Oddělení 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 také úlohu Wnt signální dráhy v neurogenezi a gliogenezi po ischemickém poškození mozku, a to na úrovni jednotlivých buněk.
Astrocytům podobná subpopulace NG2 glie v kůře dospělých myší vykazuje vlastnosti nervových progenitorových buněk
Studie poskytuje komplexní pohled na plasticitu NG2 glií a jejich schopnost neurogeneze po cévní mozkové příhodě. V mozkové tkáni po ischemickém poškození bylo s použitím transkriptomové analýzy (RNA-Seq) identifikováno pět subpopulací NG2 glií, z nichž 4 byly identifikovány jako prekurzorové buňky oligodendrocytů, avšak pátá exprimovala markery astrocytů a zároveň vykazovala podobnost s neuronálními progenitory. Imunohistochemická analýza navíc potvrdila expresi neurogenních genů u NG2 buněk na periferii ischemické léze.
Schématické znázornění možných směrů diferenciace NG2 glií po ischemickém poškození mozku. Pět populací NG2 glií bylo identifikováno v myším mozkovém kortexu ve zdravé tkáni (zelené pozadí) a po fokální cerebrální ischemii (FCI; červené pozadí). Čtyři z těchto populací odpovídají prekurzorovým buňkám oligodendrocytů v různých stádiích diferenciace. Pátá populace exprimuje markery astrocytů a zároveň neuronálních prekurzorů. Počet buněk páté populace narůstá po FCI. 28 dní po FCI jsou v mozku přítomny NeuN pozitivní buňky (maturované neurony), které pravděpodobně vznikly z původní populace NG2 glií.
Publikace:
Janeckova L, Knotek T, Kriska J, Hermanova Z, Kirdajova D, Kubovciak J, Berkova L, Tureckova J, Camacho Garcia S, Galuskova K, Kolar M, Anderova M, Korinek V. Astrocyte-like subpopulation of NG2 glia in the adult mouse cortex exhibits characteristics of neural progenitor cells. Glia. 2024 Feb;72(2):245-273. doi: 10.1002/glia.24471. Epub 2023 Sep 29. PMID: 37772368.
Elektrody z oxidu grafenu umožňují elektrickou stimulaci odlišné vápníkové signalizace v mozkových astrocytech
Studie zkoumá možnosti stimulace vápníkové signalizace astrocytů pomocí grafenových elektrod, které by mohly hrát klíčovou roli v léčbě neurologických onemocnění. Výzkum ukázal, že oxid grafenu a jeho redukovaná varianta vyvolávají odlišné změny v koncentraci intracelulárního vápníku, což otevírá cestu k selektivní kontrole astrocytárních funkcí. Tyto poznatky přispívají k pochopení astrocytární signalizace a nabízejí potenciál pro nové neuromodulační přístupy v terapii onemocnění, jako je ischemie či epilepsie.
Schematické znázornění navrhovaného mechanismu během stimulace GO(a) a rGO (b) a následné odpovědi astrocytů. a) U GO vede akumulace náboje na rozhraní GO–buňka k depolarizaci membrány (1), aktivaci VGCC a TRPA1 a vstupu Ca2+ z vnějšího prostředí (2). To spouští uvolnění Ca2+ z intracelulárních zásob prostřednictvím IP3 a SERCA, ale ne RyR (3). IP3 dále zesiluje příjem Ca2+ přes TRPV4 (4), což vede k trvalému zvýšení cytoplazmatické hladiny Ca2+ (S-typ signál). TRPA1 může příjem Ca2+ udržovat nebo zesilovat. b) U rGO se náboj hromadí na rozhraní buňka–roztok a způsobuje depolarizaci na úrovni elektrolyt–buňka (1), což může stimulovat uvolnění vnitřního Ca2+ z ER (2). Elektrické pole může zároveň odpuzovat kationty a omezit vstup vnějšího Ca2+ (3).
Publikace:
Fabbri R, Scidà A, Saracino E, Conte G, Kovtun A, Candini A, Kirdajova D, Spennato D, Marchetti V, Lazzarini C, Konstantoulaki A, Dambruoso P, Caprini M, Muccini M, Ursino M, Anderova M, Treossi E, Zamboni R, Palermo V, Benfenati V. Graphene oxide electrodes enable electrical stimulation of distinct calcium signalling in brain astrocytes. Nat Nanotechnol. 2024 Sep;19(9):1344-1353. doi: 10.1038/s41565-024-01711-4. Epub 2024 Jul 10. Erratum in: Nat Nanotechnol. 2024 Sep;19(9):1420. doi: 10.1038/s41565-024-01797-w. PMID: 38987650; PMCID: PMC11405283.
Projekty
2025–2027
Vliv transplantace fekální mikrobioty na zánětlivou reakci zprostředkovanou mikrogliemi v ALS
Oddělení buněčné neurofyziologieKoukalova L.Chmelová M.Amlerova Z.Vargová L.
2024
Front Cell Neurosci . 2024 Mar 5:18:1336886. doi: 10.3389/fncel.2024.1336886. eCollection 2024.