Lékařská fakulta Masarykovy univerzity

 

Aktualizace: 26. 4. 2016 8:35:26
Garant obsahu:
Petr Babula
Kompletní informace infoimage
Stránka číslo: 1519
Přístupů: 3400
Vytvořeno: 24. 4. 2015 8:49:27

Pracovní skupina Buněčná elektrofyziologie

Aktuality

V roce 2016 budeme vypisovat 4 postdoktorandské pozice s následujícím tématickým zaměřením:

  1. Analýza změn vlastností lidských iontových kanálů navozených mutacemi asociovanými s dědičnými arytmogenními syndromy
    školitel: doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. (mbebar@med.muni.cz)
    anotace:
    Dědičné arytmogenní syndromy (např. syndrom dlouhého intervalu QT) jsou vzácná, život ohrožující onemocnění způsobená mutacemi srdečních iontových kanálů. Studium identifikovaných mutací významně napomáhá pochopení arytmogenních mechanismů u konkrétního pacienta. Zjištěné mechanismy lze pro mutace vykazující obdobné funkční důsledky do určité míry zobecnit. Funkční analýza navíc umožňuje posoudit závažnost poruchy, která se může poprvé projevit přímo fatální atakou arytmie. Náplní dizertační práce bude kultivace buněčné linie a její přechodná transfekce lidskými iontovými kanály, a to jak kanály fyziologicky přítomnými, tak kanály obsahujícími vybranou mutaci nalezenou u konkrétního pacienta z databáze Interní kardiologické kliniky FN Brno. Následně bude doktorand provádět měření základních elektrofyziologických charakteristik přechodně exprimovaných iontových kanálů technikou whole cell patch clamp. Cílem práce bude zjistit rozdíly ve vlastnostech zdravých a mutovaných kanálů s možným vysvětlením arytmogeneze a snahou o odhad rizika vyplývajícího z nosičství mutace.
     
  2. Metoda stanovení kapacity t-tubulárního systému u intaktních srdečních buněk
    školitel: doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. (mbebar@med.muni.cz)
    školitel-specialista: doc. RNDr. Jiří Šimurda, CSc.
    anotace:
    Kapacitu buněčné membrány srdeční buňky lze rozdělit na dvě složky - na kapacitu povrchové membrány a na kapacitu membrány t-tubulů. Rozložení transportních molekul včetně iontových kanálů se u těchto složek membrány liší. Metodou tzv. detubulace lze pomocí osmotického šoku membránu t-tubulů odstranit. Pomocí měření membránové kapacity před a po detubulaci je pak možno usuzovat na podíl kapacity t-tubulární membrány na celkové kapacitě buňky. Proces detubulace je však ireverzibilní, tj. neumožňuje studovat dynamické změny struktury t-tubulů. Cílem této dizertační práce bude rozvinout nově navrženou metodu stanovení kapacity t-tubulů, která umožní měření poměru t-tubulární a povrchové membrány u intaktních srdečních buněk a bude ji tedy možno provádět u stejné buňky opakovaně, např. před a po aplikaci vybraných látek. Práce bude obsahovat jak experimentální měření kapacity membrány a iontových proudů u izolovaných srdečních buněk (whole cell patch clamp), tak práci s matematickým modelem (Matlab). Z toho důvodu preferujeme studenta technického zaměření, nejlépe z oblasti Biomedicínského inženýrství.
     
  3. Měření a analýza elektrofyziologických charakteristik membránového transportního systému srdečních buněk při metabolické inhibici
    školitel: doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. (mbebar@med.muni.cz)
    školitel-specialista: doc. Ing. Michal Pásek, Ph.D.
    anotace:
    Redukce průtoku krve v koronárních cévách snižuje dodávku kyslíku a nutričních látek k srdečním buňkám, což vede k inhibici buněčného metabolismu a tím k poklesu intracelulární koncentrace ATP a pH. Tyto změny zásadně ovlivňují aktivitu membránových iontových kanálů a jiných přenašečů a tedy i elektromechanickou aktivitu buněk. Cílem práce bude měření a analýza změn elektrofyziologických charakteristik membránového transportního systému (iontových proudů) u izolovaných srdečních buněk (technikou whole cell patch clamp) při metabolické inhibici.
     
  4. Výpočtové modelování účinků iontově-koncentračních změn v extracelulárních prostorech na elektromechanickou aktivitu srdečních buněk při metabolické inhibici
    školitel: doc. Ing. Michal Pásek, Ph.D. (mpasek@med.muni.cz)
    anotace:
    Naše nedávno publikované matematické modely srdečních komorových buněk ukázaly, že membránový transport iontů během buněčné aktivity způsobuje významné změny iontových koncentrací v extracelulárních prostorech (t-tubuly a mezibuněčné štěrbiny). Za fyziologických podmínek omezují tyto změny vstup Ca2+ do buněk, a snižují tak přechodné koncentrační změny Ca2+ v cytoplazmě určující sílu buněčné kontrakce. Neobjasněny však zůstávají důsledky a rozsah iontově-koncentračních změn v extracelulárních prostorech při patologických stavech. Během metabolické inhibice (stav vedoucí k nedostatku ATP v buňce) mohou tyto změny ovlivnit membránový iontový transport mnohem více než za fyziologických podmínek především v důsledku aktivace draslíkového proudu citlivého na ATP (IK,ATP). Cílem práce bude stanovení velikosti iontově-koncentračních změn v extracelulárních prostorech srdečních buněk při metabolické inhibici a objasnění jejich vlivu na buněčnou elektromechanickou aktivitu prostřednictvím výpočtového modelování.

V případě zájmu včas kontaktujte školitele daného tématu. Je vhodné s předstihem naši laboratoř po domluvě navštívit.

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 farmakologické 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. Paralelně se zabýváme matematickým modelováním účinku těchto látek a také modelováním jiných jevů, např. významu t-tubulů pro funkci komorových srdečních buněk. Nedávno byla v naší laboratoři zavedena 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.

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.
Peter Matejovič
 
Ph.D. studenti Mgr. Zuzana Hořáková (studium k 1. 1. 2016 přerušeno)
 
Pregraduální studenti Roman Kula (2. roč. LF MU; P-PooL)
Adam Vejmělek (2. roč. LF MU; P-PooL)
Bc. Lucie Šedová (diplomová práce)
Júlia Šatková (bakalářská práce)
 
Techničtí pracovníci Branislava Vyoralová 

Oblasti zaměření

  • analýza farmakologického ovlivnění elektrofyziologických vlastností srdečních buněk – změny iontových proudů a akčního napětí
  • analýza významu t-tubulárního systému pro funkci srdečních buněk
  • analýza funkčních důsledků mutací iontových kanálů asociovaných s dědičnými arytmogenními syndromy (např. syndrom dlouhého QT, Brugadův syndrom)

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)
  • výpočtové modelování (E) – k dispozici jsou již publikované modely komorové buňky člověka, potkana a morčete, aktuálně probíhá vývoj modelů síňové srdeční buňky potkana a člověka

Buněčné elektrofyziologie

Řešené výzkumné projekty

  • 2016: Kardiovaskulární systém: od modelu přes terapii k prevenci (MUNI/A/1365/2015; poskytovatel: MU - projekt specifického výzkumu; řešitel: prof. Nováková)
  • 2015: Kardiovaskulární systém od buňky k lůžku pacienta (MUNI/A/1326/2014; poskytovatel: MU - projekt specifického výzkumu; řešitel: prof. 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: doc. Bébarová)
  • 2003: Účinky ajmalinu na membránové proudy srdečních buněk (FRVS/492/2003; poskytovatel: FRVŠ; řešitel: doc. Bébarová)
  • 2002 – 2004: Kvantitativní analýza vlivu tubulárního systému na elektrickou aktivitu srdečních buněk (GP204/02/D129; poskytovatel: GAČR; řešitel: doc. Pásek)

Spolupráce

  • Dr. Georges Christé (Inserm, Lyon, France)
  • prof. Clive H. Orchard (University of Bristol, Bristol, UK)
  • 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)

Obhájené doktorské práce

  • 2005: Vliv antiarytmika ajmalinu na elektrofyziologické vlastnosti srdeční buňky pracovního myokardu (MUDr. Markéta Bébarová; školitel: Doc. RNDr. Ing. Jiří Šimurda, CSc.)
Vybrané publikace
  • 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 2015 Aug 18 (in press).
  • Bébarová M, Matejovič P, Šimurdová M, Šimurda J. Acetaldehyde at clinically relevant concentrations inhibits inward rectifier potassium current IK1 in rat ventricular myocytes. Physiol Res 2015;64:939-943.
  • 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.
  • Bébarová M. Arrhythmogenesis in Brugada syndrome: Impact and Constrains of Current Concepts. Int J Cardiol 2013;167:1760-1771.
  • Pásek M, Šimurda J, Orchard CH. Role of t-tubules in the control of trans-sarcolemmal ion flux and intracellular Ca2+ in a model of the rat cardiac ventricular myocyte. Eur Biophys J 2012;41:491-503.
  • Bébarová M. Advances in patch clamp technique: towards higher quality and quantity. Gen Physiol Biophys 2012;3):131-140.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Ohlídalová D, Jansová D, Šimurdová M, Šimurda J. Effect of ethanol on action potential and ionic membrane currents in rat ventricular myocytes. Acta Physiol (Oxf) 2010;200:301-314.
  • Kilianová A, Bébarová M, Beránková K, Pásek M, Bartošová L. Effect of newly synthesized compounds 44Bu a 444 on QRS-complex width and fast sodium current: differences between isomers. Acta Vet Brno 2010;79:41-49.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Jansová D, Šimurdová M, Nováková M, Šimurda J. Effect of antipsychotic drug perphenazine on fast sodium current and transient outward potassium current in rat ventricular myocytes. Naunyn-Schmiedebergs Arch Pharmacol 2009;380:125-133.
  • Pásek M, Šimurda J, Orchard CH, Christé G. A model of the guinea-pig ventricular cardiac myocyte incorporating a transverse-axial tubular system. Prog Biophys Mol Biol 2008;96:258-280.
  • Pásek M, Brette F, Nelson A, Pearce C, Qaiser A, Christe G, Orchard CH. Quantification of t-tubule area and protein distribution in rat cardiac ventricular myocytes. Prog Biophys Mol Biol 2008;96:244-257.
  • Pásek M, Šimurda J, Christé G, Orchard CH. Modelling the cardiac transverse-axial tubular system. Prog Biophys Mol Biol 2008;96:226-243.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Nováková M. Effect of haloperidol on transient outward potassium current in rat ventricular myocytes. Eur J Pharmacol 2006;550:15-23.
  • Pásek M, Šimurda J, Christé G. The functional role of cardiac T-tubules explored in a model of rat ventricular myocytes. Philos Trans A Math Phys Eng Sci 2006;364:1187-1206.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Šimurdová M, Šimurda J. Effect of ajmaline on action potential and ionic currents in rat ventricular myocytes. Gen Physiol Biophys 2005;24:311-325.
  • Bébarová M, Matejovič P, Pásek M, Šimurdová M, Šimurda J. Effect of ajmaline on transient outward current in rat ventricular myocytes. Gen Physiol Biophys 2005;24:27-45.
  • Pásek M, Šimurda J. Quantitative modelling of interaction of propafenone with sodium channels in cardiac cells. Med Biol Eng Comput 2004;42:151-157.
  • Pásek M, Christé G, Šimurda J. A quantitative model of the cardiac ventricular cell incorporating the transverse-axial tubular system. Gen Physiol Biophys 2003;22:355-368.
  • Šimurda J, Šimurdová M, Pásek M, Bravený P. Quantitative analysis of cardiac electrical restitution. Eur Biophys J 2001;30:500-514.
 

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