LABORATÓRIUM FUNKČNEJ NEUROMORFOLÓGIE (LFNm)

1. Vedecké zameranie

Výskumný program LFN je zameraný na:

1/ výskum úlohy nervového systému v etiopatogenéze viacerých chorôb a identifikovanie dráh, ktoré sa podieľajú na prenose informácií o prebiehajúcom patologickom procese na periférii do mozgu ako aj dráh ktorými CNS moduluje priebeh periférnych chorôb;

2/ štúdium dynamiky a funkčnej plasticity magnocelulárnych neurónov produkujúcich oxytocín, vazopresín a s nimi kolokalizujúce látky v podmienkach chronickej hyperosmolality a význam alfa2-adrenergických receptorov, ako súčasť bohatej katecholaminergickej inervácie magnocelulárnych neurónov.

3/ identifikovanie neurónov v hypothalame, ktoré odpovedajú na systémové podávanie rôznych farmakologických látok ako sú látky adrenergické, serotoninergické a cholinergické ako aj na mnohé známe antidepresíva a antipsychotiká s rozličnými farmakologickými vlastnosťami.

- Výskum neurobiológie nádorových chorôb je zameraný hlavne na charakterizovanie úlohy nervových dráh (napr. nervus vagus) v prenose signálov súvisiacich s nádorovým rastom do mozgu. Okrem toho sa študuje dynamika zmien v aktivite vybraných mozgových štruktúr u laboratórnych zvierat s experimentálne indukovanými nádormi.

- Ďalším výskumným zameraním je štúdium úlohy nervus vagus v etiopatogenéze chorôb so zápalovou zložkou, konkrétne ischemicko-reperfúzneho poškodenia pečene a depresie. Sleduje sa prenos zápalových signálov aferentnými nervovými dráhami a humorálne k mozgovým štruktúram, ako aj vplyv zásahov v nervovom systéme na priebeh zápalových reakcií sprevádzajúcich uvedené patologické stavy.

- Výskum úlohy nervus vagus v regulácii aktivity sympatikoadrenálneho systému počas stresových situácií je zameraný na charakterizovanie spätnoväzobného pôsobenia aferentných dráh nervus vagus na činnosť sympatikových nervov a drene nadobličiek u potkanov.

- Štúdium dynamiky a funkčnej plasticity magnocelulárnych neurónov produkujúcich oxytocín, vazopresín a s nimi kolokalizovaných látok u vazopresín deficientných Brattleboro potkanov, ktoré trpia spontánnou chronickou hypernatrémiou a hyperosmolalitou. Štúdium je zamerané na hypotalamické supraoptické a paraventrikulárne jadrá.

- Štúdium vplyvu systémového podávania rôznych farmakologických látok ako sú látky adrenergické, serotoninergické a cholinergické ako aj mnohých známych antidepresív a antipsychotik s rozličnými farmakologickými vlastnosťami na populáciu neurónov v hypotalame a homeostázu rôznych fyziologických systémov. Odhalenie aktivít týchto látok mimo oblasť ich predpokladaného a predurčeného pôsobenia môže zabrániť mnohým nešpecifickým a škodlivým vplyvom na organizmus.

2. Vybrané výsledky, ich ohlas, dopady a medzinárodná spolupráca

- Do odbornej literatúry sa nám podarilo uviesť koncepciu neurobiológie nádorových chorôb. Okrem teoretických prác sme preukázali, že signály súvisiace s nádorovým rastom sú prenášané do mozgu, kde sú spracúvané štruktúrami mozgového kmeňa a hypotalamu, ktoré sa podieľajú aj na spracovaní imunitných signálov. Tiež sme charakterizovali dynamiku zmien v aktivite mozgových štruktúr v jednotlivých fázach nádorového rastu. Tieto výsledky prispeli k podrobnejšiemu poznaniu úlohy nervového systému v etiopatogenéze nádorových chorôb.

- Podrobne sme charakterizovali zmeny v aktivite vybraných mozgových oblastí a charakterizovali neuronálne fenotypy, ktoré sú stimulované u potkanov exponovaných ischemicko-reperfúznemu poškodeniu pečene.

- U vazopresín deficientných Brattleboro potkanov sme zistili, že permanentná osmotická záťaž zvyšuje syntézu oxytocínu, ako aj kolokalizovaných látok – tyrozín hydroxylázy, neuropeptidu Y a kortikoliberínu, čo potvrdilo ich spoluúčasť na regulácii vodno-soľného metabolizmu. Za fyziologických podmienok sme potvrdili úlohu alfa2-adrenergických receptorov, ako súčasť bohatej katecholaminergickej inervácie supraoptického a paraventrikulárneho jadra hypotalamu, v regulácii oxytocinergických neurónov, avšak počas permanentného osmotického stresu (vazopresín deficientné Brattleboro potkany), sa ich spoluúčasť na regulácii neurónov produkujúcich oxytocín, tyrozín hydroxylázu, neuropeptid Y a kortikoliberín nepotvrdila.

3. Súčasné projekty a spolupráce:

V súčasnosti LFN pokračuje:

1/ vo výskume neurobiológie nádorov, kde sa zameriava na charakterizáciu funkčnosti inervácie nádorového tkaniva s využitím retrográdne značiacich látok

2/ v riešení úlohy nervus vagus v protizápalovom pôsobení antidepresív v spolupráci s Psychiatrickou klinikou LFUK v Bratislave

3/ vo výskume využitia kmeňových terapeutických buniek v liečbe glioblastómu v spolupráci s Ústavom experimentálnej onkológie SAV

Projekty:

APVV-0007-10 - Neurobiológia nádorov: štúdium úlohy nervového systému v etiopatogenéze nádorového rastu a tvorby metastáz

VEGA 1/0260/10 - Účinnosť mechanizmov regulujúcich príjem potravy v závislosti od vývinového štádia potkana – štúdium mechanizmov vzniku obezity

VEGA 2/0010/09 - Úloha nervus vagus v regulácii činnosti sympatikoadrenálneho systému u potkana počas kľudových a stresových situácií

VEGA 2/0132/10 - Morfologicko-funkčné aspekty tukového tkaniva pacientov s chronickou obštrukčnou chorobou pľúc (CHOCHP)

VEGA 2 /0069/12 – Funkčný vzťah medzi aktivitou hypotalamo-hypofýzo-adrenokortikálnej osi a účinkom vybraných antipsychotík

Centrum excelentnosti pre výskum mozgu – Rozdiely v aktivite neurónov v rôznych oblastiach mozgu a reakcii hypotalamo-hypofýzo-adrenokortikálnej osi účinkom vybraných antipsychotík

Medzinárodné spolupráce:

Lenka Maletinská, Dr.,PhD., Blanka Železná, Ing., PhD. (Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Prague, Czech Republic) spolupráca je zameraná na „štúdium centrálnej regulácie obezity u myší s dlhodobým príjmom vysokotukovej diéty“ (Central regulation of obesity in mice with longlasting intake of high fat diet)

Jens D. Mikkelsen, MD., PhD. (Neurobiology Research Unit, Copenhagen University Rigshospitalet, Copenhagen, Denmark) spolupráca je zameraná na „štúdium vplyvu neurofarmakologických látok na neuroendokrinné regulačné centrá mozgu“ (Neuropharmacological actions of drugs on certain brain neuroendocrine regulatory centers)

Juraj Čulman, MD., PhD. (Professor of Pharmacology, Department of Pharmacology, Hospitalstr. 4, 24105 Kiel, Germany) spolupráca je zameraná na „štúdium interakcií medzi substanciou P (SP) a serotonínom pri regulácii hypothalamo-hypofýzo-adrenokortikálnej osi v strese“ (Interactions between SP and serotonin in the regulation of the hypothalamo-hypophyseal-adrenocortical axis during stress)

Yori Gidron, PhD (Professor of Behavior Medicine, Faculty of Medicine & Pharmacy 103, Laarbeeklaan, Jette, 1090 Free University of Brussels (VUB), Belgium) spolupráca je zameraná na „výskum úlohy nervového systému v regulácii nádorového rastu“ (Investigation of the role of the nervous system in the regulation of the tumor growth)

Luca Vannucci, MD, PhD. (Laboratory of Natural Cell Imunity, Department of Immunology and Gnotobiology, Institute of Microbiology Academy of Sciences of the Czech Republic, Vídenská 1083, Prague 4, 142 20, Czech Republic spolupráca je zameraná na „výskum vplyvu elektrickej stimulácie nervus vagus na nádorový rast“ (Investigation of the effect of the electric stimulation of the vagus nerve on the tumor growth)

Lisa E. Goehler, PhD. (Associate Professor of Nursing Research Neuroimmunology & Behavior Center for the Study of Complementary & Alternative Therapies School of Nursing, P.O. Box 800782 University of Virginia, Charlottesville, VA 22908 spolupráca je zameraná na „výskum zmien v aktivite mozgových oblastí u potkanov s nádormi“ (Investigation of the activity of neurons in different brain areas in tumors bearing rats)

4. Metodické prístupy zavedené v poslednej dekáde:

Experimentálny model indukcie nádorov (BP6 fibrosarkóm, Yoshida ascitický nádor); kanylačné techniky (kanylácia v. jugularis, chvostovej artérie); metóda chronickej intracerebroventikulárnej aplikácie farmák; elektrofyziologické metódy - stimulácia periférnych nervov; metóda neinvazívneho merania krvného tlaku u potkanov; 2 experimentálne modely ischemicko-reperfúzneho poškodenia pečene u potkanov; metóda jednoduchého a dvojitého imunohistochemického farbenia; biochemická metóda ELISA na stanovenie antigénov v krvnej plazme; transkardiálna perfúzia

5. Výber najvýznamnejších publikácií (IF ≥2) pracovníkov Laboratória funkčnej neuromorfológie.

1. Pirnik Z, Bundziková J, Holubová M, Pýchová M, Fehrentz JA, Martinez J, Zelezná B, Maletínská L, Kiss A.: Ghrelin agonists impact on Fos protein expression in brain areas related to food intake regulation in male C57BL/6 mice. Neurochem Int 59, 889-895, 2011. (IF-3,601)

2. Bundzikova J, Pirnik Z, Lackovicova L, Mravec B, Kiss A.: Activation of different neuronal phenotypes in the rat brain induced by liver ischemia-reperfusion injury: dual Fos/neuropeptide immunohistochemistry. Cell Mol Neurobiol 31, 225-232, 2011 (IF-2,423)

3. Bundzikova J, Pirnik Z, Zelena D, Mikkelsen JD, Kiss A.: Response of substances co-expressed in hypothalamic magnocellular neurons to osmotic challenges in normal and Brattleboro rats. Cell Mol Neurobiol 28, 1033-1047, 2008 (IF-2,230)

4. Bundzikova J, Pirnik Z, Zelena D, Mikkelsen JD, Kiss A.: The alpha(2)-adrenoceptors do not modify the activity of tyrosine hydroxylase, corticoliberine, and neuropeptide Y producing hypothalamic magnocellular neurons in the Long Evans and Brattleboro rats. J Physiol Pharmacol 61, 391-398, 2010 (IF-2,130)

5. Pirnik Z, Bundzikova J, Francisty T, Cibulova E, Lackovicova L, Mravec B, Kiss A.: Effect of liver ischemia-reperfusion injury on the activity of neurons in the rat brain. Cell Mol Neurobiol 29, 951-960, 2009 (IF-2,107)

6. Bundzikova J, Pirnik Z, Zelena D, Mikkelsen JD, Kiss A.: Alpha2-adrenergic impact on hypothalamic magnocellular oxytocinergic neurons in long evans and brattleboro rats: effects of agonist and antagonists. Cell Mol Neurobiol 29, 1015-1023, 2009 (IF-2,107)

7. Pirnik Z, Bundzikova J, Bizik J, Hulin I, Kiss A, Mravec B.: Activity of brainstem groups of catecholaminergic cells in tumor bearing rats: response to immobilization stress. Ann NY Acad Sci 1148, 141-147, 2008 (IF-2,101)

8. Jacobsen J., Hansen HH., Kiss A., Mikkelsen JD.: The α4β2 nicotine acetylcholine selective agonist ispronicline induces c-Fos expression in selective regions of the rat forebrain. Neurosci Lett 515, 7–11, 2012 (IF-2,055)

Obr.1. Personálne obsadenie LFN. Zľava: Mgr. L. Lackovicová, Mgr. Z. Pirník, PhD., Doc. MUDr. B. Mravec. PhD, RNDr. J. Bundzíková, PhD., RNDr. A. Kiss, DrSc., M. Laniová, Mgr. L. Pallová