Oxidačný stres v koži je vo všeobecnosti spájaný hlavne s epidermálnymi a dermálnymi bunkami. Preto sa predpokladá, že tieto vrstvy sú najnáchylnejšie z hľadiska vzniku a poškodenia oxidačným stresom. Experimentálne sa dokázalo, že reaktívne formy kyslíka (ROS), ktoré vznikajú v dôsledku výkyvov prostredia, prispievajú k tvorbe ultra slabej fotónovej emisie (UPE) prostredníctvom oxidácie biomolekúl (nukleových kyselín, proteínov a lipidov). V posledných rokoch sa v rôznych štúdiách živých systémov (in vitro, in vivo a ex vivo) začali využívať techniky detekcie ultraslabých fotónov na štúdium oxidačného stresu. Výskum zameraný na dvojrozmerné fotónové zobrazovanie priťahuje čoraz väčšiu pozornosť vďaka svojej využiteľnosti ako neinvazívneho nástroja. Po exogénnej aplikácii peroxidu vodíka (H2O2) a/alebo Fentonovho činidla na kožné biopsie sme pozorovali výrazný rozdiel v stresom indukovanej a spontánnej emisii ultraslabých fotónov. Výsledky štúdie poukazujú na to, že konečnými emitentmi sú tripletový karbonyl (3C=O) a singletový kyslík (1O2). Okrem toho, bola na ďalšie štúdium tvorby karbonylov a tvorby oxidačne modifikovaných proteínových aduktov po aplikácii H2O2 použitá imunoblotová analýza. Táto štúdia ďalej rozširuje naše chápanie mechanizmu, ktorý je základom tvorby ROS v koži vyvolanej oxidačným stresom, ako aj účasti/tvorby niekoľkých elektronicky excitovaných druhov, ktoré by potenciálne mohli byť využité ako nástroj pre určenie fyziologického stavu organizmu.
Anotace v angličtině
The skin plays a pivotal role in many diverse bodily functions / processes, including metabolism, protection, thermoregulation, excretion, and sensation. All while being consistently exposed to both biotic and abiotic forms of environmental stressors. Oxidative stress in the skin is generally related to epidermal and dermal cells. Therefore, these regions are believed to be the most susceptible in terms of oxidative stress generation and damage. It has been experimentally proven that reactive oxygen species (ROS) formed due to environmental fluctuations contribute to the formation of ultra-weak photon emission (UPE) through the oxidation of biomolecules (nucleic acids, proteins, and lipids). More recently, different living system studies (in vitro, in vivo, and ex vivo) have utilized ultra-weak photon detection techniques to study oxidative stress. Two-dimensional photon imaging-centered research has been increasingly drawing attention due to its applicability as a non-invasive tool. Following the exogenous application of hydrogen peroxide (H2O2) and/or Fenton's reagent on skin biopsies we observed a marked difference in the stress-induced and spontaneous ultra-weak photon emission. The results of the study point to triplet carbonyl (3C=O) and singlet oxygen (1O2) being the final emitters. Additionally, an immunoblotting assay was used to further study the carbonyl formation and generation of oxidatively modified protein adducts after the application of H2O2. This study further broadens our understanding of the mechanism underlying the oxidative stress-induced generation of ROS in the skin, along with the contribution/formation of several electronically excited species that could potentially be used as a tool to determine the physiological state of the organism.
Oxidačný stres v koži je vo všeobecnosti spájaný hlavne s epidermálnymi a dermálnymi bunkami. Preto sa predpokladá, že tieto vrstvy sú najnáchylnejšie z hľadiska vzniku a poškodenia oxidačným stresom. Experimentálne sa dokázalo, že reaktívne formy kyslíka (ROS), ktoré vznikajú v dôsledku výkyvov prostredia, prispievajú k tvorbe ultra slabej fotónovej emisie (UPE) prostredníctvom oxidácie biomolekúl (nukleových kyselín, proteínov a lipidov). V posledných rokoch sa v rôznych štúdiách živých systémov (in vitro, in vivo a ex vivo) začali využívať techniky detekcie ultraslabých fotónov na štúdium oxidačného stresu. Výskum zameraný na dvojrozmerné fotónové zobrazovanie priťahuje čoraz väčšiu pozornosť vďaka svojej využiteľnosti ako neinvazívneho nástroja. Po exogénnej aplikácii peroxidu vodíka (H2O2) a/alebo Fentonovho činidla na kožné biopsie sme pozorovali výrazný rozdiel v stresom indukovanej a spontánnej emisii ultraslabých fotónov. Výsledky štúdie poukazujú na to, že konečnými emitentmi sú tripletový karbonyl (3C=O) a singletový kyslík (1O2). Okrem toho, bola na ďalšie štúdium tvorby karbonylov a tvorby oxidačne modifikovaných proteínových aduktov po aplikácii H2O2 použitá imunoblotová analýza. Táto štúdia ďalej rozširuje naše chápanie mechanizmu, ktorý je základom tvorby ROS v koži vyvolanej oxidačným stresom, ako aj účasti/tvorby niekoľkých elektronicky excitovaných druhov, ktoré by potenciálne mohli byť využité ako nástroj pre určenie fyziologického stavu organizmu.
Anotace v angličtině
The skin plays a pivotal role in many diverse bodily functions / processes, including metabolism, protection, thermoregulation, excretion, and sensation. All while being consistently exposed to both biotic and abiotic forms of environmental stressors. Oxidative stress in the skin is generally related to epidermal and dermal cells. Therefore, these regions are believed to be the most susceptible in terms of oxidative stress generation and damage. It has been experimentally proven that reactive oxygen species (ROS) formed due to environmental fluctuations contribute to the formation of ultra-weak photon emission (UPE) through the oxidation of biomolecules (nucleic acids, proteins, and lipids). More recently, different living system studies (in vitro, in vivo, and ex vivo) have utilized ultra-weak photon detection techniques to study oxidative stress. Two-dimensional photon imaging-centered research has been increasingly drawing attention due to its applicability as a non-invasive tool. Following the exogenous application of hydrogen peroxide (H2O2) and/or Fenton's reagent on skin biopsies we observed a marked difference in the stress-induced and spontaneous ultra-weak photon emission. The results of the study point to triplet carbonyl (3C=O) and singlet oxygen (1O2) being the final emitters. Additionally, an immunoblotting assay was used to further study the carbonyl formation and generation of oxidatively modified protein adducts after the application of H2O2. This study further broadens our understanding of the mechanism underlying the oxidative stress-induced generation of ROS in the skin, along with the contribution/formation of several electronically excited species that could potentially be used as a tool to determine the physiological state of the organism.
1. Lepšie pochopenie tvorby reaktívnych foriem kyslíka (ROS) v kožných bunkách.
2. Ex vivo zobrazovanie oxidačného stresu v kožných biopsiách a ex vivo modeli.
3. metóda imunoblot - pre pochopenie možného cieľa oxidácie proteínov.
4. Analýza dát a ich interpretácia.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biotechnologií (http://kbt.upol.cz/).
Práce bude studentem pouze vložena v elektronické podobě ve formátu PDF do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Vnitřní norma UP č. R-B - 17/08-ÚZ01 ).
Pokud na základě žádosti bude závěrečná práce v systému Stag nezveřejněná , student odevzdá jeden svázaný výtisk ve stanoveném termínu na sekretariátu Katedry biotechnologií.
Zásady pro vypracování
1. Lepšie pochopenie tvorby reaktívnych foriem kyslíka (ROS) v kožných bunkách.
2. Ex vivo zobrazovanie oxidačného stresu v kožných biopsiách a ex vivo modeli.
3. metóda imunoblot - pre pochopenie možného cieľa oxidácie proteínov.
4. Analýza dát a ich interpretácia.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce studijního programu Biotechnologie a genové inženýrství PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biotechnologií (http://kbt.upol.cz/).
Práce bude studentem pouze vložena v elektronické podobě ve formátu PDF do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Vnitřní norma UP č. R-B - 17/08-ÚZ01 ).
Pokud na základě žádosti bude závěrečná práce v systému Stag nezveřejněná , student odevzdá jeden svázaný výtisk ve stanoveném termínu na sekretariátu Katedry biotechnologií.
Seznam doporučené literatury
1. Avon, S. L. & Wood, R. E. 2005. Porcine skin as an in-vivo model for ageing of human bite marks. The Journal of forensic odonto-stomatology, 23, 30-9.
2. Cifra, M. & Pospisil, P. 2014. Ultra-weak photon emission from biological samples: Definition, mechanisms, properties, detection and applications. Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology, 139, 2-10.
3. Halliwell, B. & Gutteridge, J. 2007. Free Radicals in Biology and Medicine, Ed 4, Oxford, Oxford University Press.
4. Pospíšil, P., Prasad, A. & Rác, M. 2014. Role of reactive oxygen species in ultra-weak photon emission in biological systems. Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology, 139, 11- 23.
5. Prasad, A., Ferretti, U., Sedlářová, M. & Pospíšil, P. 2016. Singlet oxygen production in Chlamydomonas reinhardtii under heat stress. Scientific Reports, 6, 20094.
Seznam doporučené literatury
1. Avon, S. L. & Wood, R. E. 2005. Porcine skin as an in-vivo model for ageing of human bite marks. The Journal of forensic odonto-stomatology, 23, 30-9.
2. Cifra, M. & Pospisil, P. 2014. Ultra-weak photon emission from biological samples: Definition, mechanisms, properties, detection and applications. Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology, 139, 2-10.
3. Halliwell, B. & Gutteridge, J. 2007. Free Radicals in Biology and Medicine, Ed 4, Oxford, Oxford University Press.
4. Pospíšil, P., Prasad, A. & Rác, M. 2014. Role of reactive oxygen species in ultra-weak photon emission in biological systems. Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology, 139, 11- 23.
5. Prasad, A., Ferretti, U., Sedlářová, M. & Pospíšil, P. 2016. Singlet oxygen production in Chlamydomonas reinhardtii under heat stress. Scientific Reports, 6, 20094.
Přílohy volně vložené
Článok v ktorom bola publikovaná časť výsledkov z práce.
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. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D. 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 posudek vedoucího práce a oponentní posudek. Odpovědi na otázky a připomínky uvedené v posudku vedoucího bakalářské práce a oponenta studentka zodpověděla.
V rámci veřejné diskuse student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
Ing. Pavel Křenek, Ph.D.: Jak specifická je protilátka k detekci MDA proteinu? Při ošetření i kontrolních podmínkách detekujete vždy MDA protein? Byla získaná data použita k identifikaci proteinových substrátů?
prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.: Jak dlouho trvá přechod na základní úroveň? Testoval někdo i jiné funkce scavenging enzymů? Může být tato metoda použita až na úroveň individuálních buněk?
Mgr. Olga Šamajová, Dr.: Zmínila jste, že tato metoda může být využita ke klinickým testům, můžete být konkrétní?
Mgr. Narendran Annadurai: Jak ovlivňuje tloušťka kůže měření?