Lékařská fakulta Masarykovy univerzity

 

Aktualizace: 22. 3. 2018 8:58:45
Garant obsahu:
Petr Babula
Kompletní informace infoimage
Stránka číslo: 1519
Přístupů: 4036
Vytvořeno: 24. 4. 2015 8:49:27

Pracovní skupina Buněčná elektrofyziologie

Aktuality

V roce 2018 budeme vypisovat následující témata doktorského studia. V případě zájmu o bližší informace prosím kontaktujte koordinátorku pracovní skupiny doc. MUDr. Markétu Bébarovou, PhD. (mbebar@med.muni.cz).

Téma I
Změny vlastností lidských iontových kanálů navozené mutacemi asociovanými s dědičnými arytmogenními syndromy

Anotace:
Dědičné arytmogenní syndromy jsou vzácná, život ohrožující onemocnění způsobená mutacemi v genech nejčastěji kódujících strukturu srdečních iontových kanálů. Studium identifikovaných mutací významně napomáhá pochopení arytmogenních mechanismů a umožňuje posoudit závažnost poruchy u nositelů konkrétní mutace. To je velmi důležité, jelikož arytmogenní syndrom se může poprvé projevit přímo fatální atakou arytmie, a to i v mladém věku. Náplní dizertační práce bude zjištění základních elektrofyziologických charakteristik kanálů bez mutace i s vybranou mutací nalezenou u konkrétního pacienta (technika whole cell patch clamp na lidských kanálech exprimovaných na buněčné linii). Cílem dizertační práce bude na základě zjištěných změn vlastností mutovaných kanálů vysvětlit vznik arytmií provokovaných studovanou mutací a odhadnout riziko vyplývajícího z nosičství mutace.

Téma II
Změny srdečních inward rectifier proudů vyvolané běžně užívanými léčivy a jejich dopad na srdeční elektrofyziologii

Anotace:
Inward rectifier
proudy hrají zásadní roli při stabilizaci klidového membránového napětí a přispívají ke konečné fázi srdeční repolarizace. Jejich významné změny byly pozorovány u některých srdečních patologií, včetně fibrilace síní (FS) či život ohrožující fibrilace komor (FK). Farmaka vyvolávající změny srdečních inward rectifier proudů by mohly provokovat klinické projevy relevantních patologií nebo přispívat k jejich zhoršení. Je známo, že léky navozená FS či FK se týká mnoha léků užívaných v klinické praxi. Tento projekt bude zaměřen na analýzu vlivu několika léčiv podezřelých z vyvolání FS a/nebo FK na srdeční inward rectifier proudy (technika whole cell patch clamp u izolovaných srdečních buněk). Cílem dizertační práce bude u vybraných běžně užívaných léčiv prostudovat jejich vliv na srdeční inward rectifier proudy a posoudit, zda se jejich případné změny mohou podílet na vzniku FS a/nebo FK.

Téma III
Výpočtové modelování elektromechanické aktivity srdečních buněk při srdečním selhání

Anotace:
Srdeční selhání je stav postižení srdce, u kterého přes dostatečné plnění komor klesá minutový výdej a srdce není schopno krýt metabolické potřeby tkání. Porozumění buněčným dějům, které stojí v pozadí tohoto stavu je klíčové pro efektivní a cílenou léčbu srdečního selhání v klinické praxi. Cílem práce bude matematicky formulovat ovlivnění membránových transportních dějů a vazby excitace-kontrakce u buněk selhávajících srdcí a pomocí simulací objasnit důsledky těchto změn pro buněčnou elektromechanickou aktivitu.

O pracovní skupině

Pracovní skupina Buněčné elektrofyziologie vychází z bohaté historie elektrofyziologických pokusů na multicelulární úrovni probíhajících na Fyziologickém ústavu LF MU již od 60. let 20. st.

V posledních deseti letech se náš výzkum zaměřuje zejména na studie účinku nejrůznějších farmak (např. antiarytmika ajmalinu či antipsychotika perfenazinu), ale třeba i návykových látek (ethanolu a nikotinu) na iontové membránové proudy a akční napětí komorových i síňových srdečních buněk enzymaticky izolovaných ze srdcí malých laboratorních zvířat, zejména potkana. Paralelně se zabýváme matematickým modelováním účinku těchto látek.

Nově se v rámci výzkumu významu t-tubulárního systému pro funkci srdečních buněk věnujeme analýze kapacity t-tubulární membrány a rychlosti difúze iontů mezi t-tubuly a extracelulárním prostředím. Tyto informace jsou nezbytné pro zdokonalování našich matematických modelů srdečních buněk, které dále využíváme jak při analýze významu t-tubulů pro funkci srdečních buněk, tak k modelování účinků farmak (viz výše).

V naší laboratoři byla v posledních letech zavedena také metodika měření iontových proudů tekoucích lidskými kanály přechodně exprimovanými na buněčné linii. Tato metodika umožňuje otevřít zcela novou oblast výzkumu, např. výzkum funkčních důsledků mutací iontových kanálů asociovaných s dědičnými arytmiemi (např. syndrom dlouhého QT, Brugadův syndrom) či jinými monogenně dědičnými chorobami.

Oblasti zaměření:

  • Vliv farmak na elektrofyziologické vlastnosti srdečních buněk - změny iontových proudů a akčního napětí
  • Význam t-tubulárního systému pro funkci srdečních buněk, kapacita t-tubulárního systému, rychlost difúze iontů mezi t-tubuly a extracelulárním prostředím
  •  Funkční důsledky mutací iontových kanálů asociovaných s dědičnými arytmogenními syndromy (např. syndrom dlouhého QT, Brugadův syndrom)

Lidé

Koordinátor doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D.
 
Výzkumní pracovníci doc. Ing. Michal Pásek, Ph.D.
doc. MUDr. Milena Šimurdová, CSc.
doc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc.
Ing. Olga Švecová, Ph.D.
 
Pregraduální studenti Roman Kula (4. roč. LF MU; P-PooL)
Martin Macháček (3. roč. LF MU; P-PooL)
Akimasa Iijima (2. roč. LF MU; SVOČ)
Nuno Jorge Dourado Ramalho (3. roč. LF MU; SVOČ)
Ivana Tomaškovicová (4. roč. LF MU; samostatná práce)
Dominik Fabián (3. roč. LF MU; samostatná práce)
Bc. Júlia Šatková (PřF MU, studijní obor: Lékařská genetika a molekulární diagnostika; diplomová práce)
Bc. Marcela Policarová (PřF MU; studijní obor: Lékařská genetika a molekulární diagnostika; diplomová práce)
Bc. Barbora Skupníková (PřF MU; studijní obor: Lékařská genetika a molekulární diagnostika; diplomová práce)
 
Techničtí pracovníci Branislava Vyoralová

Zavedené metodiky a experimentální modely

  • měření metodou whole cell patch clamp na komorových (B) a síňových (C) srdečních buňkách čerstvě enzymaticky izolovaných ze srdcí malých laboratorních zvířat perfundovaných dle Langendorffa (A)
  • měření metodou whole cell patch clamp na krátkodobě inkubovaných izolovaných srdečních buňkách
  • měření metodou whole cell patch clamp na buněčné linii přechodně exprimující lidské iontové kanály (D)
  • měření metodou whole cell patch clamp na myších srdečních buňkách diferencovaných z pluripotentních kmenových buněk
  • výpočtové modelování (E) – k dispozici jsou již publikované modely komorové buňky člověka, potkana a morčete, aktuálně je dokončován model síňové srdeční buňky potkana

Buněčné elektrofyziologie

Řešené výzkumné projekty

  • 2016-2019: Klinický význam a elektrofyziologické zhodnocení mutace c.926C>T genu KCNQ1 (p.T309I) jako možné „founder mutation“ syndromu dlouhého intervalu QT (16-30571A; investor: AZV MZ ČR; spoluřešitel: Assoc. Prof. M. Bébarová)
  • 2018: Kardiovaskulární systém napříč obory – od molekulární diagnostiky po klinická vyšetření (MUNI/A/1157/2017; poskytovatel: MU - projekt specifického výzkumu; řešitel: prof. M. Nováková)
  • 2016: Kardiovaskulární systém: od modelu přes terapii k prevenci (MUNI/A/1365/2015; poskytovatel: MU - projekt specifického výzkumu; řešitel: prof. M. Nováková)
  • 2015: Kardiovaskulární systém od buňky k lůžku pacienta (MUNI/A/1326/2014; poskytovatel: MU - projekt specifického výzkumu; řešitel: prof. M. Nováková)
  • 2013 – 2015: Vliv ethanolu a jeho metabolitu acetaldehydu na srdeční inward rectifier draslíkové proudy: vztah k fibrilaci síní po konzumaci alkoholu? (NT14301-3/2013; poskytovatel: IGA MZ ČR; řešitel: Assoc. Prof. M. Bébarová)
  • 2003: Účinky ajmalinu na membránové proudy srdečních buněk (FRVS/492/2003; poskytovatel: FRVŠ; řešitel: Assoc. Prof. M. Bébarová)
  • 2002 – 2004: Kvantitativní analýza vlivu tubulárního systému na elektrickou aktivitu srdečních buněk (GP204/02/D129; poskytovatel: GAČR; řešitel: Assoc. Prof. M. Pásek)

Spolupráce

  • Dr. Georges Christé (Inserm, Lyon, France)
  • prof. Paul G.A. Volders (Maastricht University, Maastricht, Netherlands)
  • RNDr. Jan Hošek, Ph.D. (Veterinární a farmaceutická univerzita Brno)
  • doc. MUDr. Tomáš Novotný, Ph.D. (Interní kardiologická klinika, FN Brno)
  • prim. MUDr. Renata Gaillyová, Ph.D. (Odd. lékařské genetiky, FN Brno)
  • Mgr. Jiří Pacherník, Ph.D. (Ústav experimentální biologie, PřF MU)
  • Ing. Vratislav Čmiel, Ph.D. (Ústav biomedicínského inženýrství, VUT Brno)
  • Mgr. Josef Skopalík, Ph.D. (Ústav biomedicínského inženýrství, VUT Brno)
  • Larisa Baiazitova (Ústav biomedicínského inženýrství, VUT Brno)
Vybrané publikace z posledních 5 let
  • Šimurda J, Šimurdová M, Bébarová M. Inward rectifying potassium currents resolved into components: modeling of complex drug actions. Pflugers Arch 2018;470(2):315-325.
  • Bébarová M, Matejovič P, Švecová O, Kula R, Šimurdová M, Šimurda J. Nicotine at clinically relevant concentrations affects atrial inward rectifier potassium current sensitive to acetylcholine. Naunyn Schmiedeberg´s Arch Pharmacol 2017;390(5):471-481.
  • Radaszkiewicz KA, Sýkorová D, Binó L, Kudová J, Bébarová M, Procházková J, Kotasová H, Kubala L, Pacherník J. The acceleration of cardiomyogenesis in embryonic stem cells in vitro by serum depletion does not increase the number of developed cardiomyocytes. PLoS One 2017;12(3):e0173140.
  • Pásek M, Šimurda J, Christé G. Different Densities of Na-Ca Exchange Current in T-Tubular and Surface Membranes and Their Impact on Cellular Activity in a Model of Rat Ventricular Cardiomyocyte. Biomed Res Int 2017;2017:6343821.
  • Bébarová M, Hořáková Z, Kula R. Addictive drugs, arrhythmias and cardiac inward rectifiers. Europace 2017;19(3):346-355.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Hořáková Z, Hošek J, Šimurdová M, Šimurda J. Effect of ethanol at clinically relevant concentrations on atrial inward rectifier potassium current sensitive to acetylcholine. Naunyn Schmiedeberg´s Arch Pharmacol 2016;389:1049-1058
  • Pásek M, Bébarová M, Christé G, Šimurdová M, Šimurda J. Acute effects of ethanol on action potential and intracellular Ca2+ transient in cardiac ventricular cells: a simulation study. Med Biol Eng Comput 2016;54:753-762.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Šimurdová M, Šimurda J. Dual effect of ethanol on inward rectifier potassium current IK1 in rat ventricular myocytes. J Physiol Pharmacol 2014;6:497-509.
  • Pásek M, Šimurda J, Orchard CH. Effect of Ca2+ efflux pathway distribution and exogenous Ca2+ buffers on intracellular Ca2+ dynamics in the rat ventricular myocyte: a simulation study. Biomed Res Int 2014;2014:920208.
  • Hrabcová D, Pásek M, Šimurda J, Christé G. Effect of ion concentration changes in the limited extracellular spaces on sarcolemmal ion transport and Ca2+ turnover in a model of human ventricular cardiomyocyte. Int J Mol Sci 2013;14:24271-24292.
 

Pro správnou funkci tohoto webu a jeho další zlepšování používáme soubory cookies - více informací. SKRÝT