LABORATÓRIUM REGULÁCIE METABOLIZMU (LRM)

1. Vedecké zameranie laboratória.

Laboratórium je historicky zamerané na sledovanie úlohy peptidových hormónov - ANP, inzulínu, angiotenzínu II a najnovšie aj oxytocínu v mechanizmoch regulácie metabolizmu a rastu tkanív. V posledných rokoch je laboratórium orientované hlavne na výskum regulačných mechanizmov metabolizmu a expanzie tukového tkaniva. Skúmajú sa hlavne účinky angiotenzínu II a oxytocínu na adipogenézu a reguláciu citlivosti tkaniva na inzulín. V laboratóriu sa dosiahli prioritné výsledky dokazujúce existenciu kompletného renín-angiotenzínového systému (RAS) v tukovom tkanive potkanov. Ďalšie výsledky ukazujú, že angiotenzín II inhibuje adipogenézu a prispieva k hypertrofii a k inzulínovej rezistencii tukového tkaniva. Dlhodobá blokáda angiotenzínového receptora typu I nepeptidovým blokátorom Candesartanom redukuje množstvo tukového tkaniva, spôsobuje hypotrofiu adipocytov a stimuluje tvorbu protizápalových a inzulínovú citlivosť zvyšujúcich faktorov v tukovom tkanive potkanov (Obr. 1). V súčasnosti sa u ľudí s esenciálnou hypertenziou sleduje vplyv nahradenia ich liečby ACE inhibítormi Candesartanom na systémové metabolické funkcie, a morfológiu a metabolizmus podkožného tukového tkaniva.

Obr. 1. Vplyv chronickej blokády AT₁ receptorov na tukové tkanivo potkana.

Ďalší peptidový hormón oxytocín na rozdiel od angiotenzínu II stimuluje tvorbu nových adipocytov a zvyšuje génovú expresiu tkanivových markerov inzulínovej citlivosti bez zvýšenia adipozity (Obr. 2).

Obr. 2. Vplyv oxytocínu na morfológiu a metabolizmus tukového tkaniva potkanov.

V zvieracích modeloch obezity a inzulínovej rezistencie sa študujú proteíny, ktoré majú pravdepodobne ochrannú a kompenzačnú funkciu v skorej fáze metabolického ochorenia. Ako faktory kompenzujúce a brzdiace následky obezity a inzulínovej rezistencie sa doteraz identifikovali adiponektín, vaspín a proteín 14-3-3.

Najčastejšími metódami používanými v laboratóriu súizolácia tukových buniek, určenie veľkosti tukových buniek (Obr. 3), proteínov, izolácia RNA,real-time PCR; western blotting (Obr. 4); zvieracie modely obezity a hypertenzie.

Obr. 3 a 4. Ukážka metodík používaných v Laboratóriu regulácie metabolizmu.

Všetky zmienené projekty sú zamerané na tukové tkanivo, pretože je centrálnym orgánom, ktorý výrazne ovplyvňuje metabolizmus ďalších tkanív ako sú svaly, pečeň, pankreas a dokonca aj mozog. Získané výsledky môžu významne ovplyvniť spôsob liečby takých civilizačných ochorení ako sú obezita, diabetes a hypertenzia, pričom zmeny v terapii sa môžu týkať tak príjmu potravy a energetického výdaja ako aj farmakologickej liečby.

Uvedené projekty riešime v spolupráci s Dr. JM Saavedrom z NIMH, Bethesda, USA a s profesorom R. Olszaneckim z Katedry farmakológie, Jagelónskej univerzity v Krakove.

V budúcnosti chceme rozšíriť paletu metodických prístupov o proteomiku. V súčasnosti začíname v spolupráci využívať metodiku MAS spektrometrie angiotenzínových peptidov (Obr. 5).

Obr. 5. MAS spektrometria angiotenzínových peptidov produkovaných tukovým tkanivom.

2. Doterajšie konkrétne výsledky

1. Dôkaz prítomnosti kompletného renín-angiotenzínového systému v tukovom tkanive potkana.

2. Zistenie zníženej adipozity a zvýšených nepriamych ukazovateľov inzulínovej citlivosti v tukovom tkanive u potkanov po chronickej blokáde AT1 receptorov in vivo.

3. Existencia kompenzačných metabolických mechanizmov pri vývoji metabolického syndrómu u obéznych potkanov kmeňa Zucker.

4. Pozitívny účinok oxytocínu in vivo na adipogenézu, angiogenézu a nepriame ukazovatele inzulínovej citlivosti v tukovom tkanive potkanov.

3. Súčasné projekty:

VEGA 2/0089/11 2011-2013

Úloha proteínov 14-3-3, AS160 a adiponektínu v tukovom tkanive pri kompenzačných mechanizmoch v priebehu vzniku obezity a inzulínovej rezistencie.

MZ SR 2007/27-SAV-02 ADIRAS 2007-2012

Molekulárne −genetické zmeny na úrovni tukového tkaniva po zmene terapie z inhibítorov ACE na blokátory AT1 receptorov u pacientov s esenciálnou hypertenziou.

APVV SK-PL-0066-09 2010-2011

Úloha lokálneho renín-angiotenzínového systému v tukovom tkanive a pečeni v modeli obezity a diabetu u potkanov.

APVV-0028-10 (spoluriešiteľský) 2011-2013

Interakcie psychických, kardiovaskulárnych, neuroendokrinných

a metabolických faktorov: od nových animálnych modelov po klinické aplikácie

SAS-NSC JRP 2010/07 (spoluriešiteľský) 2011-2013

Interakcia výživy a oxytocínu vo vzťahu k neuroendokrinným,

metabolickým a kardiovaskulárnym funkciám

SAS-NSC JRP 2010/01 (spoluriešiteľský) 2011-2013

Štúdium interakcií reaktívnych foriem kyslíka a oxidu dusnatého pri hľadaní nových mechanizmov ovplyvňujúcich hypertenziu

Centrum excelencie NOREG (spoluriešiteľský)

Centrum excelentnosti pre výskum regulačnej úlohy oxidu dusnatého v chorobách z civilizácie

Udelené zahraničné granty: t.č. 2 (spoluriešiteľské)

1. Function and role of local renin-angiotensin systems in the liver and adipose tissue in rat model of diabetes and obesity - No: SK-PL-0066-09/8019/2010, Foundation for Polish Science.

2. Novel angiotensin peptides – formation and biological role in adipose tissue in rat model of obesity and insulin resistance - No: UMO-2011/01/M/NZ4/03752/2011, Foundation for Polish Science.

Najvýznamnejšia medzinárodná spolupráca:

• Jagelonská univerzita, Krakov, Poľsko

• NIMH, Bethesda, USA

• Národná Tajvanská univerzita, Tajpei, Tajvan

• Univerzita v Jaén, Jaén, Španielsko

• ÚOCHB, AVČR, Praha, Česká republika

4. Metodické postupy používané v laboratóriu

izolácia proteínov, izolácia RNA,real time PCR; Western Blotting; zvieracie modely obezity a hypertenzie

5. Výber najvýznamnejších publikácií (IF ≥2) pracovníkov Laboratória regulácie metabolizmu.

1. Ukropec J, Penesova A, Skopkova M, Pura M, Vlcek M, Radikova Z, Imrich R, Ukropcova B, Tajtaková M, Koska J, Zorad S, Belan V, Vanuga P, Payer J, Eckel J, Klimes I, Gasperikova D.: Adipokine protein expression pattern in growth hormone deficiency predisposes to the increased fat cell size and the whole body metabolic derangements. J Clin Endocrinol Metab. 2008 Jun;93(6):2255-62. IF 5.493

2. 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 : 452-463, 2011. IF 5.204

3. Krskova-Tybitanclova K., Macejova D., Brtko J., Baculikova M., Krizanova O., Zorad S.: Short term 13-cis-retinoic acid treatment at therapeutic doses elevates expression of leptin, GLUT4, PPARgamma and aP2 in rat adipose tissue. Journal of Physiology and Pharmacology 59 (4): 731-744, 2008. IF 4.466

4. Zakova L., Barth T., Jiracek J., Barthova J., Zorad S.: Shortened insulin analogues: marked changes in biological activity resulting from replacement of TyrB26 and N-methylation of peptide bounds in the C-terminus of the B-chain. Biochemistry 43: 2323-2331, 2004. IF 3.922

5. Bacova Z, Baqi L, Benacka O, Payer J, Krizanova O, Zeman M, Smrekova L, Zorad S, Strbak V.: Thyrotropin-releasing hormone in rat heart: effect of swelling, angiotensin II and renin gene. Acta Physiol (Oxf). 2006 May-Jun;187(1-2):313-9. IF 2.865

6. Tybitanclova K., Macejova D., Liska J., Brtko J., Zorad S.: AT1 receptor and ACE mRNA are increased in chemically induced carcinoma of rat mammary gland. Mol Cell Endocrinol 144 (1-2): 42-46, 2005. IF 2.626

7. Zorad S., Dou JT, Benicky J, Hutanu D., Tybitanclova K. , Zhou J, Saavedra JM.: Long-term angiotensin II AT1 receptor inhibition produces adipose tissue hypotrophy accompanied by increased expression of adiponectin and PPARgamma. Eur J Pharmacol 552: 112-122, 2006. IF 2.477