Oddělení se zabývá studiem toxických účinků vyráběných nanočástic i jemných částic z ovzduší v lidských buněčných liniích a v 3D plicních modelech (systém MucilAirTM). V molekulárně-epidemiologických studiích je hodnocen vliv znečištěného životního prostředí na člověka. Výzkum se též věnuje kmenovým buňkám a jejich roli při hojení a regeneraci poškozených tkání. Používané metody zahrnují stanovení cytotoxicity, detekci oxidačního poškození makromolekul (ELISA), změny integrity DNA (kometový test, analýza mikrojader a chromozomálních aberací), genové a proteinové exprese (RT-PCR, NGS, Western blotting), epigenetických parametrů (miRNA, metylace DNA) a reparace DNA.
Transkriptomické a epigenomické profilování identifikuje změny v odpovědi po působení dieselových emisí u osob s Alzheimerovou chorobou i v in vitro modelu
Expozice dieselovým emisím (DE) vedla téměř ke čtyřnásobně vyšší reakci u buněk čichové sliznice pacientů s Alzheimerovou chorobou, což naznačuje zvýšenou náchylnost k účinkům DE. Analýza metylace odhalila odlišné vzory metylace DNA, které ukazují na nové cíle expozice. Studie identifikuje biomarkery expozice znečištění ovzduší a klíčové dráhy aktivované expozicí. Data naznačují, že jedinci s Alzheimerovou chorobou mohou být ve vyšším riziku kvůli oslabeným obranným buněčným systémům.
Experimentální schéma studie. Buňky čichového epitelu izolované z nosních biopsií kontrolních osob a pacientů s Alzheimerovou demencí byly exponovány emisím z naftového motoru s využitím air-liquid expozičního systému. Byly analyzovány transkripční a metylační změny DNA. Nalezené výsledky byly validovány s použitím Rotterdamské populační studie.
Publikace:
Saveleva L, Červená T, Mengoni C et al. Transcriptomic and epigenomic profi ling reveals altered responses to diesel emissions in Alzheimer’s disease both invitro and in population-based data. Alzheimer’s Dement. 2024;1-19. https://doi.org/10.1002/alz.14347
Vliv různého typu prostředí na epigenetické nastavení a poškození chromozomů
Studie se zaměřila na vysvětlení neočekávaných výsledků získaných v silně znečištěné oblasti České republiky (nejnižší frekvence mikrojader v období s nejvyššími koncentracemi znečišťujících látek v ovzduší). Nové výsledky ukázaly významně nižší frekvence chromozomálních zlomů v této populaci spolu s významně nižším profilem metylace DNA v genu XRCC5 zapojeném do reparační dráhy NHEJ. Epigenetická adaptace byla navržena jako důvod pro snížení frekvence chromozomálních zlomů.
Příklady různých typů mikrojader. Příklady lidských lymfocytů periferní krve po blokování dělení cytochalasinem B obarvených DAPI (modrá) a pancentromerickými sondami s FITC (zelená). (A): dvoujaderná buňka s mikrojádry s přítomností dvou centromerových signálů – chromozomální ztráty. (B): dvoujaderná buňka s mikrojádry s absencí centromerového signálu – chromozomální zlom.
Publikace:
Rossnerova, A.; Elzeinova, F.; Chvojkova, I.; Honkova, K.; Sima, M.; Milcova, A.; Pastorkova, A., Schmuczerova, J.; Rossner, P. Jr.; Topinka, J.; Sram, R.J. Effects of various environments on epigenetic settings and chromosomal damage. Environ. Pollut. 2023, 323, 121290. PMID: 36804881, DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121290.
Vliv extrahovatelné organické hmoty z emisí benzínu a alternativního paliva na bronchiální buněčné modely (BEAS-2B, MucilAir™)
Znečištěné ovzduší způsobené silniční dopravou má nepříznivý dopad na životní prostředí a také na lidské zdraví. Ve studii jsme se zaměřili na extrahovatelnou organickou hmotu z emisí z paliv s různým obsahem ethanolu. Měřili jsme jejich cytotoxicitu, kvantifikovali jsme produkci mucinu a reaktivních forem kyslíku, detekovali jsme zlomy DNA a také jsme provedli analýzu exprese vybraných genů po jednodenní a pětidenní expozici lidských bronchiálních epiteliálních buněk (BEAS-2B) a 3D buněčných modelů z lidských dýchacích cest. Naše výsledky naznačují, že delší expozice má silnější vliv na vybrané parametry cytotoxicity, zatímco vliv na produkci reaktivních forem kyslíku a integritu DNA byl omezený.
Počty specificky deregulovaných genů po porovnání pětidenní s jednodenní expozicí. Při porovnání pětidenní a jednodenní expozice buněčného modelu MucilAir™ organické hmotě z emisí paliva E5 nebyly detekovány žádné deregulované geny; naopak u buněk BEAS-2B došlo po stejné expozici k deregulaci 13 genů. Organická hmota z paliva E20 způsobila deregulaci 5 genů u modelu MucilAir™ a 8 genů u BEAS-2B při porovnání pětidenní s jednodenní expozicí.
Publikace:
Šíma, M., Červená, T., Elzeinová, F., Ambrož, A., Beránek, V., Vojtíšek-Lom, M., Kléma, J., Ciganek, M., Rössner, P.: (2022) The impact of extractable organic matter from gasoline and alternative fuel emissions on bronchial cell models (BEAS-2B, MucilAir™). Toxicology in vitro. 80: 105316. doi: 10.1016/j.tiv.2022.105316. Epub 2022 Jan 21. PMID: 35066112.
Kvalita stravy těhotných žen a zdravotní stav novorozenců
Studie hodnotila kvalitu stravy těhotných žen a zdravotní stav novorozenců. Výsledky ukázaly, že většina těhotných žen neměla dostatečný příjem zeleniny, mléčných výrobků a vlákniny. Příjem většiny perzistentních organických polutantů nepřekračoval doporučené limity, pouze příjem perfluorovaných látek byl u 7,8 % žen nadlimitní. Porodní váha vykazovala pozitivní vztah s příjmem bílkovin. Oxidační stres novorozenců vykazoval pozitivní vztah s příjmem DDT a negativní vztah s příjmem bílkovin.
Grafický abstrakt studie a jejích výsledků. Nejprve byla z podrobných záznamů jídelníčků těhotných žen vyhodnocena nutriční kvalita stravy (1) a chemickou analýzou vzorků stravy její kontaminace perzistentními organickými polutanty (2). Následně byly studovány souvislosti těchto dvou faktorů s porodní hmotností (3) a oxidačním stresem novorozenců (4).
Publikace:
Pavlíková, J., Ambrož, A., Hoňková, K., Chvojková, I., Šrám, R.J., Rössner, P., Topinka, J., Gramblička, T., Parizek, O., Parizkova, D., Pulcmanová, J., Rössnerová, A.: (2022) Maternal Diet Quality and Health Status of Newborns. Foods. 11(23): 3893.
Markery oxidace lipidů a zánětu u bronchiálních buněk exponovaných benzínovým emisím a jejich organickým extraktům
Studovali jsme markery související se zánětlivou odpovědí v lidských bronchiálních buňkách a v 3D buněčném modelu z lidských dýchacích cest po expozici kompletním emisím a jejich organickým extraktům ze dvou typů benzínových paliv. Expozice 3D modelu emisím z běžného benzínu vedla k indukci prozánětlivé odpovědi. Toto zjištění upozorňuje na možný negativní dopad při využívání běžného benzínu, zatímco odpověď na alternativní palivo s vyšším obsahem ethanolu byla relativně slabá.
Porovnání produkce molekul souvisejících s imunitní odpovědí po expozici kultur MucilAir™ a BEAS-2B kompletním emisím a jejich organickým extraktům (EOM) z paliv E5 a E20 po dvou expozičních časech. (A) Produkce molekul souvisejících s imunitní odpovědí po expozici kultur MucilAir™ a BEAS-2B kompletním emisím z paliv E5 a E20 po dvou expozičních časech (T1 a T5). (B) Porovnání produkce molekul souvisejících s imunitní odpovědí po expozici kultur MucilAir™ a BEAS-2B organickým extraktům z kompletních emisí z paliv E5 a E20 po dvou expozičních časech (T1 a T5). Červená barva znázorňuje nárůst a zelená pokles hladiny daného markeru poté, co byly porovnány hodnoty mezi exponovaným vzorkem a kontrolou v daném časovém bodě. ND značí nedetekovatelnou hodnotu.
Publikace:
Rössner, P., Červená, T., Vojtíšek-Lom, M., Neca, J., Ciganek, M., Vrbová, K., Ambrož, A., Nováková, Z., Elzeinová, F., Šíma, M., Šímová, Z., Holáň, V., Beránek, V., Pechout, M., Macoun, D., Rössnerová, A., Topinka, J.: (2021) Markers of lipid oxidation and inflammation in bronchial cells exposed to complete gasoline emissions and their organic extracts. Chemosphere. 281: 130833.
Individuální změny v metylaci DNA u osob exponovaných nanočásticemi analyzované ve čtyřech po sobě jdoucích letech
Naše studie se věnovala vlivu expozice nanočásticím na metylaci DNA. Cílem bylo mapování změn metylace v čase na individuální úrovni během čtyř let. Výsledky ukázaly na fluktuace v nastavení metylace jak exponovaných, tak kontrolních osob. Celkově byly tyto změny rozsáhlejší u jedinců exponovaných, bylo však nalezeno několik míst, kde ke změnám na rozdíl od kontrolní skupiny prakticky nedocházelo. Právě tato místa jsou spojována s procesem adaptace, která je fixována procesem epigenetické paměti.
Změny v metylaci DNA na individuální úrovni. Příklady změn v metylaci DNA na individuální úrovni u osob exponovaných nanočásticemi (#1–#10) a kontrol (#11–#14) zjištěných analýzou hlavních komponentů v průběhu čtyř let (2016–2019): výsledky všech CpG míst analyzovaných pomocí 850K metylačních čipů.
Publikace:
Rössnerová, A., Hoňková, K., Chvojková, I., Pelcová, D., Ždímal, V., Hubáček, J. A., Lischková, L., Vlčková, Š., Ondráček, J., Dvořáčková, Š., Topinka, J., Rössner, P.: (2021) Individual DNA Methylation Pattern Shifts in Nanoparticles-Exposed Workers Analyzed in Four Consecutive Years. International Journal of Molecular Sciences. 22(15): 7834. PMID: 34360600, PMCID: PMC8346047, doi: 10.3390/ijms22157834 (IF = 5.924).
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieGeorgieva N. I.Siegel E. R.Šrám R.Vacek P. M.Walker V. E.Albertini R. J.Swenberg J. A.Boysen G.
2025
Chem Res Toxicol . 2025 May 19;38(5):858-864. doi: 10.1021/acs.chemrestox.4c00530. Epub 2025 Apr 22.
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieOhtonen S.Jäntti H.Giudice L.Mohamed A.Shakirzyanova A.Závodná T.Belevich I.Yan H.Sabogal-Guáqueta A. M.Saveleva L.Väänänen M.-A.Rillo-Albert A.Perciballi E.Ferrari D.Tervo M.-M.Gómez-Budia M.Krejčík Z.Aakko-Saksa P.Koistinaho J.Lehtonen Š.Kanninen K. M.Topinka J.Jokitalo E.Sierra A.Schmidt M.Dolga A. M.Jalava P. I.Korhonen P.Malm T.
2025
Environ Int . 2025 May:199:109467. doi: 10.1016/j.envint.2025.109467. Epub 2025 May 5.
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieLintusaari H.Lepistö T.Saarikoski S.Salo L.Silvonen V.Barreira L. M. F.Aurela M.Hoivala J.Markkula L.Ondracek J.Wahle T.Vojtíšek M.Topinka J.Schins R. P. F.Jalava P.Timonen H.Kanninen K. M.Rönkkö T.
2025
Environ Pollut . 2025 Mar 15:369:125835. doi: 10.1016/j.envpol.2025.125835. Epub 2025 Feb 11.
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieErdem J. S.Závodná T.Ervik T. K.Skare Ø.Hron T.Anmarkrud K. H.Kuśnierczyk A.Catalán J.Ellingsen D. G.Topinka J.Zienolddiny-Narui S.
2023
Front Immunol . 2023 Jan 27:14:1111123. doi: 10.3389/fimmu.2023.1111123. eCollection 2023.
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieSilvonen V.Salo L.Raunima T.Vojtisek-Lom M.Ondracek J.Topinka J.Schins R. P. F.Lepistö T.Lintusaari H.Saarikoski S.Barreira L. M. F.Hoivala J.Markkula L.Kulmala IVinha J.Karjalainen P.Rönkkö T.
2023
Building and Environment. 246: 110999. Volume 246, 1 December 2023, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110999
Oddělení toxikologie a molekulární epidemiologieLepistö T.Lintusaari H.Oudin A.Barreira L. M. F.Niemi J. V.Karjalainen P.Salo L.Silvonen V.Markkula L.Hoivala J.Marjanen P.Martikainen S.Aurela M.Reyes F. R.Oyola P.Kuuluvainen H.Manninen H. E.Schins R. P. F.Vojtisek-Lom M.Ondracek J.Topinka J.Timonen H.Jalava P.Saarikoski S.Rönkkö T.
2023
Environ Int. 2023 Oct:180:108224. doi: 10.1016/j.envint.2023.108224. Epub 2023 Sep 20.
2025
Int J Mol Sci . 2025 Aug 5;26(15):7583. doi: 10.3390/ijms26157583.
