Kutatás

Aktuális projektek | Lezárult projektek | Állatház | Műszerezettség

Aktuális projektek

Akut intenzív fizikai terhelés hatása az extracelluláris vezikulákra

A rendszeres fizikai aktivitás és a testmozgás fontos szerepet játszik a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásának és progressziójának csökkentésében, valamint az egészség fenntartásához és az egészséges öregedéshez. Egyre több a bizonyíték arra, hogy a magas intenzitással járó edzés nagyobb egészségügyi előnyöket biztosít, szemben az alacsonyabb intenzitású, hosszabb időtartamú testedzéssel. A projekt célja, hogy a kerékpár ergométeren végzett, magas intenzitású intervall edzés hatását vizsgáljuk az extracelluláris vezikulákra nézve.  A vérmintákat egészséges vizsgálati személyektől - az edzéshez képest több időpontban - vesszük le, izoláljuk és elemezzük. Eredményeink segítségével megérthetjük és tanulmányozhatjuk az izolált vezikulák mennyiségét és mérettartományait az egyes mintavételi időpontokban.

A több évtizedes testedzés hatása a humán vérből izolált extracelluláris vezikulák tartalmára

Az extracelluláris vezikulák olyan membránnal körülvett struktúrák, amelyek különböző sejtekből származnak. Méretük igen változatos, 30 nm-től akár több mikrométer nagyságúak is lehetnek. Az extracelluláris vezikulákat az intercelluláris kommunikáció egyik eszközeként tartják számon, melynek segítségével a sejtek proteineket, lipideket és nukleinsavakat adhatnak át egymásnak. Kutatásunkban azt a célt tűztük ki, hogy megvizsgáljuk a több évtizedes testedzés hatását a humán vérben keringő, különböző méretű extracelluláris vezikulák tartalmára. Ehhez a 2019-es Evezős Masters Világbajnokságon 193 fő senior versenyző, majd néhány hónappal később egy 112 főből álló kontroll csoport vérmintáit gyűjtöttük be, akik a senior versenyzőkkel ellentétben edzetlenek voltak.

A kompenzatórikus hipertrófia molekuláris hatásai

A projekt során alkalmazott kísérleti modell lényege, hogy a patkányok hátsó lábainak gastrocnemius és soleus izmait eltávolítjuk, melynek hatására a plantaris izom átveszi a fent említett két izom funkcióját. Ezután a plantaris izom a folyamatos túlterhelés hatására nagymértékben hipertrofizálódik. Kutatásunk során ennek a folyamatnak a molekuláris útvonalait vizsgáljuk, különös tekintettel a fehérje szintézis markereire, valamint a mitokondriális biogenezisre és mitofágiára. Emellett kiemelt figyelmet fordítunk a Sirt1 fehérje hipertrófiában betöltött szerepének tanulmányozására, mivel számos élettani folyamatban játszik szerepet (pl.: öregedés, anyagcsere, génexpresszió, tumor szupresszió, oxidatív sérülés elleni védelem).

Az Alzheimer kór fejlődésének vizsgálata, edzés és probiotikumok hatására, transzgenikus egér modellen; a máj szerepe

A bélben található mikrobiom egy olyan komplex ökológiai rendszer, amely szerepet játszhat más, az emésztőrendszeren kívül kialakuló rendellenességek, betegségek esetleges kialakulásában. Tudjuk, hogy a mikrobiom szabályozásában meghatározó az öregedés, táplálkozás és a fizikai aktivitás. A központi idegrendszer egyik legismertebb neurodegeneratív betegsége az Alzheimer kór, amely az esetek többségében idős korban alakul ki. A testedzés szisztematikus hatásának következménye az öregedési folyamat lassulása, továbbá számos tanulmány bizonyítja a mikrobiom és az agyi működés szoros kapcsolatát. Kutatásaink során az edzés által indukált idegrendszeri és mikrobiális egészségmegőrző hatást vizsgáljuk.

A hétköznapi edzés szisztematikus hatásainak rejtvénye: VO2max vagy molekuláris adaptációs útvonalak?

Az élet minőségének meghatározásában segít a kardiovaszkuláris rendszer fejlettségének ismerete, mely összefüggésben áll a VO2max szintjével. Az epigenetika tudományterületének köszönhetően írhatjuk le az olyan, környezeti hatások (táplálkozás, edzés) általi DNS változásokat (metiláció, hiszton acetiláció), amelyek a DNS nukleotid szekvenciáját nem befolyásolják, azonban fokozhatják a génexpressziót vagy géncsendesítést okozhatnak. A DNS-en kialakuló változások megfigyelése segíthet az egészséges életmód általi, öregedést befolyásoló hatások megértésében. A kutatásunk célja, hogy az élethosszon át tartó edzés biológiai életkort befolyásoló szerepét vizsgáljuk.

Hat hónapos edzés hatására kialakuló oxigénfelvételi kapacitás változása a szervi alkalmazkodás függvényében, átlagos időskorú populációnál

A kutatásban a mindennapos testedzés komplex szisztematikus hatásainak feltérképezéséhez olyan vizsgálati protokollt állítottunk fel, amely által megérthetjük a megnövekedett VO2max hatásait, beleértve a különböző szervek élettani funkcióit, anyagcseréjét és a reprodukciós kapacitást is humán (55-65 év) vizsgálati alanyokban. A vizsgálatban részt vevő személyek a vizsgálat elején és végén szervi funkció monitorozáson, kognitív teszten, testösszetétel analízisen és vérvételen vesznek részt, majd fél éven keresztül heti háromszor 40 perc intervallum edzést teljesítenek. Azt feltételezzük, hogy az eredmények alátámasztják a rendszeres edzésnek, a testben zajló funkciókra gyakorolt pozitív hatását, továbbá  a VO2max mértéke a szisztematikus adaptáció döntő tényezőjeként fog megjelenni.

A fogyasztás hatása az emberi mikrobiomra felnőtt válogatott birkózók esetében

A súlycsoportos sportágak egyik legnehezebb erőpróbája a megfelelő súlykategóriába való bekerülés. Az erőszakos súlytartás pszichés és fizikális hatásait már több nemzetközi tanulmány vizsgálta. Jelen kutatásban a testsúlycsökkentés mikrobiom összetételére gyakorolt hatását vizsgáljuk felnőtt férfi szabad, illetve kötöttfogású válogatott birkózókon. A kutatómunka során testösszetétel analízist, anaerob kapacitás mérést és mikrobiom vizsgálatot végzünk, valamint a vizsgálati személyek táplálkozási naplót vezetnek. Hipotézisünk szerint a testsúlycsökkentés hatással van a mikrobiom összetételére. Célunk, hogy olyan baktériumokat azonosítsunk a mikrobiomban, melyek mennyiségét és/vagy funkcióját befolyásolja az edzettség és az alacsonyabb testzsír százalék.

A testedzés hatása a humán mikrobiomra

A küzdősportok legmagasabb súlycsoportjaiban és a szumóban többször látunk olyan versenyzőket, akik magas testtömeg indexük alapján az elhízott kategóriába sorolhatók, annak ellenére, hogy napi rendszerességgel edzenek. Vizsgálataink során egyik célunk, hogy tanulmányozzuk az említett sportolók és az elhízott személyek mikrobiom összetételét. További célunk, hogy megértsük a testedzés hatásait ebben a speciális vizsgálati csoportban (elhízott és edzett csoport). Elképzelésünk szerint a BMI hasonlóság ellenére az edzett emberek bélflórája különbséget mutat az edzetlen és elhízott csoport vizsgálati alanyaitól.

A nitrogén monoxid-Sirt1 tengely szerepe a vázizom hipertrófiájában

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 hiszton deacetiláció mellett a SIRT1 számos transzkripciós faktort céloz meg, amelyek 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, azonban az még tisztázatlan, hogy a testedzéssel kapcsolatos NO termelés vajon szerepet kap-e a SIRT1 és más sirtuinok aktiválásában. Ezért vizsgálataink egyik célja a testedzés-NO-SIRT1-öregedés tengely vizsgálata.

A testedzés és a Farmelim® táplálékkiegészítő jótékony hatása AD egér modellben

Az öregedés önmagában is az aerob kapacitás jelentős csökkenését és a mitokondrium funkció károsodását eredményezi. Az időskori Alzheimer-kór (AD) ezt súlyosbítja a szív- és vázizomzatban. A  rendszeres fizikai aktivitás, sportolás jótékony hatású a kognitív funkciókra idősekben. Ez párosulva a számos vitamint (A, D, többféle B), ω-3 zsírsavakat, probiotikumokat és csukamájolajat tartalmazó Farmelim® készítménnyel segítheti a neurodegeneratív betegségek prevencióját, valamint progresszióját..

A mitokondrium és a bélflóra baktériumai közötti kapcsolat vizsgálata

A mitokondriális hálózat minőségének megtartása nem csak az izomaktivitás során fontos tényező, hanem jelentős a szerepe a szisztémás anyagcserében is. Annak ellenére, hogy az edzés pozitív hatása az izom mitokondriális dinamikájára, mennyiségére és minőségére már ismeretes, a molekuláris folyamatok még sok kérdéses pontot rejtenek. A Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) mester regulátora a mitokondriális biogenezis folyamatának, hiányában mitokondriális diszfunkciók jelentkeznek. Ismeretes a mitokondrium ősi, bakteriális eredete, ezért felmerülhet a kommunikáció lehetősége az energiatermelő sejtszervecske és a bélflóra baktériumai között. Kutatásunk fő kérdése, hogy vajon létezik-e ez a kommunikáció, és ha igen, milyen jelátviteli útvonalak vesznek részt a megvalósításában?

Okklúziós teljesítményfokozó eljárások vizsgálata és továbbfejlesztése

A kutatóközpont fontos feladatai közé tartozik új, az élsportban és a rehabilitációban is alkalmazható eszközök és edzésformák kidolgozása, illetve továbbfejlesztése. Ennek jegyében intézetünkben, az utóbbi pár évtizedben nagy népszerűségnek örvendő, úgynevezett okklúziós edzésformák vizsgálata történik. Az okklúziós, vagy az angol irodalomban „blood flow restriction tainingne” (véráramlás korlátozó edzésnek) nevezett terhelési forma az erőkifejtés végző végtag vénás visszaáramlását limitálva indukál adaptációs folyamatok. Ebben a vizsgálatunkban olyan lehetőségeket keresünk, melyek a klasszikus okklúziós módszert továbbfejlesztve képesek javítani a kondicionális képességeket. A klasszikus módszer, a rezisztencia edzés folyamán végig vénás elszorítást alkalmaz és emiatt a terhelési szint is viszonylag alacsony mértékű, az egyismétléses maximum (1RM max) 20-30%-a. Jelen kutatásunkban azt teszteljük, hogy ha a terhelést az edzésélettani szempontból optimálisnak számító, az 1RM max 70%-ra emeljük és ezzel egyidejűleg az okklúziós kezelést a pihenőidőre limitáljuk, tapasztalunk e szignifikáns fejlődés növekedést a kontroll viszonyokhoz képest. Várakozásunk szerint, ezen vizsgálatunk olyan edzésmódszer kidolgozásához vezet majd, mely az élsportban is sikeresen alkalmazható a felkészülés folyamán.

Lezárult projektek

Befejezett PhD témák

Lezárult kutatási projektek

Nikotinamid adagolás és testedzés hatására bekövetkező sejtélettani változások az öregedést szabályozó fehérjék felől megközelítve

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 végeztük (kontroll, edző, kontroll-NAM-ot kapó illetve edző-NAM-ot kapó állatcsoportok). Hat hetes futószalagos edzést alkalmaztunk  10 m/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 vizsgálják.

Az intervall edzés és a probiotikumok hatása az Alzheimer betegség kórlefolyására transzgenikus egérmodellen

Az Alzheimer betegség világszerte egyre több embert érint, amelynek 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 bizonyítottuk, hogy a rendszeres fizikai aktivitás és a probiotikumok rendszeres használata segít késleltetni a betegségre jellemző tüneteket.

Humán izombiopszia vizsgálat

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. 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 mértük. A fehérje mintákból pedig a vizsgálatba vont gének fehérje mennyiségét határoztuk meg Western-blot technika alkalmazásával. A kapott adatok elemzésével a terhelés hatására az emberi vázizomban bekövetkező génexpressziós változásokról, legyen az indukció, vagy szupresszió, kaptunk pontos képet.

Állatház

Kutató Központunk alagsorában konvencionális állatházat üzemeltetünk állattartó, tesztelő és kiszolgáló helyiségekkel ellátva. Az állatházban 12 órás fény-sötét ciklus váltakozik.

Jelenleg az állatházban megtalálható törzsek:

  • Patkány: Wistar
  • Egér: B6.129S4(FVB)-Ppargc1atm1Brsp/J, C57BL/6-Tg(Ckm-Ppargc1a)31Brsp/J

Műszerezettség