ProcessProcess forfor thethe AssessmentAssessment ofof ScientificScientific Support forSupport for ClaimsClaims onon FoodFood (PASSCLAIM)(PASSCLAIM) Evropský programEvropský program –– zapojeno více než 160 vědců v rámci 5zapojeno více než 160 vědců v rámci 5 evropského rámcového programu (akademičtí pracovníci, průmysl,evropského rámcového programu (akademičtí pracovníci, průmysl, veřejnost).veřejnost). EU projektEU projekt „„FunctionalFunctional foodfood Science inScience in EuropeEurope““ Nutné dodat vědecké základy a důkazy pro vytváření požadavků aNutné dodat vědecké základy a důkazy pro vytváření požadavků a nároků na výživu a složky potravy.nároků na výživu a složky potravy. OvěřeníOvěření markerůmarkerů expozice, zvýšeného nebo sníženého rizikaexpozice, zvýšeného nebo sníženého rizika onemocnění.onemocnění. BiomarkeryBiomarkery a tzv. “a tzv. “surrogatesurrogate“ (náhradní)“ (náhradní) markerymarkery Koncept vědeckých důkazů a odpovídajících zdravotních požadavků Kritéria pro vědecké zdůvodnění požadavkůKritéria pro vědecké zdůvodnění požadavků HLAVNÍ OKRUHY ZÁJMUHLAVNÍ OKRUHY ZÁJMU ►► Regulace vRegulace vááhy, citlivost k inzulinu a diabeteshy, citlivost k inzulinu a diabetes ► Výživa a kardiovaskulární onemocnění► Výživa a kardiovaskulární onemocnění ► Zdraví a problémy kostí a osteoporóza► Zdraví a problémy kostí a osteoporóza ► Fyzická aktivita a fitness► Fyzická aktivita a fitness ►► Výživa a nádorová onemocněníVýživa a nádorová onemocnění ► Mentální stav a chování► Mentální stav a chování ► Zdraví zažívacího traktu a imunita► Zdraví zažívacího traktu a imunita Příklad požadavků na funkční potraviny ovlivňujících citlivost kPříklad požadavků na funkční potraviny ovlivňujících citlivost k inzulinuinzulinu ZDROJE MODULACE IMUNITNÍHO SYSTÉMUZDROJE MODULACE IMUNITNÍHO SYSTÉMU GENOMICS + PROTEOMICS = CYTOMICSGENOMICS + PROTEOMICS = CYTOMICS METABOLOMICSMETABOLOMICS LIPIDOMICSLIPIDOMICS vědecké směry od mapování vnitřního spektra lipidů v biologických systémech k popisu funkce a metabolismu jednotlivých lipidů. NUTRIGENOMICSNUTRIGENOMICS PHARMACOGENOMICSPHARMACOGENOMICS TRANSCRIPTOMICSTRANSCRIPTOMICS „„OMICS“OMICS“ Potrava a výživaPotrava a výživa -- zdraví a nemoczdraví a nemoc Funkční potraviny, potraviny pro zvláštní lékařské účelyFunkční potraviny, potraviny pro zvláštní lékařské účely NutrigenomikaNutrigenomika,, farmakogenomikafarmakogenomika –– relativně nové pojmyrelativně nové pojmy Cílem je individualizovat neboCílem je individualizovat nebo perzonalizovatperzonalizovat medicínu a výživu amedicínu a výživu a nakonec zdraví spojením léků nebo potravy s individuálním genotynakonec zdraví spojením léků nebo potravy s individuálním genotypem.pem. LidLidský genom kóduje asi 30 000 genů, které jsou zodpovědné zaský genom kóduje asi 30 000 genů, které jsou zodpovědné za produkci více než 100 000 funkčně odlišných proteinů. Kromě tohoprodukci více než 100 000 funkčně odlišných proteinů. Kromě toho jsoujsou geny ovlivněny epigenetickými modifikacemi (geny ovlivněny epigenetickými modifikacemi (acytylaceacytylace, metylace)., metylace). Známé mutace způsobující onemocnění identifikovány asi u 1000 geZnámé mutace způsobující onemocnění identifikovány asi u 1000 genů.nů. Předpoklad, že chyba v každém genu je schopna způsobit odchylku.Předpoklad, že chyba v každém genu je schopna způsobit odchylku. Každý člověk je geneticky (i epigeneticky) jedinečný aKaždý člověk je geneticky (i epigeneticky) jedinečný a fenotypově odlišný.fenotypově odlišný. NutrigenomikaNutrigenomika je vědecké odvětví studující interakceje vědecké odvětví studující interakce specifických genů, potravy a jejíchspecifických genů, potravy a jejích bioaktivníchbioaktivních složek. Jesložek. Je základem porozumění jak se liší zdravotní důsledkyzákladem porozumění jak se liší zdravotní důsledky stravovacích návyků mezi jedinci a kdo a jak (prospěch,stravovacích návyků mezi jedinci a kdo a jak (prospěch, riziko) může být ovlivněn intervenčními strategiemi.riziko) může být ovlivněn intervenčními strategiemi. Vychází z předpokladu, žeVychází z předpokladu, že -- Výživa a její složky mohou měnit riziko vývoje onemocněníVýživa a její složky mohou měnit riziko vývoje onemocnění modulací mnoha procesů souvisejících s počátkem,modulací mnoha procesů souvisejících s počátkem, incidencí, progresí a vážností onemocněníincidencí, progresí a vážností onemocnění --Složky výživy působí na lidskýSložky výživy působí na lidský genomgenom přímo nebo nepřímo apřímo nebo nepřímo a mění expresi genů a jejich produktůmění expresi genů a jejich produktů -- výživa by mohla kompenzovat nebo zvýrazňovatvýživa by mohla kompenzovat nebo zvýrazňovat ůčinkyůčinky genetických polymorfismůgenetických polymorfismů -- důsledky výživy závisejí na rovnováze zdraví a nemoci a nadůsledky výživy závisejí na rovnováze zdraví a nemoci a na genetickém pozadí jedincegenetickém pozadí jedince Úzké propojení sÚzké propojení s proteomikou a metabolomikouproteomikou a metabolomikou –– identifikace molekulárních cílů pro nutriční doporučení.identifikace molekulárních cílů pro nutriční doporučení. InovativníInovativní technologie (technologie (microarraysmicroarrays,, highhigh--throughputthroughput analysisanalysis,RNA interference,,RNA interference, nanotechnologienanotechnologie)) Synergie sSynergie s farmakogenomikoufarmakogenomikou –– získání masivních datzískání masivních dat pro zvýšení biologické komplexnosti vyvíjených léčiv apro zvýšení biologické komplexnosti vyvíjených léčiv a výživových doporučení pro budoucí medicínu.výživových doporučení pro budoucí medicínu. Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 OMICS,OMICS, farmakogenomikafarmakogenomika,, nutrigenomikanutrigenomika Goodacre R., J Nutr. Suppl., 2007 Pozitivní a negativní zpětná vazba!!! ŘŘada složek potravy ovlivňuje genetické a epigenetické dějeada složek potravy ovlivňuje genetické a epigenetické děje a tak ovlivňuje zdravía tak ovlivňuje zdraví Jak esenciální (kalcium, zinek, selen,Jak esenciální (kalcium, zinek, selen, folatefolate, vitamíny) tak neesenciální, vitamíny) tak neesenciální složky potravy významně ovlivňují zdraví.složky potravy významně ovlivňují zdraví. Modifikují řadu buněčných procesůModifikují řadu buněčných procesů spojených se zdravím a prevencíspojených se zdravím a prevencí chorob včetněchorob včetně metabolismu karcinogenů, hormonální rovnováhy, buněčnéhometabolismu karcinogenů, hormonální rovnováhy, buněčného signálovánísignálování, kontroly buněčného cyklu,, kontroly buněčného cyklu, apoptózyapoptózy,, angiogenezeangiogeneze atd.atd. jednajedna bioaktivníbioaktivní složka může ovlivňovat současně několik procesů.složka může ovlivňovat současně několik procesů. Revoluce v genetice a vznik „Revoluce v genetice a vznik „omicsomics“ poskytují nový pohled na řadu“ poskytují nový pohled na řadu hledisek zdraví včetně úlohy výživy v prevenci chorob.hledisek zdraví včetně úlohy výživy v prevenci chorob. Rychle se vyvíjejícíRychle se vyvíjející analytické metody a informační technologieanalytické metody a informační technologie umožňujíumožňují identifikaci a validaci molekulárních cílůidentifikaci a validaci molekulárních cílů bioaktivníchbioaktivních složek potravy asložek potravy a jejich vztah ke změnám fenotypu.jejich vztah ke změnám fenotypu. Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 Důležité aspektyDůležité aspekty InterindividuálníInterindividuální reakce na složky výživyreakce na složky výživy genové polymorfismy (malé rozdíly v sekvenci genů mezi jedinci),genové polymorfismy (malé rozdíly v sekvenci genů mezi jedinci), ovlivňujíovlivňují funkci a interakci proteinu.funkci a interakci proteinu. SingleSingle nucleotidenucleotide polymorphismspolymorphisms ((SNPsSNPs)) –– důležité pro rozdílnou reakci nadůležité pro rozdílnou reakci na složky potravysložky potravy Genetická odpověď na jednotlivé složky potravy se mezi jedinci lGenetická odpověď na jednotlivé složky potravy se mezi jedinci lišíiší Např. selenNapř. selen –– prevence nádorů jater kolonu, prostaty, plicprevence nádorů jater kolonu, prostaty, plic Genetická variabilita zodpovídá za nejednotnou odpověď různýchGenetická variabilita zodpovídá za nejednotnou odpověď různých jedincůjedinců (polymorfismus genu pro glutation(polymorfismus genu pro glutation--peroxidázuperoxidázu –– na selenu závislý antioxidačnína selenu závislý antioxidační enzym).enzym). Účinky kofeinuÚčinky kofeinu –– rizikový faktor osteoporózy u starších ženrizikový faktor osteoporózy u starších žen –– závisí na variantězávisí na variantě receptoru pro vitamin D.receptoru pro vitamin D. Více není vždy lépe!Více není vždy lépe! –– zvýšený příjem některých složek potravy je škodlivýzvýšený příjem některých složek potravy je škodlivý obecně zvýšený příjem energieobecně zvýšený příjem energie –– nerovnováhanerovnováha –– obezitaobezita –– nemocinemoci Korelace BMI s řadou chorob včetně určitých typů rakovinyKorelace BMI s řadou chorob včetně určitých typů rakoviny Polymorfismy proPolymorfismy pro proliferatorproliferator--activatedactivated receptorsreceptors ((PPARsPPARs)) –– regulují expresiregulují expresi genů zahrnutých ve skladování a metabolismu tukůgenů zahrnutých ve skladování a metabolismu tuků –– vliv poměru nasycených avliv poměru nasycených a nenasycených mastných kyselinnenasycených mastných kyselin Reakce na kombinace potravinReakce na kombinace potravin kombinace některých složek potravy jsou účinnější než jednotlivékombinace některých složek potravy jsou účinnější než jednotlivé komponenty.komponenty. Např. sója s čajemNapř. sója s čajem synergickysynergicky snižují PCAsnižují PCA –– antigen spojený s rakovinouantigen spojený s rakovinou prostaty.prostaty. NutričníNutriční epigenetikaepigenetika OvlivněníOvlivnění metylačnímetylační struktury DNAstruktury DNA –– ovlivňěníovlivňění genové exprese. Některégenové exprese. Některé dietetické faktorydietetické faktory ovlivńujíovlivńují metylacimetylaci DNA a naopakDNA a naopak metylačnímetylační vzorec DNAvzorec DNA ovlivňuje reakci naovlivňuje reakci na bioaktivníbioaktivní složky potravy.složky potravy. BioaktivníBioaktivní složky modifikují nejen samotnou DNA, ale ovlivňují i transkripsložky modifikují nejen samotnou DNA, ale ovlivňují i transkripcici ((transcriptomtranscriptom) a translaci) a translaci (vitamíny, minerály,(vitamíny, minerály, fytochemikáliefytochemikálie,, makronutrientymakronutrienty)) –– výsledné změny metabolismu, buněčného růstu, diferenciacevýsledné změny metabolismu, buněčného růstu, diferenciace –– význam provýznam pro rozvoj nemocí.rozvoj nemocí. DNADNA microarraysmicroarrays –– detekce transkripce tisíců genůdetekce transkripce tisíců genů Nebezpečí nesprávné interpretace, je nutné uvažovat kvantitu a dNebezpečí nesprávné interpretace, je nutné uvažovat kvantitu a délku expoziceélku expozice –– organismus se adaptujeorganismus se adaptuje RNA interferenceRNA interference –– blokuje expresi určitého genublokuje expresi určitého genu –– identifikace genů regulujícíchidentifikace genů regulujících zásoby a metabolismus tukůzásoby a metabolismus tuků ModelyModely knockknock--outout myšímyší Další „Další „omicsomics““ –– proteomicsproteomics –– úroveńúroveń translacetranslace –– abnormální struktury proteinůabnormální struktury proteinů Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 Khan N. et al, Carcinogenesis 28, 2007 ApoptózaApoptóza indukovaná dietetickými faktoryindukovaná dietetickými faktory Složky potravy indukující apoptózu nádorových buněk DIETETICKÁ DOPORUČENÍDIETETICKÁ DOPORUČENÍ Zdraví a prevence chorobZdraví a prevence chorob (nedostatek a nadbytek potravy, správná(nedostatek a nadbytek potravy, správná výživa)výživa) Funkční potravinyFunkční potraviny Potraviny pro zvláštní lékařské účelyPotraviny pro zvláštní lékařské účely Terapeutické využitíTerapeutické využití ––nutriční farmakologienutriční farmakologie ((adjuvantníadjuvantní terapie, „terapie, „diseasedisease specificspecific nutritionnutrition“,“, nosiče lékůnosiče léků Parenterální aParenterální a enterálníenterální výživavýživa AfmanAfman LL andand MullerMuller M, JM, J AmAm DietDiet AssocAssoc 20062006 AfmanAfman LL andand MullerMuller M, JM, J AmAm DietDiet AssocAssoc 20062006 Vývoj komplexního, multifaktoriálního,Vývoj komplexního, multifaktoriálního, polygenníhopolygenního onemocněníonemocnění –– metabolický syndrommetabolický syndrom Preventivní dietetické strategiePreventivní dietetické strategie –– ranérané biomarkerybiomarkery Nutriční a farmakologická intervence se doplňují (společný molekNutriční a farmakologická intervence se doplňují (společný molekulární cílulární cíl –– např. PPAR)např. PPAR) Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 ChemopreventivníChemopreventivní látky mohou být různého původulátky mohou být různého původu Vztah genetického polymorfismu a rovnováhy příjmu a výdeje energVztah genetického polymorfismu a rovnováhy příjmu a výdeje energieie (ovlivnění(ovlivnění bioenergetickéhobioenergetického metabolismu a obezity)metabolismu a obezity) TrujilloTrujillo E., JE., J AmerAmer DietDiet AssocAssoc., 106, 2006., 106, 2006 Makro- a mikronutrienty působí změny na úrovni RNA, proteinů a metabolitů v buňkách a organismu detekovatelné novými technologiemi StoverStover PJPJ andand CaudillCaudill MAMA JJ AmAm DietDiet AssocAssoc 20082008 Interakce živin a genomuInterakce živin a genomu Nutrigenetika vliv genetických variant na požadavek, utilizaci, toleranci a metabolismus živin vs. Nutrigenomika modulační úloha živin na evoluci genomu, frekvenci mutací, inutero viabilitu Nutrigenomika zpětně ovlivňuje genetické variace pozorované v různých lidských populacích StoverStover PJPJ andand CaudillCaudill MAMA JJ AmAm DietDiet AssocAssoc 20082008 Vznik rizikovéhoVznik rizikového fenotypufenotypu a onemocněnía onemocnění OvlivněníOvlivnění inin uteroutero (včetně výživy) může ovlivnit pozdější riziko a náchylnost k on(včetně výživy) může ovlivnit pozdější riziko a náchylnost k onemocněnemocnění FarmakogenomikaFarmakogenomika Farmakologický přístup beroucí v úvahu genotyp pacienta.Farmakologický přístup beroucí v úvahu genotyp pacienta. S využitímS využitím genomovýchgenomových technik zkoumá funkčnost léčiv atechnik zkoumá funkčnost léčiv a odhaluje jejich nové cíleodhaluje jejich nové cíle genetické „genetické „highhigh--throughputthroughput“ techniky“ techniky Cílem je individualizace léčbyCílem je individualizace léčby –– účinnější terapieúčinnější terapie Interakce mezi léčivy a složkami potravy!!!Interakce mezi léčivy a složkami potravy!!! XENOBIOTIKAXENOBIOTIKA LátkyLátky z vnějšího prostředí, které nejsou tělu vlastníz vnějšího prostředí, které nejsou tělu vlastní MetabolizaceMetabolizace,, detoxifikacedetoxifikace (játra)(játra) LéčivaLéčiva mohou interferovat s absorpcí, trávením,mohou interferovat s absorpcí, trávením, metabolismem, utilizací a exkrecí živin.metabolismem, utilizací a exkrecí živin. Naopak nutriční stav a výživa může ovlivnit významněNaopak nutriční stav a výživa může ovlivnit významně působení léků změnou jejich metabolismu a funkce.působení léků změnou jejich metabolismu a funkce. Navíc, řada složek potravy vykazuje farmakologické aktivity za uNavíc, řada složek potravy vykazuje farmakologické aktivity za určitýchrčitých podmínek. Např. grapefruitpodmínek. Např. grapefruit interagujeinteraguje s řadou léků,s řadou léků, warfarinwarfarin ss vitaminem K.vitaminem K. Vysoké dávky složek výživy mají farmakologické účinky (Vysoké dávky složek výživy mají farmakologické účinky (niacinniacin,, retinoidyretinoidy, vitamin A)., vitamin A). Naopak jsou využívány nízké koncentrace přírodních látek (v podsNaopak jsou využívány nízké koncentrace přírodních látek (v podstatětatě toxických) jako součást léčiv.toxických) jako součást léčiv. „„TellTell meme whatwhat youyou eateat,, andand II willwill telltell youyou whatwhat youyou are“ (J. A.are“ (J. A. BrillatBrillat--SavarinSavarin (1775(1775--1826)1826) „„TellTell meme whatwhat youyou eateat,, whatwhat drugsdrugs youyou taketake,, andand youryour genotype,genotype, andand II willwill telltell youyou whatwhat youyou are“are“ .. http://www.dietandcancerreport.org/ http://www.wiley.com/bw/journal.asp?ref=0029-6643&site=1 http://www.eatright.org/ http://www.aicr.org/site/PageServer http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753812_ScientificDocuments.htm APOPTOSIS (APOPTOSIS (anoikisanoikis)) APOPTOSISAPOPTOSIS ((damageddamaged cellscells)) Epitel tlustého střevaEpitel tlustého střeva  kontinuálně se obnovující tkáň skontinuálně se obnovující tkáň s řadou kritických fyziologických funkcí vřadou kritických fyziologických funkcí v organizmuorganizmu  dynamická rovnováha mezidynamická rovnováha mezi přírůstkem buněk na bázi a úbytkempřírůstkem buněk na bázi a úbytkem buněk na povrchu střevních kryptbuněk na povrchu střevních krypt přesně regulována endogennímipřesně regulována endogenními faktoryfaktory ((hormony ahormony a cytokinycytokiny),), aleale může být rovněž modulovánamůže být rovněž modulována dietetickými faktorydietetickými faktory přítpmnýmipřítpmnými vv lumen střevalumen střeva EndogenníEndogenní regulátoryregulátory ++ ExogenníExogenní dietetickédietetické faktoryfaktory of TUKY a VLÁKNINATUKY a VLÁKNINA Nejen zdroj energie!!!Nejen zdroj energie!!! EsenciálníEsenciální polynenasycenépolynenasycené mastné kyselinymastné kyseliny omegaomega--3 (k.3 (k. αα--linolenovlinolenováá)) omegaomega--6 (k. linoleová)6 (k. linoleová) DHADHA (22:6)(22:6) AAAA (20:4)(20:4) Důležitá strukturální a regulační funkce s dopadem na strukturuDůležitá strukturální a regulační funkce s dopadem na strukturu a funkcea funkce membrán a fyziologické funkce organizmumembrán a fyziologické funkce organizmu Patofyziologické podmínkyPatofyziologické podmínky -- artherosclerosisartherosclerosis, zánět, nádory, zánět, nádory důležitýdůležitý poměrpoměr k.k. dokosahexaenovádokosahexaenová rybí olejrybí olej k.k. arachidonováarachidonová rostlinné olejerostlinné oleje prekurzoryprekurzory PsylliumPsyllium • vzniká anaerobní mikrobiální fermentací vlákniny ve střevěvzniká anaerobní mikrobiální fermentací vlákniny ve střevě Specifické působení naSpecifické působení na NormálníNormální kolonocytykolonocyty Nádorové buňky kolonuNádorové buňky kolonu  Zdroj energieZdroj energie →→ zvýšená proliferacezvýšená proliferace →→ pokles v apoptózapokles v apoptóza  snížená proliferacesnížená proliferace  indukce diferenciaceindukce diferenciace  indukceindukce apoptózyapoptózy  změny genové expresezměny genové exprese ButyrátButyrát sodnýsodný Lidské epiteliální linie kolonuLidské epiteliální linie kolonu FHCFHC HTHT--2929 HCTHCT--116116 normálnínormální fetálnífetální kolonkolon adenokarcinomadenokarcinom diferencovaný neinvazívní nediferencovaný invazivní Stupeň transformace Sekvence adenom x karcinom FHC AA/C1 AA/C1/SB10 RG/C2 HT-29 HCT116 SW-620 AA 50 µM DHA 50 µM NaBt 3 mM 6000cells/cm2 aktivita ALP 0 500 1000 1500 2000 2500 kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 aktivitav%kontroly ÚČINKYÚČINKY NaBtNaBt NA DIFERENCIACI A APOPTÓZU (48h)NA DIFERENCIACI A APOPTÓZU (48h) % apoptotických buněk 0 5 10 15 20 25 30 35 40 kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 %apoptotickýchbuněk DiferenciaceDiferenciace ApoptózaApoptóza NILE RED fluorescence 0 50 100 150 200 250 300 kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 medianfluorescence (%kontroly) produkce ROS 0 100 200 300 400 500 600 700 kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt kontrola NaBt FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 medianfluorescence (%kontroly) AKUMULACE TRIGLYCERIDŮ V CYTOPLAZMĚ A OXIDATIVNÍ METABOLIZMUSAKUMULACE TRIGLYCERIDŮ V CYTOPLAZMĚ A OXIDATIVNÍ METABOLIZMUS LipidLipid dropletsdroplets NileNile redred FL1FL1--HH Reaktivní kyslíkové radikályReaktivní kyslíkové radikály DHRDHR--123123 FL1FL1--HH Aktivita ALP 0 20 40 60 80 100 kontrola NaBt 5 kontrola NaBt 5 HT-29 FHC aktivitaALP adherentní kultivace neadherentní kultivace SimulaceSimulace anoikisanoikis –– kultivacekultivace adherentníchadherentních buněk v suspenzibuněk v suspenzi PůsobeníPůsobení NaBtNaBt nana adherentníadherentní aa suspenznísuspenzní kulturu buněkkulturu buněk % apoptotických buněk 0 2 4 6 8 10 12 kontrola NaBt 3 NaBt 5 kontrola NaBt 3 NaBt 5 HT-29 FHC %apoptotickýchbuněk adherentní kultivace neadherentní kultivace 24 h NaBtNaBt indukujeindukuje uu neadherentníchneadherentních normálníchnormálních buněk FHCbuněk FHC ●● rychlou a zvýšenourychlou a zvýšenou zástavu b. cykluzástavu b. cyklu ●●sníženou schopnost diferenciacesníženou schopnost diferenciace ●● rychlý nástuprychlý nástup apoptózyapoptózy U nádorovýchU nádorových HTHT--2929 není rozdílnení rozdíl v odpovědiv odpovědi adheradher. a. a neadherneadher.. buněkbuněk ExpreseExprese adhezivníchadhezivních molekul buňkamolekul buňka--ECMECM NaBtNaBt indukuje změny v expresiindukuje změny v expresi adhezivníchadhezivních molekulmolekul ve smysluve smyslu uvolnění vazeb buňkauvolnění vazeb buňka--ECMECM posílení vazeb buňkaposílení vazeb buňka--buňkabuňka ExpreseExprese adhezivníchadhezivních molekul buňkamolekul buňka--buňkabuňka NaBt indukuje zvýšenou expresi E-kadherinu bez rozdílu mezi adher. a neadher kultivací u buněk HT-29 i FHC Změny fosforylace kateninu adher. kultivace neadher. kultivace INTERACTIONS OF DIETARY FACTORS AND ENDOGENOUS REGULATORS SUPPOSED TO AFFECT CYTOKINETICS OF COLONIC EPITHELIAL CELLS ? DIETARY PUFAs (n-3, n-6) DIETARY FIBRE EICOSANOIDS BUTYRATE ? ? ? ? Kovaříková M. et al. Eur J Cancer 2000 Kovaříková M. et al. Differentiation 2004 Hofmanová J. et a. Eur J Nutr 2005 Hofmanová J. et al. Cancer Letters 2005 Vaculová et al. Cancer Letters 2005 aktivita ALP 0 500 1000 1500 2000 2500 control AA DHA NaBt AA/NaBt DHA/NaBt aktivitav%kontroly FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 ÚČINKYÚČINKY NaBtNaBt, AA, DHA A JEJICH KOMBINACE NA DIFERENCIACI A APOPTÓZU, AA, DHA A JEJICH KOMBINACE NA DIFERENCIACI A APOPTÓZU % apoptických buněk 0 20 40 60 80 100 control AA DHA NaBt AA/NaBt DHA/NaBt %apoptickýchbuněk FHC RG/C2 HT-29 HCT116 DiferenciaceDiferenciace 48h48h ApoptózaApoptóza 72h72h 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 C AA 50 DH A50 NaBt3 AA 50/N aBt3 DH A50/NaBt3 %ofapoptoticcells FHC HT-29 HCT-116 0 200 400 600 800 1000 1200 C AA 50 D H A 50 NaBt3 AA 50/N aBt3 DH A50/NaBt3 ActivityofALP (%ofcontrol) FHC HT-29 HCT-116 * * + ** oo + o + ** oo + ** ApoptosisApoptosis DifferentiationDifferentiation MitochondriálníMitochondriální potenciál (48h)potenciál (48h) NuclearNuclear morfologymorfology (DAPI)(DAPI) AlkalineAlkaline phosphatasephosphatase activityactivity10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 CEA-FITC (FL1] Key Name isocontrol control NaBt3 DHA50 DHA50+NaBt3 KarcinoembryonálníKarcinoembryonální antigenantigen FHC b.FHC b. 0 10 20 30 40 50 60 70 C AA 50 DH A50 NaBt3 A A 50/N aBt3 D H A50/NaBt3 %ofcells withdecreasedMMP FHC HT-29 HCT-116* * * ** ** * ** ** * ** ** o oo o oo produkce ROS 0 200 400 600 800 1000 control AA DHA NaBt AA/NaBt DHA/NaBt medianfluorescence (%kontroly) FHC AA/C1 RG/C2 HT-29 HCT116 NILE RED fluorescence 0 200 400 600 800 1000 control AA DHA NaBt AA/NaBt DHA/NaBt medianfluorescence (%kontroly) 100 101 102 103 104 Nile red FL1 H M1 100 101 102 103 104 DHR-123 FL1- H M1 Key Name Para control FL1control et FL1AA50 FL1DHA50 FL1NaBt3 FL1AA50+NaBt3 FL1DHA50+NaBt3 FL1AKUMULACE TRIGLYCERIDŮ V CYTOPLAZMĚ A OXIDATIVNÍ METABOLIZMUSAKUMULACE TRIGLYCERIDŮ V CYTOPLAZMĚ A OXIDATIVNÍ METABOLIZMUS Souvislost s regulacíSouvislost s regulací apoptózyapoptózy či diferenciaceči diferenciace MC540MC540 ––odráží jemné změny struktury membránových lipidůodráží jemné změny struktury membránových lipidů možná spojitost s indukcímožná spojitost s indukcí apoptózyapoptózy či diferenciaceči diferenciace LIPID PACKINGLIPID PACKING ((merocyaninmerocyanin 540, FL540, FL--2)2) ""looserlooser lipidlipid packingpacking" zvýšená fluorescence" zvýšená fluorescence "more"more tighttight packingpacking"" sníženáfluorescencesníženáfluorescence FHC 24h 48h 72h HT-29 113 40 89 113 40 89 113 40 89 AA DHA NaBt HCT-116 kDa PARP PARP PARP β-actin β -actin β -actin - - - + - - - + - - - + + - + - + + * * * o * o * * + + 0 50 100 150 200 250 300 - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - + - - - + + + - - - - + + + - - - - + + + caspase-3activity (%ofcontrol) AA DHA NaBt - - - + - - - + - - - + + - + - + + - - - + - - - + - - - + + - + - + + ŠŠtěpení PARP a aktivitatěpení PARP a aktivita kaspázykaspázy--33 u normálníchu normálních anádorovýchanádorových buněk kolonubuněk kolonu po působení AA, DHA,po působení AA, DHA, NaBtNaBt nebo jejich kombinacenebo jejich kombinace PARPPARP kaspázakaspáza--33 FHC HCT-116 24h 48h 72h control AA50DHA50 NaBt3 AA50+NaBt3 DHA50+NaBt3 control AA50DHA50 NaBt3 AA50+NaBt3 DHA50+NaBt3 Mcl-1 β-actin β-actin β-actin Mcl-1 Mcl-1 kDa 40 40 40 40 40 40 ExpreseExprese MclMcl--1 u1 u normálních (FHC) a nádorových (HCT116) buněknormálních (FHC) a nádorových (HCT116) buněk Po působení AA, DHA,Po působení AA, DHA, NaBtNaBt nebo jejich kombinacenebo jejich kombinace of ►► protein rodinyprotein rodiny BclBcl--2 podporující přežívání buněk2 podporující přežívání buněk během diferenciaceběhem diferenciace ►► downdown--regulace běhemregulace během apoptózyapoptózy ►► atraktivní pro terapeutické strategieatraktivní pro terapeutické strategie  ButyrátButyrát induindukujekuje ●● diferenciacidiferenciaci (FHC, AA/C1, HT(FHC, AA/C1, HT--29) nebo29) nebo apoptózuapoptózu (RG/C2, HCT116)(RG/C2, HCT116) epiteliálních buněk kolonuepiteliálních buněk kolonu ●● aakumulacikumulaci lipidovýchlipidových kapénekkapének v cytoplazměv cytoplazmě ●● změny struktury membránových lipidůzměny struktury membránových lipidů (lipid(lipid unpackingunpacking)) ●● produprodukcikci ROSROS ●● poklespokles MMPMMP v závislosti na stupni transformacev závislosti na stupni transformace  Tyto procesy mohou býtTyto procesy mohou být modulovány kombinací s vysocemodulovány kombinací s vysoce nenasycenými MKnenasycenými MK ●● zvýšenázvýšená apoptózaapoptóza (FHC)(FHC) ●● snížená diferenciacesnížená diferenciace (FHC, HT(FHC, HT--29)29)  souvislost změn struktury a akumulace lipidů a produkce ROS sesouvislost změn struktury a akumulace lipidů a produkce ROS se změnami parametrůzměnami parametrů cytokinetikycytokinetiky je výraznější u buněk odvozených zje výraznější u buněk odvozených z normální tkáně (FHC) anormální tkáně (FHC) a adenomuadenomu (AA/C1) než u buněk nádorových,(AA/C1) než u buněk nádorových, kde lze předpokládat deregulaci některých signálních drah.kde lze předpokládat deregulaci některých signálních drah. SHRNUTÍSHRNUTÍ AcknowledgementAcknowledgement Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost  metabolicallymetabolically activeactive organelsorganels –– formedformed in cellin cell cytoplasmcytoplasm as response toas response to increasedincreased fattyfatty acidacid levellevel  functionsfunctions -- phospholipidphospholipid membranemembrane transporttransport andand turnoverturnover,, triglyceridestriglycerides andand cholesterolcholesterol storagestorage increasedincreased LDLD couldcould correlatecorrelate withwith antiproliferativeantiproliferative effectseffects andand inductioninduction ofof differentiationdifferentiation andand//oror apoptosisapoptosis LIPID DROPLETSLIPID DROPLETS (Nile(Nile redred,, FLFL--11 aa FLFL--33)) normalnormal adenocarinomaadenocarinoma 100 101 102 103 104 CD36-FITC (FL1] M1 Key Name Par iso control FL1 control FL1 control et FL1 AA50 FL1 DHA50 FL1 NaBt3 FL1 AA50+NaBt3 FL1 DHA50+NaBt3 FL1 ExpressionExpression ofof PUFAPUFA transportertransporter protein FAT/CD36protein FAT/CD36 ((FLFL--11) HCT116) HCT116 cellscells treatedtreated withwith AA, DHA,AA, DHA, NaBtNaBt andand theirtheir combinationcombination PlasmaPlasma membranemembrane proteinprotein CD36CD36 –– multifunctionalmultifunctional adhesionadhesion receptor in many cellreceptor in many cell typestypes NewlyNewly detecteddetected as PUFAas PUFA transportertransporter andand inin gastrointestinalgastrointestinal cellscells ((LoboLobo MVTMVT etet alal., J., J HistochemHistochem CytochemCytochem 2001,2001, CampbellCampbell SESE etet alal, J, J BiolBiol ChemChem 2004,2004, DroverDrover VA, JVA, J ClinClin InvestInvest 20052005)) of