excitovaných druhů v celkové ultra-slabé emisi fotonů. Na základě získaných výsledků se ukázalo, že během oxidačních radikálových reakcí je ultra-slabá emise fotonů způsobena tvorbou jak tripletových excitovaných karbonylů, tak i singletového kyslíku. Ultra-slabá emise fotonů může být použita jako vhodný neinvazivní nástroj pro sledování a vizualizaci oxidativních radikálových reakcí v kůži.
Anotace v angličtině
The skin is consistently exposed to environmental aggressions including biological, physical, chemical etc. Reactive oxygen species (ROS) are known to be formed during the normal metabolism which enhances to a lethal level under stress condition referred to as oxidative stress. Lipid peroxidation is a well-understood mechanism of cellular injury and is often used as an indicator of oxidative stress in cells and tissues. In the current study, we have used the porcine skin (intact pig ear/skin biopsies) as an ex-vivo/in-vitro model system to represent human skin. Experimental results showing the involvement of hydroxyl radical in lipid peroxidation and the formation of electronically excited species eventually leading to ultra-weak photon emission are presented. To demonstrate the contribution of different electronically excited species in the overall ultra-weak photon emission, the effect of a scavenger of singlet oxygen and measurement with interference filter on photon emission were measured. Based on the results obtained, it is concluded that during the oxidative radical reactions, the ultra-weak photon emission is contributed by the formation of both triplet excited carbonyls and singlet oxygen. Ultra-weak photon emission is claimed to be an appropriate non-invasive tool for monitoring and visualization of oxidative radical reaction in the skin.
Singlet oxygen; triplet excited carbonyl; ultra-weak photon emission; two dimensional photon imaging; skin.
Zásady pro vypracování
1) Develop a brief overview of processes involved in oxidation of biomolecules (lipid peroxidation and protein oxidation) in skin.
2) Get familiar with the detection methods including kinetic mesaurements and two-dimensional imaging of ultra-weak photon emission. Write the measurement procedure.
3) Measure the formation of singlet oxygen and excited triplet carbonyls in skin samples.
4) Evaluate the measured results and discuss them in comparison with the literature.
5) Write the Bachelor Thesis.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Práce bude odevzdána na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce, a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Katedry biochemie.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Zásady pro vypracování
1) Develop a brief overview of processes involved in oxidation of biomolecules (lipid peroxidation and protein oxidation) in skin.
2) Get familiar with the detection methods including kinetic mesaurements and two-dimensional imaging of ultra-weak photon emission. Write the measurement procedure.
3) Measure the formation of singlet oxygen and excited triplet carbonyls in skin samples.
4) Evaluate the measured results and discuss them in comparison with the literature.
5) Write the Bachelor Thesis.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Práce bude odevzdána na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce, a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Katedry biochemie.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Seznam doporučené literatury
B. Halliwell, J.M.C. Gutteridge, Free Radical Bio Med, Oxford University press Inc., New York (2007).
A. Prasad, P. Pospíšil, "Two-dimensional imaging of spontaneous ultra-weak photon emisiion from the human skin: role of reactive oxygen species". J Biophotonics 4 (11-12), 840-849 (2011).
Seznam doporučené literatury
B. Halliwell, J.M.C. Gutteridge, Free Radical Bio Med, Oxford University press Inc., New York (2007).
A. Prasad, P. Pospíšil, "Two-dimensional imaging of spontaneous ultra-weak photon emisiion from the human skin: role of reactive oxygen species". J Biophotonics 4 (11-12), 840-849 (2011).
Přílohy volně vložené
Title page of article submitted to journal (Frontiers in Physiology) based on part of results presented in the thesis.
Přílohy vázané v práci
ilustrace
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby:
V úvodu obhajoby předseda komise prof. RNDr. Jozef Šamaj, Dr.Sc. představil studentku přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce studentka seznámila všechny zúčastněné s cíli práce a hlavními metodami využitými při jejím zpracování, dále se získanými výsledky a z nich vyplývajícími závěry.
Následně byl přečten oponentní posudek. Odpovědi na otázky a připomínky uvedené v posudku oponenta a vedoucího bakalářské práce studentka zodpověděla uspokojivě, doložila je vypracované v písemné formě a prezentovala také ústně.
V rámci veřejné diskuse zodpověděla následující dotazy položené přítomnými odborníky:
Prof. Šamaj:
What is the benefit of this method comparing to similar biophysical methods?
You need very specialized device to detect these results. How you deal with this?
Dr. Komis:
The rest of the photons you have. To which part of the spectrum they belong?
Can you describe the experimental design. How you proceed through the experiment?
What you use as a control? Do you have some empy solution that you apply on your sample?
Do you thing, other people are studying it. Do they apply other forms of stresses?
What is the difference in your system to the CCD and PMT?
doc. Ovečka:
How do you discriminate three different pipetes in the dark?
If you use skin in a normal condition, does it mean, there is no photon emission?
prof. Šamaj:
Is there some emission in plant cell salso? In vascular systém?