Uloga živčanih matičnih stanica u regulaciji mitofagije nakon ishemijskog oštećenja stanica živčanog tkiva

doctoral thesis

• Title (english): Role of neural stem cells on mitophagy regulation after ishemic damage of cells of the neural tissue
• Author: Denis Jagečić
• Mentor: Dinko Mitrečić (mentor)
• Committee member: Nino Sinčić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Željka Krsnik (član povjerenstva)
• Committee member: Goran Šimić (član povjerenstva)
• Committee member: Nives Pećina-Šlaus (član povjerenstva)
• Committee member: Antonela Blažeković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; School of Medicine; Zagreb
• Defense date and country: 2024-03-28, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: BIOMEDICINE AND HEALTHCARE; Basic Medical Sciences; Neuroscience
• Universal decimal classification (UDC): 61 - Medical sciences

Abstract

Jedan od najčešćih uzroka invalidnosti u ljudskoj populaciji je nagli manjak kisika i glukoze koji je posebice štetan tijekom perinatalnog perioda, a naziva se hipoksijsko ishemijska encefalopatija. U središtu tog patofiziološkog zbivanja su mitohondriji čiji nagli poremećaj rada dovodi do niza negativnih posljedica na stanicu, a često i do stanične smrti. Stoga se ovo istraživanje fokusiralo na utjecaj hipoksijsko-ishemijske ozljede na strukturu i metabolizam mitohondrija te na aktivnost autofagije i mitofagije u nezrelim stanicama živčanog sustava. Nakon uspostave in vitro modela HIE, što je uključilo i analizu akutne citotoksičnosti, pokazali smo kako nagli manjak kisika i glukoze negativno djeluje na površinu, duljinu i razgranatost mitohondrija. Također, korištenje vlastitog razvijenog algoritma omogućilo nam je kvantifikaciju fragmentacije mitohondrija, za koju je pokazano kako ovisi o stupnju diferencijacije stanica živčanog sustava. Istovremeno smo uočili povećane razine superoksidnih aniona, hiperpolarizaciju membrane mitohondrija te povećanu mitofagiju. S ciljem pronalaženja novih terapijskih pristupa, nezrele stanice živčanog sustava oštećene akutnim manjkom kisika i glukoze su bile tretirane živčanim matičnim stanicama ili njihovim egzosomima gdje je uočeno smanjene razine superoksidnih aniona drugog dana diferencijacije, kao i stanične smrti i autofagije petnaestog dana diferencijacije. Iz rada se zaključuje kako ŽMS i njeni egzosomi djeluje protektivno na zrelije stanice SŽS-a.

Abstract (english)

One of the most common causes of disability is a sudden lack of oxygen and glucose that causes hypoxic ischemic encephalopathy which is particulary harmful for the organism during perinatal development. Mitochondria are in the center of this event, whose malfunction leads to a series of negative consequences and cell death. This research focused on the influence of hypoxic-ischemic injury (HIE) on the structure and metabolism of mitochondria, and on autophagy and mitophagy in immature cells of CNS. After the establishment of an in vitro model of HIE, which included the analysis of acute cytotoxicity, we found that lack of oxygen and glucose has a negative effect on the surface, length and branching of mitochondria. Our own developed algorithm enabled us to quantify mitochondrial fragmentation, which is depended on the degree of cell differentiation. We also observed an increased level of superoxide anions, hyperpolarization of the mitochondrial membrane, and increased mitophagy. With the aim of finding new therapeutic approaches, immature cells of CNS damaged by HIE were treated with NSCs or their exosomes after which reduced level of superoxide anions on the second and cell death and autophagy on the fifteenth day of differentiation was detected. This research indicates that NSCs and its exosomes acts protective on more matured cells of CNS.

• Keywords: Mitofagija; Superoksidi; Hipoksija-ishemija; mozak; Egzosomi; Autofagija; Mitohondriji; Mitohondrijske membrane; Smrt stanica; Glukoza
• Keywords (english): Mitophagy; Superoxides; Hypoxia-Ischemia; Brain; Exosomes; Autophagy; Mitochondria; Mitochondrial Membranes; Cell Death; Glucose
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:105:963192
• Project: Number: DOK-2020-01; Title: Projekt razvoja karijera mladih istraživača – izobrazba novih doktora znanosti; Title: Career development for young researchers, Croatian science foundation; Leader: Dinko Mitrečić; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: DOK
• Study programme: Title: Biomedicine and Health Sciences; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje biomedicine i zdravstvo (doktor/doktorica znanosti, područje biomedicine i zdravstvo)
• Type of resource: Text
• Extent: 90 str.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2024-04-11 08:42:44