Oddělení buněčné neurofyziologie se zabývá studiem morfologických a elektrofyziologických vlastností gliových buněk, především astrocytů a polydendrocytů (známých též jako NG2 gliové buňky). Jejich funkce zkoumáme v patofyziologii centrálního nervového systému, jako jsou fokální mozková ischemie, amyotrofická laterální skleróza, Alzheimerova choroba, schizofrenie či tumorigeneze. Za využití geneticky modifikovaných myších kmenů a nových technologií speciálně vyvinutých k výzkumu gliových buněk studujeme roli iontových a vodních kanálů ve vzniku mozkového edému a v post-ischemické regeneraci. Dále zkoumáme úlohu Wnt signální dráhy v neurogenezi a gliogenezi po ischemickém poškození mozku, a to na úrovni jednotlivých buněk.
Zástupce vedoucího oddělení
Mgr. Jana Turečková, Ph.D.
E-mail: jana.tureckova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 058
Vědečtí pracovníci
Ing. Miroslava Anděrová, CSc.
RNDr. Martina Chmelová, Ph.D.
doc. Ing. Daniel Jirák, Ph.D.
Mgr. Denisa Kirdajová, Ph.D.
Mgr. Ján Kriška, Ph.D.
Mgr. Jana Turečková, Ph.D.
Ing. Lukáš Valihrach, Ph.D.
doc. MUDr. Lýdia Vargová, Ph.D.
Postgraduální studenti
Mgr. Tereza Filipi
Mgr. Alice Foltýnová
Mgr. Zuzana Heřmanová
Mgr. Tomáš Knotek
Valeria Marchetti, MSc.
Mgr. Ondřej Vaňátko
Mgr. Natalia Ziólkowska
Pregraduální studenti
Michal Holásek
Bc. Monika Kubísková
Techničtí pracovníci
Ing. Markéta Hemerová
Helena Pavlíková
Andrea Růžičková
Mgr. Natália Sirotová
Významné výsledky v roce 2022
1. Změněná schopnost hipokampálních astrocytů měnit a regulovat svůj buněčný objem v trojitě transgenním myším modelu Alzheimerovy choroby.
V této studii jsme ukázali, že kombinace tří mutací (APP Swedish, MAPT P301L a PSEN1 M146V) v myším modelu Alzheimerovy choroby vede ke strukturálním změnám v extracelulárním prostoru, které se liší od změn pozorovaných při fyziologickém stárnutí. Domníváme se, že důvodem je jednak atrofie buněčných elementů (především gliových buněk) a jednak změny složení extracelulárního prostoru vedoucí ke zvýšení počtu difúzních bariér.
Schéma popisující hlavní změny v expresi astrocytárních kanálů/transportérů a struktuře extracelulární matrix vedoucí k rozdílné schopnosti astrocytů vychytávat ionty a neurotransmitery z extracelulárního prostoru (ECS) a regulovat svůj buněčný objem. Schematické znázornění morfologických změn astrocytů, struktury extracelulární matrix a změn v expresi astrocytárních kanálů a transportérů u Ctrl (A) a trojitě transgenního (3xTgAD) myšího modelu Alzheimerovy choroby (B).
Spolupráce: Biotechnologický ústav AV ČR, v.v.i.
Publikace:
Tureckova, J.; Kamenicka, M.; Kolenicova, D.; Filipi, T.; Hermanova, Z.; Kriska, J.; Meszarosova, L.; Pukajova, B.; Valihrach, L.; Androvic, P.; Zucha, D.; Chmelova, M.; Vargova, L.; Anderova, M. Compromised Astrocyte Swelling/Volume Regulation in the Hippocampus of the Triple Transgenic Mouse Model of Alzheimer's Disease. Front Aging Neurosci. 2022 Jan 27;13:783120. doi: 10.3389/fnagi.2021.783120. eCollection 2021.
Významné výsledky v roce 2021
1. Signalizace Wnt/β-katenin podporuje diferenciaci ischemií aktivovaných dospělých neurálních kmenových/progenitorových buněk v neuronální prekurzory.
Signalizace Wnt ovlivňuje osud kmenových buněk v dospělém mozku. Její modulace může představovat léčbu cévní příhody, kterou jsme u laboratorní myši navodili okluzí střední mozkové tepny. Na základě elektrofyziologických měření a analýz exprese genů a proteinů jsme zjistili, že signalizace Wnt podporuje proliferaci kmenových buněk a jejich diferenciaci v neuronální prekurzory. Naše pozorování naznačují, že signalizace Wnt podporuje neurogenezi a zvyšuje regeneraci mozku po cévní mozkové příhodě.
Podle našich imunohistochemických analýz vedla inhibice signalizace Wnt (dnTCF4 nebo Dkk1) k diferenciaci neurálních kmenových/progenitorových buněk v astrocyty, zatímco její aktivace (konstitutivně aktivní β-katenin) podporovala neurogenezi. Podobný vliv modulace signalizace Wnt po ischemii byl také potvrzen metodou terčíkového zámku. Větší buňky představují větší účinek signalizace Wnt po ischemii. Zkratky: Dkk1, Dickkopf 1; dnTCF4, dominantně negativní T-cell factor 4.
Spolupráce: Ústav molekulární genetiky AV ČR, v.v.i.
Publikace:
Kriska, J; Janeckova, L; Kirdajova, D; Honsa, P; Knotek, T; Dzamba, D; Kolenicova, D; Butenko, O; Vojtechova, M; Capek, M; Kozmik, Z; Taketo, MM; Korinek, V; Anderova, M. Wnt/β-Catenin Signaling Promotes Differentiation of Ischemia-Activated Adult Neural Stem/Progenitor Cells to Neuronal Precursors. Front Neurosci. 2021 Feb 25;15:628983. doi: 10.3389/fnins.2021.628983. eCollection 2021.
2. Tranzientní subpopulace NG2 glií podobná astrocytům se objevuje pouze po permanentní mozkové ischemii.
V článku jsme demonstrovali široký potenciál proliferace a diferenciace NG2 glií (čtvrtý typ gliových buněk v mozku) za fyziologických a patologických podmínek. Ke srovnání těchto vlastností jsme použili tři typy mozkových poruch – fokální cerebrální ischemie, kortikální bodná rána a demyelinizace. Naše výsledky prokázaly, že specifická subpopulace NG2 glií (astrocytům podobné NG2 glie) se objevila přechodně pouze po fokální mozkové ischemii. Tyto buňky, umístěné v post-ischemické gliové jizvě, byly aktivní v buněčném cyklu a vykazovaly proudový profil podobný tomu, který byl identifikován v kortikálních astrocytech. Astrocytům podobné NG2 glie mohou představovat důležité hráče v procesech tvorby gliové jizvy a regenerace po ischemii.