LABORATÓRIUM FARMAKOLOGICKEJ NEUROENDOKRINOLÓGIE (LFNe)

1. Vedecké zameranie laboratória.

Výskumná činnosť laboratória je zameraná na štúdium regulačných mechanizmov uplatňujúcich sa v stresovej odpovedi, skúmaniu negatívnych dôsledkov stresu a možnosti ich farmakologického ovplyvnenia. Výskum sa vykonáva v sledovaniach u ľudí aj zvierat a jeho hlavným zámerom je nájsť nové poznatky, ktoré napomôžu k lepšej prevencii a liečbe psychických porúch, kardiovaskulárnych a nervových ochorení, ako aj porúch metabolizmu.

Veľmi dôležitú úlohu v stresovej odpovedi zohráva hypotalamo-hypofýzo-adrenokortikálna (HHA) os a koncové produkty tejto osi glukokortikoidy sa významne podieľajú na protektívnych, ale aj patogénnych procesoch vedúcich k rozvoju ochorení súvisiacich so stresom. Hodnotenie funkcie HHA osi je preto základnou súčasťou používaných experimentálnych prístupov u ľudí aj zvierat. Pozornosť sa venuje tiež hormónom predného a zadného laloku hypofýzy, renín-angiotenzín-aldosterónovému systému a indikátorom sympatikovej aktivácie.

Depresia je závažné ochorenie súvisiace so stresom, ktorého výskyt neustále stúpa. Takmer tretina pacientov nereaguje na liečbu antidepresívami dostupnými v súčasnosti. Je preto veľmi dôležité hľadať nové neurobiologické markery rozvoja depresie a komorbidnej úzkosti, ktoré budú viesť k novým prístupom k terapii depresie, ako aj úzkostných porúch. Práve tento cieľ je jeden z prioritných zámerov výskumnej práce laboratória. Popri neuroendokrinných mechanizmoch a netradičných účinkoch hormónov na správanie sa sledujú markery mozgovej plasticity a neurogenézy, pretože práve zmeny mozgovej plasticity sa podľa novších názorov podieľajú na rozvoji psychických porúch. Spomedzi neurotransmiterových systémov sa na úrovni expresie génov, ako aj farmakologického ovplyvnenia sleduje úloha receptorov pre rýchly neurotransmiter glutamát.

Výskum laboratória má translačný charakter. Otázky, ktoré vyplývajú z klinických pozorovaní ako aj problémy, ktoré sú relevantné k rozvoju a liečbe ochorení súvisiacich so stresom sa riešia zavádzaním animálnych modelov, ktoré umožňujú sledovať zúčastnené mechanizmy. Využívajú sa modely rozpracované na známych princípoch, ale aj nové modely založené na originálnych poznatkoch získaných v laboratóriu. Popri centrálnych regulačných faktoroch sa sledujú aj mechanizmy pôsobenia stresových hormónov na kardiovaskulárne parametre, vulnerabilitu srdca k poškodeniu a na funkciu tukového tkaniva. Poznatky získané v animálnych štúdiách sú podkladom pre výber prístupov v sledovaniach priamo u ľudí. Sú zavedené neinvazívne vyšetrovacie metódy u zdravých dobrovoľníkov na hodnotenie zvládania stresových situácií vo vzťahu k telesnej hmotnosti a psychickým charakteristikám. V spolupráci s klinickými pracoviskami sa sledujú vybrané skupiny pacientov, napr. pacienti s panickou poruchou, sklerózou multiplex či poraneniami miechy.

2. Doterajšie konkrétne výsledky

V laboratóriu sa odkryli dosiaľ celkom neznáme účinky hormónu aldosterónu na psychiku. Aldosterón je mineralokortikoidný hormón dôležitý pre kardiovaskulárne funkcie a vodno-soľný metabolizmus a jeho účinky na psychické funkcie sa ani len nepredpokladali. Náš záujem o túto oblasť podnietili ojedinelé údaje o zvýšených hladinách plazmatického aldosterónu u niekoľkých pacientov s depresívnou poruchou. Vypracovali sme animálny model chronického zvýšenia cirkulujúceho aldosterónu a po prvý raz popísali jeho anxiogénne účinky. Vplyv aldosterónu na úzkostné správanie sme potvrdili pozorovaním, že antagonista aldosterónu, antihypertenzívum eplerenón znižuje úzkosť, teda pôsobí anxiolyticky. Eplerenón je liečivo používané v terapii kardiovaskulárnych porúch, takže naše pozorovanie môže mať klinický význam. V následných sledovaniach u ľudí sme totiž zistili vzťahy medzi hladinami aldosterónu a úzkosťou ako povahovou črtou u zdravých ľudí. U zvierat sme dokázali, že aldosterón vyvoláva aj depresívne správanie. Podarilo sa nám tak popísať nový animálny model depresie, v ktorom nastáva zvýšená expresia viacerých génov, ktorých zmeny boli popísané u pacientov s veľkou depresívnou poruchou.

V protiklade s tradičným a zaužívaným názorom sme v sledovaniach u ľudí zistili, že zvýšená úzkosť nie je spojená so zvýšenou aktiváciou stresových hormónov, ale naopak so zníženou neuroendokrinnou aktiváciou počas stresu. K tomuto nálezu sme sa dopracovali originálnym prístupom k výberu sledovaných dobrovoľníkov. Do štúdií sme zaradili len zdravých ľudí na dolnej a na hornej hranici normálneho rozmedzia úzkostnosti ako povahovej črty a hodnotili ich reakcie počas psychosociálneho stresu založeného na prejave na verejnosti. Ľudia s vysokou úzkostnosťou vykazovali horšie parametre zvládania stresu (znížená orientácia na riešenie problému, zvýšená orientácia na emócie), ale nižšiu sekréciu stresových hormónov. Nedostatočnú hormonálnu aktiváciu počas akútneho stresu sme dokázali aj pod vplyvom metabolického stresora u pacientov s panickou poruchou (obr. 2).

Za stresových podmienok sa vylučuje aj hormón oxytocín, nie je však známe, aký význam má zvýšená tvorba tohto hormónu počas záťažových stavov. Zaviedli sme model simulujúci zvýšenie plazmatických koncentrácií oxytocínu počas stresu a dokázali, že jeho fyziologickou úlohou môže byť regulácia iných stresových hormónov, predovšetkým HHA osi a niektorých sympatikových funkcií. Ďalším originálnym nálezom je získanie dôkazov o pozitívnom pôsobení dlhodobého zvýšenia hladín oxytocínu na tukové tkanivo. S využitím uvedeného modelu, ale aj v experimentoch in vitro sme ako prví dokázali zmenšenie infarktového ložiska, teda kardioprotektívny účinok oxytocínu voči ischemicko-reperfúznemu poškodeniu.

3. Aktuálne vedecko-výskumné aktivity, súčasné projekty riešené v laboratóriu

Číslo projektu: APVV-0028-10

Názov projektu: Interakcia psychických, kardiovaskulárnych, neuroendokrinných a metabolických faktorov: od nových animálnych modelov po klinické aplikácie.

Vedúci projektu: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Číslo projektu: VEGA 2/0118/11

Názov projektu: Atypické účinky hormónov

Vedúci projektu: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Číslo projektu: CEMAN

Názov projektu: Centrum excelentnosti na štúdium metabolických aspektov vývoja, diagnostiky a liečby nádorových ochorení.

Vedúci projektu: doc. Ing. Oľga Križanová, DrSc.

Spoluriešiteľ: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Súčasné projekty - zahraničné

Číslo projektu: Projekt udelil Higher Education Funding Council for England v rámci „proof of concept funding“

Názov projektu: Developing a rat model of depression based on tryptophan deficiency

Vedúci projektu: Dr. Michael Franklin, PhD., Oxford Brookes University, UK

Vedúci projektu za SR: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Číslo projektu: SAS-NSC JRP 2010/07

Názov projektu: Interakcia výživy a oxytocínu vo vzťahu k neuroendokrinným, metabolickým a kardiovaskulárnym funkciám.

Vedúci projektu: prof. PharmDr. Daniela Ježová, DrSc.

Zahraničný vedúci projektu: prof. Ding Shih-Torng, National Taiwan University, Taipei, Taiwan

Spolupráce

Výskum v laboratóriu farmakologickej neuroendokrinológie priniesol niekoľko originálnych poznatkov, ktoré viedli k značnému citačnému ohlasu, pozvaniam na prednášky na medzinárodných kongresoch a ponukám k medzinárodnej spolupráci (USA, Veľká Británia, Taiwan). K výraznému rozšíreniu poznatkov v oblasti neuroendokrinológie z medzinárodného hľadiska došlo pri riešení projektu 5. Rámcového programu Európskej komisie (STRESSNUTS, 2000-2004), ICA1-CT-2000-70008, ktorého koordinátorom bola vedúca laboratória. Spolupracujúce krajiny boli najmä Grécko, Rakúsko, Česko, Maďarsko a Švédsko. Medzi najvýznamnejšie vedecké výsledky možno zaradiť rozpoznanie úlohy glutamátergickej neurotransmisie v stresovej odpovedi, v dobrovoľnom cvičení, v návykovom správaní, v rozvoji depresívnych príznakov v animálnych modeloch, ako v hormonálnej odpovedi počas psychosociálneho stresu u ľudí. V súčasnosti spolupracujeme s prestížnymi pracoviskami v USA, Veľkej Británii, či Taiwane.

4. Metodické postupy používané v laboratóriu

Laboratórium farmakologickej neuroendokrinológie disponuje potrebnými metodikami a prístupmi pre sledovania u ľudí, ako aj v animálnych štúdiách.

Štúdie u ľudí

• Neinvazívne vyšetrenie ukazovateľov stresovej reakcie v slinách, monitorovanie kardiovaskulárnych parametrov a galvanickej odpovede kože
• Modely mentálnej záťaže a kognitívneho výkonu u ľudí
• Model psychosociálneho stresu, založený na prejave na verejnosti
• Psychologické testy na hodnotenie psychosociálnych charakteristík

Animálne štúdie

• Známe (napr. chronický mierny stres) aj novozavedené (spontánna anhedónia) modely depresie
• Model návykového správania založenom na dobrovoľnom behaní na kolese
• Model zvýšenia mozgovej plasticity použitím obohateného prostredia
• Rôzne modely akútneho a chronického stresu
• Vyhodnocovanie aktivity zvierat v domácej klietke (homecage activity)
• Behaviorálne testy na hodnotenie depresii-podobného a úzkostného správania (test otvoreného poľa, zvýšeného plusového bludiska, núteného plávania, sacharózovej preferencie)
• Rôzne chirurgické zákroky na experimentálnych zvieratách, opakované odoberanie vzoriek krvi prostredníctvom katetrizovanej chvostovej artérie, skúsenosti s použitím osmotických minipúmp, meranie krvného tlaku potkana
• Stanovovanie koncentrácií hormónov (steroidných, peptidických, biogénnych amínov) vo vzorkách séra, plazmy, slín a v rôznych tkanivách pomocou metód ELISA a RIA
• Stanovenie miery expresie (hladiny mRNA) viacerých podjednotiek glutamátových receptorov
• Hodnotenie mozgovej plasticity pomocou merania rastových faktorov

Hodnotenie proliferácie buniek meraním inkorporácie BrDU do DNA

5. Výber najvýznamnejších publikácií (IF ≥3) pracovníkov Laboratória farmakologickej neuroendokrinológie.

1. Bartanusz V, Jezova D, Alajajian B, Digicaylioglu M: The blood-spinal cord barrier: morphology and clinical implications. Ann Neurol. 70: 194-206, 2011, IF=10.74

1. Elenkov IJ, Kvetnansky R, Hashiramoto A, Bakalov VK, Link AA, Zachman K, Crane M, Jezova D, Rovensky J, Dimitrov MA, Gold PW, Bonini S, Fleisher T, Chrousos GP, Wilder RL: Low- versus high-baseline epinephrine output shapes opposite innate cytokine profiles: presence of Lewis- and Fischer-like neurohormonal immune phenotypes in humans? J Immunol. 181(3):1737-45, 2008, IF=5.84

1. Makatsori A, Duncko R, Schwendt M, Moncek F, Johansson BB, Jezova D: Voluntary wheel running modulates glutamate receptor subunit gene expression and stress hormone release in Lewis rats. Psychoneuroendocrinology. 28: 702-714, 2003, IF=5.16

1. Eckertova M, Ondrejcakova M, Krskova K, Zorad S, Jezova D: Subchronic treatment of rats with oxytocin results in improved adipocyte differentiation and increased gene expression of factors involved in adipogenesis. Br J Pharmacol. 162: 452-63, 2011, IF=4.92

1. Hlavacova N, Wes PD, Ondrejcakova M, Flynn ME, Poundstone PK, Babic S, Murck H, Jezova D: Subchronic treatment with aldosterone induces depression-like behaviours and gene expression changes relevant to major depressive disorder. Int J Neuropsychopharmacol. 15: 247-65, 2012, IF=4.69

1. Moncek F, Duncko R, Johansson BB, Jezova D: Effect of environmental enrichment on stress related systems in rats. J. Neuroendocr.16: 423-431, 2004, IF=4.65
2. Pistovcakova J, Makatsori A, Sulcova A, Jezova D: Felbamate reduces hormone release and locomotor hypoactivity induced by repeated stress of social defeat in mice. Eur Neuropsychopharmacol. 15: 153-8, 2005, IF=4.20

1. Hlavacova N, Jezova D: Chronic treatment with the mineralocorticoid hormone aldosterone results in increased anxiety-like behavior. Horm Behav. 54:90-7, 2008, IF=3.99

1. Mlynarik M, Zelena D, Bagdy G, Makara GB, Jezova D: Signs of attenuated depression-like behavior in vasopressin deficient Brattleboro rats. Horm Behav. 51: 395-4052, 2007, IF=3.99

1. Hlavacova N, Bakos J, Jezova D: Eplerenone, a selective mineralocorticoid receptor blocker, exerts anxiolytic effects accompanied by changes in stress hormone release. J Psychopharmacol. 24: 779-86, 2010, IF=3.80

1. Jezova D, Duncko R. Enhancement of stress-induced pituitary hormone release and cardiovascular activation by antidepressant treatment in healthy men. J Psychopharmacol. 16(3):235-40, 2002, IF=3.80

1. Jezova D, Vigas M, Hlavacova N, Kukumberg P. Attenuated neuroendocrine response to hypoglycemic stress in patients with panic disorder. Neuroendocrinology. 92: 112-9, 2010, IF=3.272

1. Ondrejcakova M, Bakos J, Garafova A, Kovacs L, Kvetnansky R, Jezova D. Neuroendocrine and cardiovascular parameters during simulation of stress-induced rise in circulating oxytocin in the rat. Stress. 13: 314-22, 2010, IF=3.21

1. Bakos J, Hlavacova N, Rajman M, Ondicova K, Koros C, Kitraki E, Steinbusch HW, Jezova D: Enriched environment influences hormonal status and hippocampal brain derived neurotrophic factor in a sex dependent manner. Neuroscience 164: 788-97, 2009, IF=3.21

Obr.1. Personálne obsadenie LFaN v r. 2011. Zľava: RNDr. N. Hlavácová, PhD., Ing. J. Blašková, Mgr. M. Pokusa, prof. PharmDr., D. Ježová, DrSc., Mgr. V. Danevová, L. Žilavá, Mgr. S. Babic.