| Abstract | Akutni ishemijski moždani udar je patološko stanje u kojem krvni ugrušak blokira protok krvi kroz moždanu žilu. Zastoj u protoku krvi dovodi do manjka kisika u neuronima, te posljedičnih reverzibilnih i ireverzibilnih oštećenja. U području ozljede razlikujemo stanice koje se nalaze u srži ozljede i okolne stanice - penumbra. Penumbru čine stanice koje ne primaju dovoljno kisika za punu funkcionalnost, ali im niska razina kisika omogućuje da prežive neko vrijeme. Stoga se razvoj novih terapijskih postupaka primarno fokusira na penumbru. Budući da su trenutne terapijske mogućnosti za moždani udar izuzetno male sve se više razvijaju novi smjerovi terapijskog djelovanja. Jedan od modernih pristupa se temelji na matičnim stanicama, koje bi mogle pomoći da se smanji odumiranje stanica u penumbri. Kako bismo dobili uvid u ulogu gena vezanih uz programiranu staničnu smrt u moždanoj ishemiji, istražili smo izražaj odabranih gena povezanih uz programiranu staničnu smrt u mozgu mišjeg modela moždanog udara. Za potrebe ovog istraživanja smo odabrali gene: Parp-1, Nmdar1, Bax, BNIP3, CypA, EndoG, MIF, Gbp2, kaspaza 8, RNF146, PDCD5. Kako bismo odgovorili na postavljena pitanja, u ovom istraživanju smo koristili pet skupina miševa: zdravi miševi, zdravi miševi kojima su transplantirane matične stanice, miševi sa moždanim udarom, miševi sa moždanim udarom kojima je transplantiran medij za uzgoj matičnih stanica i miševi sa moždanim udarom kojima su transplantirane matične stanice. Pomoću lančane reakcije polimeraze u stvarnom vremenu smo pokazali da većina analiziranih gena (Nmadr1, BNIP3, CypA, PDCD5, MIF) ima veću razinu izražaja u miševima sa moždanim udarom u odnosu na zdrave miševe. Ti geni sudjeluju u istom signalnom putu stanične smrti, od Nmdar1 koji prima signal na površini stanice, preko PDCD5 i BNIP3 koji su vezani za procese u mitohondriju, do CypA i MIF koji su aktivni u jezgri stanice i sudjeluju u fragmentaciji DNA. Ti događaji dovode do umiranja neurona i pokretanja upalnog procesa. Transplantacija embrionalnih živčanih matičnih stanica je imala značajan utjecaj na izražaj većine analiziranih gena. Kod nekih od analiziranih gena (BNIP3) su matične stanice vratile razinu izražaja u miševima sa moždanim udarom na razinu izražaja gena kod zdravih miševa. Kod nekih (Nmdar1 i MIF) se taj izražaj čak smanjio u usporedbi sa zdravim miševima. Ovaj rad je pokazao da su u smrti stanica nakon moždane ishemije uključeni molekularni putevi koji djeluju na prijenos iona u neurone, prijenos tvari kroz mitohondrij, oštećenje membrane mitohondrija i cijepanje DNA. Budući da transplantacija matičnih stanica pozitivno djeluje na smanjenje izražaja gena koji dovode do smrti neurona, a s tim i na smanjenje aktivnosti signala koji dovode do neselektivnog propuštanja enzima iz mitohondrija i premještanja proapoptotičkih enzima u jezgru, to bi moglo biti korišteno u terapijskom djelovanju kod pacijenata sa moždanim udarom. |
| Abstract (english) | Acute ischemic brain stroke is pathological condition in which a blood cloth blocks blood flow through blood vessel. Blocked vessel results in oxygen lacking in neurons and leads to reversible and irreversible damages. There are two types of cells in injured tissue – cells in the core of injury and cells that surround injury or penumbra. Penumbra is made of cells that do not recieve enough oxygen through blood for the full functionality, but enough oxygen to survive for some time. New developing therapies are focusing primarily on penumbra. Currently brain stroke therapy is very limited, so development of new strategies is needed. One of the modern therapy directions is based on stem cells, which can help neurons in penumbra to survive. To get an insight of gene roles in programmed cell death in brain ischemia, we observed the expression of chosen genes that are connected with programmed cell death in the brain of mouse stroke model. We have chosen following genes: Parp-1, Nmdar1, Bax, BNIP3, CypA, EndoG, MIF, Gbp2, caspase 8, RNF146, PDCD5. In order to achieve our goals, we used five groups of mice: healthy mice, healthy mice with transplanted stem cells, mice with brain stroke, mice with brain stroke who recieved transplanted medium for stem cells and mice with brain stroke who recieved transplanted stem cells. By using of real-time polymerase chain reaction we showed that the most of analyzed genes (Nmadr1, BNIP3, CypA, PDCD5, MIF) have higher level of expression in mice with brain stroke compared to healthy mice. These genes are the part of the same signal pathway of cell death, starting from Nmdar1 who recieves signal on cell surface, through PDCD5 and BNIP3 that are connected to the processes in the mitochondria, to CypA and MIF that are active in the cell nucleus and are involved in DNA fragmentation. These events resulted in death of neurons and inflammation reaction. Transplantation of neural stem cell had a significant influence on expresion of the majority of analyzed genes. In some genes (BNIP3) stem cell transplantation reduced expression level in mice with brain stroke to the level of expression found in the healthy mice. In some genes (Nmdar1 and MIF), expression level became even lower than in healthy mice. This study showed that after brain ischemia, molecular pathways involved in neuronal death have influence on transportation of ions into the neurons, transportation of molecules through mitochondria, damage of mitochondria membrane and DNA fragmentation. Since stem cell transplantation has a positive influence on reducing expression of genes which promote neuronal death, lead to enzyme non-selective mitochondrial permeabilization and translocation of proapoptotic genes to nucleus, stem cell therapy could be used in patients with brain stroke. |
