Kutatás

Aktuális kutatások | Ipari megbízások | Befejezett kutatások | Technikai háttér, módszerek

Aktuális kutatások

Humán izom biopszia vizsgálat (Bori Zoltán, Dr. Radák Zsolt)

Nemzetközi tudományos együttműködés keretében génexpressziós vizsgálat folyik az emberi vázizomzatban edzés hatására bekövetkező molekuláris változások nyomon követésére. A vizsgálatban ciprusi görög önkéntesektől izom biopsziás minták vétele történt. A vizsgálatban 3 korcsoport lett elkülönítve (20-40 év, 40-60 év és 60-80 év). Minden korcsoportban további felosztás történt edzetlen, illetve edzett csoportra. Így összesen 6 kombináció van korcsoport és edzettség alapján. Az önkéntesektől biopszia vétele történt, majd egyszeri terhelésnek vetették alá magukat, s a terhelés után ismételt biopszia vétele történt.

A biopszia mintákból RNS és fehérje preparátumok készítettünk. Az RNS preparátumokból Quantitatív Real-Time PCR technikával a számos kiválasztott gén (pl. a sirtuin család több tagja, mitokondriális fehérjék, DNS reparációs fehérjék) messenger RNS szintjét tudjuk megmérni. A fehérje mintákból pedig a vizsgálatba vont gének fehérje mennyiségét határozzuk meg Western-blot technika alkalmazásával.

A kapott adatok elemzésével a terhelés hatására az emberi vázizomban bekövetkező génexpressziós változásokról, legyen az indukció, vagy szupresszió, kapunk majd pontos mennyiségi képet.

A nitrogén monoxid-Sirt1 tengely szerepe a vázizom hipertrófiájában (Dr. Koltai Erika, Dr. Radák Zsolt)

Az öregedés egy generalizált folyamat, mely a természetben előforduló összes élő szervezetnél megfigyelhető. Az öregedést befolyásoló tényezők között a szabadgyökök mellett, a legújabb kutatások feltárták a NAD függő, III. típusú hiszton deacetilázok, a sirtuinok (SIRT1-7) szerepét, melyek szoros kapcsolatban állnak a metabolizmussal, az energia termeléssel és a DNS javító mechanizmusokkal. A kromoszómák felépítésében résztvevő hisztonok lizin részének SIRT általi deacetilálása egy zárt kromatin alakzatot hoz létre, és ezáltal a transzkripciós folyamatok lecsendesítését eredményezi. A hiszton deacetiláció mellett a SIRT1 számos transzkripciós faktort céloz meg, amik szerepet játszanak a gyulladás, az apoptózis, a mitokondriális biogenezis és a vázizom differenciálódás folyamataiban. Ismertté vált, hogy a nitrogén monoxid (NO) mennyisége is döntő lehet a SIRT1 aktivitásában, hiszen s-nitroziláció megfigyelhető a SIRT1 fehérjén is, ami döntően befolyásolhatja az enzim aktivitását. A testedzés jelentősen képes szabályozni a különböző NOS-ok aktivitást, és így az NO szintet, ám az nem tudott még, hogy a testedzéssel kapcsolatos NO termelés vajon szerepet kap-e a SIRT1 és más sirtuinok aktiválásában. Ezért vizsgálataim egyik fontos fókusza a testedzés-NO-SIRT1-öregedés tengely vizsgálata. Az NO számos funkciót szabályoz a vázizomban, beleértve a citokróm oxidázt és az oxigén felvételt, valamint szabályozza az IGF-I/p70 S6 kináz jelzőrendszert, és így az izom tömeg növekedést. A SIRT1-NO kapcsolat szerepet játszhat az öregedéssel együtt járó szarkopéniában, az azonban még nem ismert, hogy az erőedzéssel indukált hipertrófiát befolyásolja-e ezen kapcsolat.

A mitokondriális és epigenetikai változások vizsgálata futási képességeik alapján szelektíven tenyésztett patkányokon táplálkozás és állóképességi edzés hatására (Torma Ferenc, témavezető: Dr. Radák Zsolt) – Ph.D. téma

A fizikai aktivitás és a kognitív képességek kapcsolatával régóta foglakozik a tudományos közösség. A memóriát, az emlékezőképességet számos idegrendszeri struktúra összehangolt működésének integrációja eredményezi. A memória formációban központi szerepet játszó hippokampális régióról, nívós publikációk írták le, hogy a gyrus dentatus sejtrétegeiben új idegsejtek képződése lehetséges. Az idegsejt gyarapodásában és az idegsejtek szinaptikus kapcsolatainak kiépülésében úgy tűnik, kulcsfontosságú szerepet játszanak olyan neurotrofikus faktorok, mint amilyen az agyi eredetű növekedési faktor (BDNF) is. A BDNF gén struktúra igen összetett rendszert alkot, melynek különböző promóter régióiról más és más transzkriptumok íródnak. A BDNF fehérje egyfelől permisszív, a neuron túlélését befolyásoló molekula, másfelől instruktív hatású, mely a szinaptikus kapcsolatok dinamikáját képes irányítani. A pontos hatásmechanizmusokról a traszkriptumok, promóter régiók szerepéről még kevés információ áll rendelkezésre. Intézetünkben a BDNF gén expresszióját, és a fizikai aktivitásra érzékeny promótereket vizsgáljuk rt-PCR illetve Kromatin immunoprecipitációs eljárásokkal. A fehérje mennyiséget Western Blot technikával határozzuk meg. Eredményeink tanúbizonysága szerint a fizikai aktivitás nem csak a BDNF fehérje expreszióját képes befolyásolni különböző fenotípussal rendelkező csoportokban, hanem a lokális transzkripciós környezetet is, hiszton fehérje acetilációval. A hiszton acetilációs mintázat változás pedig epigenetikai modulációt sugall.

Az intervall edzés és a probiotikumok hatása az Alzheimer betegség kórlefolyására transzgenikus egérmodellen (Ábrahám Dóra, témavezető: Dr. Radák Zsolt) – Ph.D. téma

Az Alzheimer betegség világszerte egyre több embert érint, melynek mind egészségügyi mind gazdasági jelentősége van. Becslések szerint 2050-re megháromszorozódik a betegséggel küzdők száma, így elérheti a 150 milliós betegpopulációt is. A betegség előrehaladtával a kórban szenvedők memóriazavarral, beszédzavarral, térbeli és időbeli tájékozatlansággal küzdenek.

A rendszeres testmozgás bizonyítottan jótékony hatással van a neurodegeneratív betegségekre. A probiotikumoknak pedig egyre nagyobb jelentőséget tulajdonítanak a bélflóra összetételére, és az agyi funkciókra nézve is.

Kísérletünkben szeretnénk bizonyítani, hogy a rendszeres fizikai aktivitás és a probiotikumok rendszeres használata segít késleltetni a betegségre jellemző tüneteket. Csökkenti a memóriazavart és a térbeli tájékozódó képességre is jótékony hatással van.

Vizsgálati módszereink széleskörűek. Magában foglalja a kognitív teszteket, fehérje és mRNS méréseket: PCR, Western Blot, ELISA és Immunhisztológiai technikákkal. Valamint a bélsár és a széklet mikrobiom analízise is kutatási tervünk része.

Nikotinamid adagolás és testedzés hatására bekövetkező sejtélettani változások az öregedést szabályozó fehérjék felöl megközelítve (Pajk Melitta, témavezető: Dr. Radák Zsolt) – Ph.D. téma

Az öregedést úgy definiálhatjuk, mint a homeosztázis fenntartásának életkorfüggő csökkenése. Öregedés során jelentősen nő a demencia és neurodegeneratív betegségek gyakorisága és súlyossága. Kutatások bizonyítják, hogy az öregedés folyamatát a fehérjékben a lizin acetilációjának mennyiségének növekedése kíséri. A sirtuin fehérjék a NAD+ függő hiszton deacetiláló enzimek közé tartoznak. Többféle deacetiláz gátlót használtak már az idegrendszeri folyamatok befolyásolására, de a sirtuin gátlók hatását még nem vizsgálták. Kutatásunkban a SIRT1 specifikus inhibitorának, a nikotinamid (NAM) aspektusából próbáljuk megközelíteni a témakört.

Vizsgálatunkat 4 és 28 hónapos nőstény patkányokkal végezzük. Az állatokat 4 alcsoportra osztottuk, miszerint volt kontrol, edző, kontrol-NAM-ot kapó illetve edző-NAM-ot kapó állatok. Hat hetes futószalagos edzést alkalmaztunk  10m/perces sebességgel, heti öt alkalommal, miközben az időtartamot fokozatosan emeltük. Az 1% majd a 0,5% nikotinamid adagolást az állatok ivóvízébe keverve adagoltuk. Az élettani paraméterek mellett, bizonyos agyi funkciókat is teszteltünk, melyek a tanulási hatékonyságot és a memóriát mutatják.

A biokémiai vizsgálatok befejezésével reméljük sikerül választ kapni arra, hogy a sirtuin gátló adagolása milyen folyamatokat szabályoznak az öregedés alatt a vázizomban és az agyban illetve, hogy az öregedés során megfigyelhető sejtélettani változások mennyiben függnek össze vele.

Az edzés és mikrobiom változásának hatása a sejtanyagcserére (Szénási Nikolett, témavezető: Dr. Radák Zsolt) – Ph.D. téma

A mozgás, fizikai aktivitás számos pozitív hatása már jól ismert. Segít megelőzni az elhízást, szívbetegséget, valamint a diabéteszt. A fizikai aktivitás hatására megnövekedett szabadgyök koncentráció fontos szerepet játszik az antioxidáns rendszerek adaptációs folyamataiban, mellyel kiküszöbölhető az oxidatív károsodás. Legújabb kutatások szerint az élet korai szakaszában történő mozgás pozitívan változtatja meg a bélflóra összetételét, mely jobb agyi és anyagcsere aktivitáshoz vezet. Csökken a szorongás és depressziós viselkedés, gátolja a zsírfelhalmozódást és szerepet játszik a vastagbélrák megelőzésében. Bizonyos baktériumok képesek a bélrendszerbe kerülő rostot butiráttá (vajsav, rövid szénláncú zsírsav) alakítani, melyet a vastagbél sejtjei energiaforrásként hasznosítanak. A vörös algából (Rhodophyta) kivont agaragar – mely akár 80% rostot is tartalmazhat – így kiváló energiaforrásként szolgálhat. Kutatásaink célja az, hogy vizsgáljuk a hosszú távú magas intenzitású intervall futóedzés (high-intensity intervall training, HIIT) és az agaragar hatását a bél mikroflórájának változására, illetve a sejtanyagcserére.

A testedzés hatása az agy öregedésének sejtélettani folyamataira (Téglás Tímea, témavezető: Dr. Nyakas Csaba) – Ph.D. téma

Az időskori kognitív zavarok egészségügyi és szociális jelentősége növekszik az átlagéletkor fokozatos kitolódásával. A kóros agyi öregedés, az Alzheimer és egyéb demencia típusoknál a prevencióban és a rehabilitációban a rendszeres mozgás jelenleg az első helyen szerepel. Kutatásaink célja az, hogy az öregedő agy csökkenő acetilkolin szintjét aktív mozgásterápiával (1) fokozzuk, továbbá megértsük egy passzív testedzési forma (2), a pulzáló elektromágneses-tér stimuláció (EMF) hatásmechanizmusait, valamint válaszokat kapjunk a kezelések kognitív funkciókra gyakorolt hatásaira.

A testedzés hatása a fehérjék acetilációjára/deacetilációjára: a sirtuinok szerepe (Marton Orsolya, témavezető: Dr. Radák Zsolt) – Ph.D. téma

Kutatásunk középpontjában a rendszeres testedzés által kiváltott alkalmazkodási folyamatot vizsgáljuk a sirtuin enzimcsaládra. Tanulmányozzuk az acetilációban/deacetilációban betöltött szerepét és azt, hogy ez milyen mértékben befolyásolja a lizin láncok ubiquitinációját, és a fehérjék stabilitását.

Vizsgálatunkat azonos életkorú, de különböző edzhetőségű (low/high response trained), genetikailag szelektált és tenyésztett hím patkányokkal végezzük. Az állatokat futási képességeik mellett kontroll és edző csoportra osztottuk, így négy csoportot alakítottunk ki. Három hónapos futószalagos edzést alkalmaztunk heti öt alkalommal, miközben az időtartamot és az intenzitást is fokozatosan emeltük. A futás intenzitását az állatok maximális oxigén felvételének a 70%-ban határoztuk meg. Az állóképességi élettani paraméterek mellett, bizonyos agyi funkciókat is teszteltünk, melyek a tanulási hatékonyságot és a memóriát mutatják.

A vázizomból már számos mérést elvégeztünk, és a mitokondriális biogenézisben szereplő fehérjék mennyiségében, aktivitásában is találtunk jelentős különbségeket az „edzehető” és „nemedzhető” állatok között. Eddigi eredményeink azt sugallják, hogy az edzhetőségért felelős gének befolyásolják az izom anyagcsere folyamatait, vagy másként az izom anyagcsere folyamatait befolyásoló gének meghatározzák az edzhetőséget is.

Hazai együttműködésben végzett kutatási témák (Dr. Nyakas Csaba, Dr. Felszeghy Klára)

  1. Amiloid-beta peptidek alkalmazása a demencia kisérletes modellekben (Prof. Dr. Penke Botond, Orvosi Kémiai Intézet, Szegedi Tudományegyetem)
  2. Szívelégtelenség állatkísérletes modellek hatása az agy működésére és a neuroimmun folyamatokra (Dr. Radovits Tamás, Szív és Ér Központ, Semmelweis Egyetem)
  3. Humán mozgás- és táplálkozástudomány (Egészségtudományi Kar, Semmelweis Egyetem)

Nemzetközi együttműködésben végzett kutatási témák (Dr. Nyakas Csaba)

  1. Alzheimer kór neuropathológiája (Groningeni Egyetem, Molekuláris Neurobiológia Intézet, Prof. Dr. P.G.M. Luiten) – immunsejtes idegszöveti invázió Alzheimer kórban és öregkorban, béta-amiloid peptidek neurotoxicitása modellkísérletekben
  2. A többszörösen telítetlen zsírsavak epigenetikai jelentősége a testsúly szabályozásában és a diéta indukálta elhízás pathomechanizmusában (Groningeni Egyetem, Neuroendokrinológiai Laboratórium, Prof. Dr. G. van Dijk)
  3. A krónikus betegségek mozgásprogramjainak implementálása a magyar egészségügyben a Groningeni Egyetem 15 éves tapasztalata alapján (Mozgástudományi Intézet, Groningeni Egyetem, Dr. Y. Kamsma)
  4. A vibrációs mozgás hatása a szellemi tevékenységre, a demencia terápiás lehetőségei (Groningeni Egyetem, Molekuláris Neurobiológia Intézet , Prof. Dr. E. van der Zee)

Jelenlegi ipari megbízások

Richter Gedeon Vegyészeti Gyár

A Richter Gedeon Vegyészeti Gyár Nyilvánosan Működő Rt. Farmakológiai Főosztályával évek óta kutatási szerződés keretén belül központi idegrendszerre ható molekulák tesztelése folyik különböző állatkísérletes modelleken. Az állatkísérletes modellek (patkány, gerbil) többféle humán klinikai kórkép jellegzetességeit prezentálják, így például az Alzheimer kór kezdeti szakaszát entorhinális lézió segítségével, a bazális előagyi kolinerg neuronok NMDA-val végzett roncsolásával, a hiperaktivitás és figyelemzavar (ADHD) tulajdonságait neonatális dopamin depléció segítségével, valamint az időskori kognitív elváltozásokat az idős patkányok agyi tevékenységének tesztelésével. A kísérleti állatmodelleken jól tesztelhetők a különböző hatóanyagok szenzomotoros tevékenység, figyelem- és kognitív funkciókat befolyásoló hatásai.

A Richter Gedeon megbízásából a kísérleteket a Sport- és Természettudományi Kutatóközpontban Dr. Felszeghy Klára végzi Prof. Dr. Nyakas Csaba vezetésével. A megbízásokból befolyó támogatás alapját képezi a kísérletes állatház fenntartásának.

Legjelentősebb befejezett kutatások / PhD témák

Alkalmazott módszerek, technikai háttér, felszereltség

1. Molekuláris Biológiai és Biokémiai Laboratórium

  • patkány és humán szöveti minták analízise
  • RNS és fehérje izolálási technikák és berendezések

RT-PCR
lab01k

  • fehérjék mennyiségi minőségi analízise Western blot és ELISA technikákkal

lab02k

  • szövetmintákból készített metszetek immunhisztokémiai vizsgálata (együttműködésben a Semmelweis Egyetem Humán Élettani és Klinikai Kísérleti Kutató Intézetével)
  • enzimaktivitás mérése mikroplate alapú flouri- és luminométerrel

Fluori- és luminométer
lab03k

2. Szövettenyésztő Laboratórium (kialakítás alatt – TÁMOP 4.2.2B/-10/1-2010-0013)

  • patkány izom- és agyszöveti primer kultúrák tenyésztése és kezelése

3. Állatkísérletes Kutatólaboratórium

Alkalmazott módszerek, melyekre a kutatási programok épülnek:

  • magatartás tudományi módszerek, különös tekintettel a figyelem, tanulás és memória vizsgálatára, az emócionális magatartásra, stressz érzékenységre
  • az erőnléti állapot mérés
  • úszási tréning és egyensúlyozás
  • a vibráció, mint proprioceptiv tréning
  • a táplálkozási magatartás mérése
  • a zsirdús diéta hatásai és az elhízás
  • a szénhidrát és a zsíranyagcsere vizsgálata
  • alkohol preferencia, addikció
  • hormonvizsgálatok
  • neuroanatómiai technikák
  • immuncitokémiai módszerek különböző szövetekből (agy, izom)

4. Terhelésélettani Laboratórium

  1. Sportantropometria: Sportágválasztáshoz, felkészítéshez tanácsadás 7 éves kortól, (a növekedési típus – Conrad (1963), a szomatotípus becslésére – Hearth és Carter (1967), a a testösszetétel becslésére Drinkwater és Ross (1980), a várható testmagasság becslése Mészáros és Mohácsi (1983).
  2. Nyugalmi vizsgálatok:
    • EKG hullám felismerés nyugalmi helyzetben nem betegség diagnosztikus céllal, hanem nagy pontosságú HRV analízis a kondíció minősítéséhez.
    • Arteriográfiás vizsgálat, vérnyomás, érfalak állapota, pulzushullám terjedés mérése.
    • MoxyMuscleOxigen Monitoros Vizsgálatok. Vázizomzat kapillárisaiban történő anyagcsere követése.
    • Az agy relaxációs képességének a vizsgálata. A rendszer egyszerűen kezelhető mini EEG készüléket használ, amely az agyi idegsejtjeink csoportos működését összegezve méri a bal- és a jobb agyfélteke különféle „tudatállapotokra” jellemző aktivitásait.
    • Alvásminőség vizsgálatok.
  3. Spiróergometria: Az állóképesség mérése laboratóriumban és pályán telemetrikusan spiroergometriás vizsgálattal, amellyel a szív – keringés – légzésfunkciót – gázcserét – anyagcserét minősíti. Stabil adatok a hosszútávra tervezhető sportolói, vagy egészséges civil életben végzendő munkához.

5. Állatház

lab04k
lab05k
Patogén-mentes állatház
Gripping test
lab06k
lab07k
Szondás táplálás
Egyensúlymérés Rotarod kerékkel
lab08k
lab09k
VO2 max. mérés a patkányoknak
VO2 max. mérés a patkányoknak