Bi8110 Genotoxicita a karcinogeneze

Přírodovědecká fakulta
jaro 2014
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jiřina Hofmanová, CSc. (přednášející)
prof. RNDr. Alois Kozubík, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jiřina Hofmanová, CSc.
Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiřina Hofmanová, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 13:00–14:50 D36/212
Předpoklady
Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
Nutné předcházející absolvování přednášky Fyziologie buněčných systémů
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Jiné omezení: Na předmět se vztahuje povinnost registrace, bez registrace může být znemožněn zápis předmětu!
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: porozumět komplexnímu pohledu na proces karcinogeneze s ohledem na mutagenní (genotoxické) i epigenetické (negenotoxické) příčiny a faktory podílející se na vzniku a rozvoji nádorových onemocnění (zejména rakoviny tlustého střeva, prsu, prostaty a leukémií); popsat molekulárně biologické principy, které vedou k poruchám přenosu signálů v buňce a k deregulaci buněčného cyklu, proliferace, diferenciace a apoptózy; formulovat význam mezibuněčných komunikací v tkáních (poruchy homeostázy) ovlivněných faktory vnějšího prostředí včetně diety, zvláště jejích lipidových složek; diskutovat o otázkách prevence, diagnostiky a léčby nádorových onemocnění; vysvětlit a porozumět základním procesům vedoucím na úrovni buněk a buněčných populací ke vzniku a rozvoji nádorových onemocnění; interpretovat molekulárně biologické principy ovlivňující mezibuněčnou a vnitrobuněčnou komunikaci a přenos specifických signálů vedoucích ke změnám cytokinetiky; porozumět principům působení faktorů vnějšího prostředí, zejména úloze dietetických lipidů a lipidového metabolismu v procesu karcinogeneze; využít získaných znalostí nových vědeckých poznatků z výše uvedených oblastí pro studium prevence a nových terapeutických přístupů
Osnova
  • Vznik a rozvoj nádorového onemocnění;
  • Genetické (genotoxické) a epigenetické (negenotoxické) aspekty vzniku a rozvoje nádorů; Fáze karcinogeneze Iniciační, podpůrná (promoční) a progresivní fáze, genetické a epigenetické faktory, karcinogeny a kokarcinogeny, antikarcinogeny; Typy nádorů Nádory spontánní a indukované (onkogenní viry, chemické a fyzikální karcinogeny), nádory benigní a maligní, invaze, metastázy, klasifikace podle tkání.
  • Molekulární základy vzniku a rozvoje nádorového onemocnění;
  • Genetické mechanismy Mutace a mutageny, nádorově promoční faktory (exogenní a endogenní) protoonkogeny, onkogeny, nádorově supresorové geny.
  • Transformace buněk; Denzitně závislá inhibice růstu (kontaktní inhibice), odlišnosti normálních a transformovaných buněk, změny závislosti na pozitivních a negativních růstových faktorech, maligní transformace.
  • Imortalizace - význam telomer, telomerázy a dalších faktorů
  • Negenotoxické (epigenetické) mechanismy;
  • Metylace DNA, acetylace histonů, změny exprese genů; Změny v regulaci proliferace, diferenciace a apoptózy; Změny v mechanismech přenosu (transdukce) signálů; Antiproliferační molekuly - jejich vztah k růstovým faktorům, receptorům a dalším součástem kaskády přenosu signálů; Úloha buněčného cyklu a jeho změny v karcinogenezi; Rovnováha v buněčných populacích; Poruchy proliferace, diferenciace a apoptózy (apoptóza a nekróza).
  • Patologické účinky cytokinů;
  • Parakrinní a autokrinní regulace, poruchy pozitivních a negativních regulátorů, důsledky.
  • Význam oxidativního metabolismu;
  • Rovnováha oxido-redukčních dějů, aktivační a deaktivační enzymy, pro- a antioxidační systémy, oxidativní stres; Úloha oxidačních procesů v apoptóze.
  • Komunikace buněk;
  • Mimobuněčná, mezibuněčná a vnitrobuněčná komunikace, úloha mezerovitých spojení tzv. "gap junctions" (GJIC) v udržování tkáňové homeostázy, poruchy mezibuněčné komunikace u nádorových buněk, snižování počtu gap junctions, klonální množení iniciované buňky; Změny membránových vlastností, adhezivní vlastnosti - kadheriny, kateniny, integriny, konexiny.
  • Metastázy;
  • Příčiny vzniku, metastatická kaskáda, kontakt buňka-buňka, buňka - mimobuněčná matrix, změny adhezivních molekul a vnitrobuněčného signálování, imunitní systém.
  • Angiogeneze;
  • Význam, induktory a inhibitory angiogeneze.
  • Vznik a rozvoj specifických typů nádorů (jejich genetické a epigenetické příčiny);
  • Poruchy krvetvorby - leukémie; Chronická myeloidní l., myelodysplastický syndrom, akutní l., genetické poruchy, rozpojení procesu proliferace a diferenciace, poruchy apoptózy.
  • Nejčastější typy nádorů - kolorektální karcinomy, nádory prsu, prostaty, kůže; Genetické a negenetické příčiny, prekancerózní stavy, etiologie, rozvoj, vnější faktory.
  • Endogenní karcinogeneze, hormonálně závislé nádory.
  • Přirozené protinádorové obranné mechanismy; Úloha imunitního sytému, cytostatické a cytotoxické účinky monocytů a makrofágů, působení cytokinů a eikosanoidů.
  • Faktory vnějšího prostředí v procesu karcinogeneze;
  • Záření - neionizující a ionizující; Chemické karcinogeny - polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), halogenované aromatické uhlovodíky (PCB),dioxiny (TCDD), peroxisomové proliferátory, xenobiotické lipidy, chlorované pesticidy, atd.; Onkogenní viry a bakterie.
  • Důsledky působení škodlivých faktorů vnějšího prostředí;
  • Genotoxické vs. Negenotoxické účinky (epigenetická toxicita) - charakteristika; Poruchy homeostázy - modulace buněčné proliferace, diferenciace a apoptózy - příčiny a důsledky, vztah ke karcinogenezi; Mechanismy - změny v reparaci DNA, specifické vnitrobuněčné receptory, působení reaktivních forem kyslíku – oxidativní stres, inhibice GJIC, ovlivnění mechanismů transdukce signálu, změny metylace DNA, ovlivnění exprese onkogenů a nádorově supresorových genů.
  • Nutriční aspekty karcinogeneze;
  • Karcinogeny v potravě, promoční a antipromoční působení složek potravy (vitamíny, antioxidanty); Obsah a složení tuků v potravě, polynenasycené mastné kyseliny (n-6 a n-3 mastné kyseliny) a jejich metabolity jako mediátory a modulátory buněčných signálů, mechanismy působení, oxidativní metabolismus, lipidová peroxidace, imunitní systém, úloha eikosanoidů v karcinogenezi – interakce s cytokiny; Vláknina – mastné kyseliny s krátkým řetězcem - butyrát.
  • Současný systém detekce karcinogenních účinků látek;
  • Genotoxicita (mutagenní účinky) – testy mutagenit;y Problémy detekce negenotoxicky působících karcinogenů; Dlouhodobé testy na laboratorních zvířatech, krátkodobé testy - testy buněčné transformace, změny proliferace a apoptózy v tkáních, změny GJIC, detekce specifických biomarkerů (aktivity specifických buněčných enzymů a receptorů);
  • Modely karcinogeneze – studium iniciačního a promočního působení látek - kůže, játra, ledviny, močový měchýř, čichové orgány; Příčiny rozdílné citlivosti (organismů, tkání a buněk) k působení karcinogenních látek; Odhady rizik – otázky dávek, prahové hodnoty, křivky dávka-odpověď, působení směsí látek (aditivita, synergismus, antagonismus.
  • Význam experimentální ekotoxikologie – perspektivy, propojení s experimentální a prediktivní onkologií.
  • Prevence, diagnostika a léčba nádorových onemocnění;
  • Experimentální, epidemiologické a klinické studie, populační screening Genetická predispozice, životní styl; Terapie - chirurgie, záření, chemoterapie, imunoterapie.
  • Prediktivní onkologie;
  • Typizace nádorů, diagnostické markery, prognostické vs. prediktivní faktory; Detekce specifických parametrů - cytokinetické parametry, molekulární a jiné markery; Moderní metody (průtoková a vysokorozlišovací cytometrie, laser scanning, molekulární a další metody, microarrays), stanovení proliferační aktivity, detekce apoptózy; Srovnání metod a interpretace naměřených parametrů; Data managment - význam vícerozměrných matematických analýz, prediktivní markery.
Literatura
    povinná literatura
  • Genotoxicita a karcinogeneze. (Genotoxicity and carcinogenesis) https://is.muni.cz/auth/el/1431/jaro2013/Bi6871/um/genotx-a-karcige/index.html . E-learningový učební materiál
  • ALBERTS, Bruce. Základy buněčné biologie : úvod do molekulární biologie buňky. Translated by Arnošt Kotyk. 2. vyd. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 2004, xxvi, 630. ISBN 8090290620. info
    doporučená literatura
  • ALBERTS, Bruce. Molecular biology of the cell. 3rd ed. New York: Garland Publishing, Inc., 1994, xliii, 129. ISBN 0-8153-1620-8. info
  • Nutritional oncology. Edited by David Heber. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier-Academic Press, 2006, xxiv, 822. ISBN 0120883937. info
  • Signaling networks and cell cycle control : the molecular basis of cancer and other diseases. Edited by J. Silvio Gutkind. 1st ed. Totowa: Humana Press, 2000, xiv, 578. ISBN 089603710X. info
  • Cell cycle and growth control : biomolecular regulation and cancer. Edited by Gary S. Stein - Arthur B. Pardee. 2nd ed. Hoboken, N.J.: Wiley-Liss, 2004, xiii, 800. ISBN 0471250716. info
  • Functional metabolism, Regulation and adaptation, Ed. K. B. Storey, Wiley-Liss, Inc., Hoboken, New Jerswy, 2004
  • Apoptosis and Cancer Therapy, Vol. 1 and 2, Eds. K.M. Debatin, S. Fulda, WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KgaA, Weinheim, 2006
  • ADAM, Zdeněk, Jiří VORLÍČEK a Jana KOPTÍKOVÁ. Obecná onkologie a podpůrná léčba. Praha Publishing: Grada, 2003, 788 s. ISBN 80-247-0677-6. info
  • KLENER, Pavel. Klinická onkologie. 1. vyd. Praha: Galén, 2002, xxxvii, 68. ISBN 802460468X. info
  • KREJSEK, Jan a Otakar KOPECKÝ. Klinická imunologie. 1. vyd. Hradec Králové: NUCLEUS HK, 2004, 941 s. : i. ISBN 80-86225-50-X. info
  • HALLIWELL, Barry a John M. C. GUTTERIDGE. Free radicals in biology and medicine. 4th ed. Oxford: Oxford University Press, 2007, xxxvi, 851. ISBN 9780198568681. info
  • Doporučené speciální reviews a vědecké články ( Recommended reviews and research papers)
  • FÖLSCH, U. R., K. KOCHSIEK a R. F. SCHMIDT. Patologická fyziologie. Vyd. 1. Praha: Grada Publishing, 2003, 586 s. ISBN 80-247-0319-X. info
Výukové metody
Přednášky a diskuse v hodinách. Procvičování odpovědí na otázky u každé lekce v elektronických učebních materiálech.
Metody hodnocení
Účast na přednáškách není povinná, ale je velmi doporučována s ohledem na správné porozumění probírané látce. Během přednášek jsou studenti dotazováni na látku probíranou v minulé lekci. Předmět je zakončen písemnou zkouškou hodnocenou učitelem. Studenti musí odpovědět na asi 20 otázek , které tvoří průřez všemi probíranými tématy. Pro absolvování zkoušky je potřeba nejméně 60% správných odpovědí.
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.