AZ OTKA T KUTATÁSI TÁMOGATÁS ZÁRÓJELENTÉSE

Hasonló dokumentumok
AZ OTKA K KUTATÁSI TÁMOGATÁS ZÁRÓJELENTÉSE

Az idegsejtek diverzitása

DEBRECENI EGYETEM, OEC, ÉLETTANI INTÉZET

A sejtmembrán szabályozó szerepe fiziológiás körülmények között és kóros állapotokban

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Tengerimalacból izolált I. típusú ganglion spirale neuronok. elektrofiziológiai jellemzése

Neuronok előkészítése funkcionális vizsgálatokra. Az alkalmazható technikák előnyei és hátrányai. Neuronok izolálása I

A somatomotoros rendszer

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

SZOCIÁLIS VISELKEDÉSEK

Ca 2+ Transients in Astrocyte Fine Processes Occur Via Ca 2+ Influx in the Adult Mouse Hippocampus

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

A pályázat célul tűzte ki a gerincvelői nociceptív ingerületfeldolgozást végző érző és a gerincvelői szintű motoros működéseket irányító mozgató

4.1. A bélidegrendszer nitrerg neuronjainak vizsgálata fejlődő csirkeembrióban

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

-Két fő korlát: - asztrogliák rendkívüli morfológiája -Ca szignálok értelmezési nehézségei

Sáry Gyula SZTE ÁOK Élettani Intézet

Érzékszervi receptorok

AZ ÖSZTROGÉN ÉS A DEHIDROEPIANDROSZTERON SZEREPE A SZINAPTIKUS ÁTRENDEZŐDÉSBEN

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

IONCSATORNÁK. I. Szelektivitás és kapuzás. III. Szabályozás enzimek és alegységek által. IV. Akciós potenciál és szinaptikus átvitel

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció. Szinaptikus jelátvitel.

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

Nusser Zoltan. Celluláris Idegélettani Laboratórium MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Budapest

Az ioncsatorna fehérjék szerkezete, működése és szabályozása. A patch-clamp technika

A lézer-szkenning citometria lehetőségei. Laser-scanning cytometer (LSC) Pásztázó citométer. Az áramlási citometria fő korlátai

EGYETEMI DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Kutatási beszámoló ( )

Jegyzőkönyv. dr. Kozsurek Márk. A CART peptid a gerincvelői szintű nociceptív információfeldolgozásban szerepet játszó neuronális hálózatokban

A Debreceni Egyetem Élettani Intézete

Az elért eredmények ismertetése 1. Csirkeembriók gerincvelő telepeiben kimutattuk, hogy az extracellularis matrix (ECM) egyik organizátor molekulája,

Zárójelentés. A) A cervix nyújthatóságának (rezisztencia) állatkísérletes meghatározása terhes és nem terhes patkányban.

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Az elért eredmények. a) A jobb- és baloldali petefészek supraspinális beidegzése

Patkány nucleus cochlearis dorsalis szemcse- és Purkinjeszerű sejtjeinek vizsgálata képalkotó és elektrofiziológiai módszerek kombinált alkalmazásával

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Receptor felépítése. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

A DHPR és a RyR közötti kölcsönhatás vizsgálata skorpió toxin, és annak mutánsai segítségével.

Membránpotenciál, akciós potenciál

IONCSATORNÁK. Osztályozás töltéshordozók szerint: pozitív töltésű ion: Na+, K+, Ca2+ negatív töltésű ion: Cl-, HCO3-

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

EGYETEMI DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS. Pap Pál KOLINERG MODULÁCIÓ VIZSGÁLATA PATKÁNY NUCLEUS COCHLEARIS ÓRIÁSSEJTJEIN ÉS ASTROCYTÁIN

AZ IDEGSZÖVET Halasy Katalin

Ph.D. értekezés tézisei. Báldi Rita. Témavezető: Tamás Gábor, Ph.D., D.Sc. Biológia Doktori Iskola

A nemi különbségek vizsgálatáról lévén szó, elsődleges volt a nemi hormonok, mint belső környezetbeli különbségeket létrehozó tényezők szerepének

HCN csatorna gátló szerek celluláris szívelektrofiziológiai hatásai

A sejtek közöti kommunikáció formái. BsC II. Sejtélettani alapok Dr. Fodor János

A szívizom akciós potenciálja, és az azt meghatározó ioncsatornák

CELLULÁRIS SZÍV- ELEKTROFIZIOLÓGIAI MÉRÉSI TECHNIKÁK. Dr. Virág László

Az akciós potenciál (AP) 2.rész. Szentandrássy Norbert

4. Egy szarkomer sematikus rajza látható az alanti ábrán. Aktív kontrakció esetén mely távolságok csökkenése lesz észlelhető? (3)

Nagyon köszönöm a disszertáció alapvetően pozitív megítélését és a gondos bírálatot. A következőkben válaszolok a feltett kérdésekre.

Eredmény: 0/199 azaz 0%

SZAGLÁS 2

Egy idegsejt működése

megerősítik azt a hipotézist, miszerint az NPY szerepet játszik az evés, az anyagcsere, és az alvás integrálásában.

repolarizációs tartalék

AZ INTRACELLULÁRIS Ca 2+ -KONCENTRÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA PATKÁNY NUCLEUS COCHLEARIS NEURONOKBAN. Pór Ágnes

Szignalizáció - jelátvitel

Humán asztrociták. Nagyobb és komplexebb. idegrendszeri fejlődésben jelentős szerepű

Adatelemzési eljárások az idegrendszer kutatásban Somogyvári Zoltán

Szinaptikus folyamatok

FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

Asztrociták: a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei Dr Környei Zsuzsanna

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

Hosszú távú vizsgálat jobban kimutatja a társulási szabályok változásait a másodlagos szukcesszió során, mint a tér-idő helyettesítés módszere

Az endokannabinoid és kolinerg neuromodulációs mechanizmusok vizsgálata az egér nucleus pedunculopontinus neuronjain és asztrocitáin

1. Mi jellemző a connexin fehérjékre?

~ 1 ~ Ezek alapján a következő célokat valósítottuk meg a Ph.D. munkám során:

Szakmai önéletrajz. Dr. Fodor János Személyi adatok: szül. hely, idő: Debrecen, családi állapot:

Az áramlási citométer és sejtszorter felépítése és működése, diagnosztikai alkalmazásai

szekrécióra kifejtett hatásukat vizsgáltuk. I. Epesavak hatásának karakterizálása a pankreász duktális sejtek működésére

Élettan szemináriumok 1. félév Bevezetés. Dr. Domoki Ferenc Szeptember 6

Élettan szemináriumok 1. félév Bevezetés

Óvodás és kisiskolás gyermekek interpretált beszédének vizsgálata

Az idegi működés strukturális és sejtes alapjai

I. Spinális mechanizmusok vizsgálata

A juxtaglomeruláris apparátus jelátviteli mechanizmusai a macula densán keresztül és azon túl

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

In Situ Hibridizáció a pathologiai diagnosztikában és ami mögötte van.

A Flowcytometriás. en. Sinkovichné Bak Erzsébet,

A diabetes hatása a terhes patkány uterus működésére és farmakológiai reaktivitására

Interneurális kommunikáció

SZTE Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet Igazgató: Dr. Varró András egyetemi tanár

Termodinamikai egyensúlyi potenciál (Nernst, Donnan). Diffúziós potenciál, Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet.

A harkányi gyógyvízzel végzett vizsgálataink eredményei psoriasisban között. Dr. Hortobágyi Judit

Tamás László: Fülben végbemenő folyamatok nagy hangosságú zajok, zenei események tartós behatásakor. László Tamás MD

A tanulási és emlékezési zavarok pathofiziológiája. Szeged,

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

K68464 OTKA pályázat szakmai zárójelentés

Két kevéssé ismert humán ABCG fehérje expressziója és funkcionális vizsgálata: ABCG1 és ABCG4 jellemzése

Az érzékelés biofizikájának alapjai. Érzékelési folyamat szereplői. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Új terápiás lehetőségek (receptorok) a kardiológiában

A keringı tumor markerek klinikai alkalmazásának aktuális kérdései és irányelvei

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

Átírás:

AZ OTKA T-46067 KUTATÁSI TÁMOGATÁS ZÁRÓJELENTÉSE I. A KUTATÁSI TERV INDOKLÁSA A DOTE Élettani Intézetében 1995. óta végzünk hallásélettani kutatásokat, ezen belül elsősorban a ganglion spirale és a nucleus cochlearis neuronjai által mutatott aktivitás elemzését. Ismert, hogy a hangérzékelés során a Corti-szerv szőrsejtjei a mechanikai jellegű hanghullámokat elektromos jelekké alakítják, ezen jelek a ganglion spirale neuronokban akciós potenciál (AP) sorozatokká transzformálódnak, melyek a VIII. agyideggel érik el a nucleus cochlearist. Mivel a hangingerek valamennyi érzékelhető tulajdonságára vonatkozó információt (hangerősség, hangmagasság, a hangforrás térbeli lokalizációja, stb.) ugyanazon kisülési mintázat paraméterei hordozzák, a feldolgozás során olyan neuronhálózatok egyidejű aktivitására van szükség, amelyek alkalmasak az eltérő szempontok szerinti dekódolásra, és párhuzamos felszálló információs csatornák kialakítására. A most zárult munka fő célja annak vizsgálata volt, hogy a felszíni membrán ioncsatornái, a sejten belüli szignalizációs útvonalak és egyes modulációs hatások milyen szerepet játszanak a cochlearis neuronok ezen feladat megoldásához szükséges heterogenitásának létrehozásában. II. A KUTATÁS EREDMÉNYEI A zárójelentés hosszát annak figyelembevételével alakítottuk ki, hogy az eredmények egy részének közlése jelenleg van folyamatban. 1. Ioncsatornák szerepe a cochlearis neuronok ingerületi folyamataiban A cochlearis mag ventrális részében (VCN) található bushy-sejtek aktivitását tanulmányozva megállapítottuk, hogy a sejtek spontán aktivitásuk során egy-egy akciós potenciált produkálnak; ha pedig tartós, küszöbfeletti áramimpulzusokkal ingereltük őket, ugyancsak egyetlen akciós potenciált generáltak, az ingerlő impulzus kezdetén (gyorsan adaptálódó válasz) [4]. Feszültség-clamp körülmények között a neuronokon kevert K + - áramot sikerült kimutatni, melynek volt egy gyorsan aktiválódó és inaktiválódó, kevéssé TEA + -érzékeny komponense. Ezen tulajdonságai, valamint kinetikai sajátságai alapján ezt az áramkomponenst A-típusú K + -áramként azonosítottuk. Ugyanezeken a sejteken el lehetett különíteni egy magas-küszöbű, TEA + -érzékeny, kevéssé inaktiválódó áramot is, mely nagy valószínűséggel a késői egyenirányító csatornák aktivációjának köszönhetően alakult ki. Harmadsorban a bushy-sejteken megfigyeltünk egy alacsony-küszöbű, 4-aminopiridinre (4AP) igen érzékeny áramkomponenst, amely részlegesen inaktiválódott, és dendrotoxin-i jelenlétében részlegesen gátolható volt. Tekintettel arra, hogy alacsony koncentrációjú 4AP a

sejtek tüzelési sajátságát is megváltoztatta (az adaptáció mértékét csökkentette), arra következtettünk, hogy az erősen 4AP- és dendrotoxin-érzékeny áramnak fontos szerepe lehet a bushy-sejtek működésében. Annak a kérdésnek a megválaszolására, hogy a fent bemutatott K + -áramok milyen alegységösszetételű ioncsatornák segítségével jönnek létre, immunkémiai és funkcionális (gátlószeres) módszereket alkalmaztunk [3]. Izolált sejteken kimutattuk a gyorsan inaktiválódó K + -csatornák felépítésében szerepet játszó Kv3.4-, 4.2- és 4.3-alegységek jelenlétét, valamint a Kv1.4-alegységek hiányát. A bushy-neuronok expresszálják a Kv1- alegységcsalád több tagját is, valamint (kisebb mennyiségben) a Kv3.2-alegységet. A Kv3.4-, 4.2- és 4.3-alegységek jelenlétét sikerült megerősíteni úszószeletekben is. Vékonyszelet preparátumokon elvégzett feszültség-clamp mérésekben phrixotoxin-2 illetve BDS-I alkalmazásával igazoltuk, hogy mind a Kv4.2/4.3-, mind a Kv3.4-K + -csatornaalegységek közreműködnek a funkcionáló csatornák kialakításában. A bushy-sejtek membránjában TASK-1-alegységek jelenlétét is sikerült igazolni. A megállapítás jelentőségét az adja, hogy a neuronok membránsajátságainak kialakításában szerepet játszanak a K + -csatornák legújabban leírt családjának, a két pórusformáló domént tartalmazó K + -csatornák képviselői is. A téma kidolgozása során két olyan lehetőségünk adódott, amelynek révén bekapcsolódhattunk a TASK- (TWIK-related acid sensitive K + ) csatornák vizsgálatába. Az egyik ilyen lehetőséget a Dr. Peter R. Stanfield laboratóriumával (Dept. of Biological Sciences, University of Warwick) fennálló munkakapcsolatunk jelentette, ahol a TASKcsatornák szerkezetének vizsgálata hosszabb ideje folyik. A másik lehetőség a Sigma laboratóriumának (Jerusalem, Israel) felkérése volt egy általuk újonnan kifejlesztett TASK-3- specifikus ellenanyag tesztelésére. Munkánk során az elkerülhetetlenül szükséges módszertani tájékozódás érdekében biztosan TASK-pozitív idegrendszeri és nemidegrendszeri struktúrákon végeztünk immunhisztokémiai jelöléseket. Megállapítottuk, hogy a különféle patkány kisagyi idegsejtek egyaránt tartalmazzák a TASK-3 alegységet, bár a Purkinje-sejtek pozitivitása jelentősen nagyobb, mint a többi sejttípusé. Kisagyi (és egyéb központi idegrendszeri) astrocyták ugyancsak expresszálják a TASK-alegységeket, a csatornafehérjék a sejtek intracelluláris membránrendszerében is kimutathatók. Humán kisagyi mintákban a TASK-alegységek expressziója változatos mintázatot mutat, kiemelendő a pia mater, az astrocyták, a Purkinje- és szemcsesejtek erős TASK-1 és -3 pozitivitása míg a TASK-2 jelölődés kifejezetten gyengének bizonyult [9]. A továbbiakban a TASK-3 alegységek jelenlétét a gasztrointesztinális rendszer [2] és a bőr [5] különféle sejtjeiben is 2

sikerült kimutatni. Megemlítendő, hogy a béltraktusban különösen erős immunpozitivitást találtunk a plexus myentericus neuronjaiban. A különféle Kv-alegységek jelenléte, és az egyes nucleus cochlearis idegsejtek tüzelési sajátságai közötti esetleges kapcsolat felismerését megnehezítette az a tény, hogy az irodalomban rendelkezésre álló adatok különféle módszerekkel, különféle állatfajokon születtek, és az összevetést nehezítette az állatok eltérő életkora is. Ezen nehézségek áthidalására végeztük el hét Kv-alegység immunhisztokémiai jelölését felnőtt patkányok nucleus cochlearisában. Miután a mag egyes sejttípusait specifikusan célzó funkcionális és jelöléses vizsgálatok igénylik a vizsgált neuronok egyértelmű azonosítását, adaptáltunk egy módszert a projekciós neuronok retrográd jelölésére [6]. Patkányból kipreparált agytörzsön sebzést ejtettünk azokon a területeken, ahol az egyes projekciós neuronok axonjai futnak, és abba rodamint helyeztünk. A kísérletek során konfokális mikroszkópiás tanulmány keretében elkészítettük az egyes sejttípusok rekonstruált, három dimenziós képét. Megállapítottuk, hogy az egyes sejttípusok függőleges irányú vetülete nem mindig alkalmas a sejtek morfológiájának (így típusának) egyértelmű megítélésére. Különösen nehéznek tűnik a piramis-sejt/óriássejt elkülönítés. Ez a megállapítás különösen érdekes, mert a funkcionális vizsgálatok során gyakorta végezzük el a Lucifer-yellow-val való töltést, ami után a sejttípusok azonosítása könnyen adhat félrevezető eredményt. A Kv-alegységek cochlearis magon belüli megoszlását elemezve megállapítottuk, hogy az egyes neuronok expresszálják valamennyi általunk vizsgált fehérjét (Kv1.1, 1.2, 1.6, 3.1, 3.4, 4.2 és 4.3), ugyanakkor az expresszió mértéke az egyes alegységek esetében eltéréseket mutatott az egyes neurontípusok között [8]. Az óriássejtek és az octopus-sejtek különösen erős immunpozitivitást mutattak a Kv3.1-ellenes antitest alkalmazása esetén, az octopus-sejtek esetében a Kv1.1- és 1.2-alegységek jelölődése is igen intenzív volt. A Kv1.2- alegység esetében sikerült demonstrálni a fehérje korfüggő transzlokációját is. További figyelemreméltó adatunk a szemcsesejtes rétegek erős Kv4.2-pozitivitása, és az a megfigyelés, hogy a pozitivitás glomeruláris szinapszisok jelenlétéhez (is) kötődik. Az óriásés piramis-sejtek morfológiai elkülönítésével kapcsolatban fent leírt nehézség további érdekes vonatkozását jelenti az a megállapítás, hogy a Kv expressziós mintázatok alapján mindkét sejttípuson belül kifejezett heterogenitás figyelhető meg, ami utalhat funkcionálisan is eltérő sejtpopulációk létezésére. Összességében ugyanakkor az eredmények azt jelzik, hogy a cochlearis mag valamennyi projekciós neuronja tartalmaz olyan Kv-alegységeket, amelyek előfordulása alapján a depolarizáció-aktivált K + -áramok mindhárom alapvető típusa jelen lehet rajtuk. A tüzelési mintázatok eltéréseinek megértéséhez tehát szükséges az egyes 3

alegységek mennyiségének illetve az őket érintő különféle modulációs mechanizmusoknak a megismerése is. 2. Az intracelluláris Ca 2+ -homeosztázis vizsgálata cochlearis neuronokban és astrocytákban A cochlearis projekciós neuronokban expresszálódó citoplazmatikus kalciumpufferfehérjék (calbindin, calretinin, parvalbumin) lokalizációját felnőtt patkányokból készült úszószeletekben, immunhisztokémiai jelölés segítségével tanulmányoztuk [7]. Egyes esetekben (a sejtek azonosítása céljából) retrográd rodamin jelölést és konfokális mikroszkópiát is alkalmaztunk. Az irodalomban először sikerült kimutatnunk a parvalbumin jelenlétét piramis- és bushy-sejtekben, miközben az octopus- és óriássejtek nem tartalmazzák ezt a fehérjét. A calbindin a bushy-sejtek kivételével kimutatható volt a projekciós neuronokban, míg calretinit csak a globuláris bushy-sejtekben és az octopus-neuronokban találtunk. Kettős-jelöléssel végzett kísérletekben azt tapasztaltuk, hogy a piramis-sejtek, a Purkinje-szerű sejtek, a globuláris bushy-sejtek és az octopus-sejtek két különféle kalciumkötő fehérjét is tartalmaznak (különféle kombinációkban), míg az óriássejtek csak calbindint, a szferikális bushy-sejtek pedig csak parvalbumint expresszálnak. A fenti adatok arra utalnak, hogy a cochlearis neuronok funkcionális különbségeinek értelmezésekor célszerű figyelembe venni citoplazmatikus kalciumkötő fehérjéik meglehetősen heterogén jelenlétét is. A jelen munkaterv fontos részét képezte a rendelkezésre álló mérőhely bővítése, ami lehetővé tette a cochlearis neuronok bemeneteinek elektromos ingerlését (lásd lejjebb), illetve az intracelluláris Ca 2+ -koncentráció változásainak mérését szeletpreparátumban illetve izolált sejteken. Az eredeti ütemtervhez képest ez a beruházás késett, ezért a tervezett kísérletes munkának csak a kezdeti lépései valósultak meg. Előkísérletek történtek arra, hogy szeletpreparátumban a patch-clamp módszer teljes-sejtes konfigurációját létrehozva Ca 2+ - érzékeny festéket juttassunk neuronok citoplazmájába, ott mérjük a Ca 2+ -koncentráció változásait, és korreláltassuk azokat az elektromos aktivitással. Az eddigi adatok nem elegendőek megbízható következtetések levonására. A Ca 2+ -mérőrendszer sajátságainak megismére céljából a nucleus cochlearisból izolált és primér kultúrában fenntartott astrocytákon muszkarinos acetil-kolin-receptorok ingerlésével kiváltott Ca 2+ -tranzienseket tanulmányoztunk. A mérések célja kettős volt. Egyrészt megkezdtük az astrocyták elektrofiziológiai sajátságainak vizsgálatát is, amit a Ca 2+ - mérés kiegészíthet; másrészt vizsgáltuk a DCN projekciós neuronok kolinerg modulációs mechanizmusait (lásd alább). Mivel egyre több kísérleti adat mutat a gliasejtek, azon belül az 4

astrocyták interneuronális szinaptikus működéseket befolyásoló szerepére, a további, vékonyszeletben végzett méréseket az asytrocytákra is ki kívánjuk terjeszteni. Ezen kísérletekhez a tenyészetben fenntartott sejteken kapott eredmények jelentős segítséget adhatnak. A B a 1 c 25 µm 2 b d AU 70 60 50 40 1. ábra: Karbakollal kiváltott intracelluláris kalciumtranziensek Az A ábrarészen látható görbék az intracelluláris kalciumkoncentrációval analóg fluoreszcenciaintenzitás értékeket jelölik. A B ábrarész képei a mérés során készített képsorozat elemei, melyek közül az a a mérés kezdetét, míg a b és c kép a karbakol alkalmazások, a d kép pedig az ATP alkalmazás alatti kalciumtranziensek csúcsértékeit mutatja (az A ábrarészen nyilakkal jelölt időpontokban). Az ábra jobb szélén található skála adja meg a kalciumkoncentráció értékeit önkényes egységekben (AU). Kísérleteink során 7-9 napos patkányok cochlearis magjaiból izolált primer astrocyta tenyészeten vizsgáltunk egy acetil-kolin agonista, a karbakol (karbamilkolin) által kiváltott intracelluláris kalciumkoncentráció-változásokat. Kimutattuk, hogy 1 mmol/l karbakol csak az astrocyták egy kisebb részében (12-20%) vált ki kalciumkoncentráció-növekedést, jóllehet 0,1 mmol/l ATP adására, kevés kivételtől eltekintve, a karbakolra nem reagáló astrocyták is produkáltak Ca 2+ -koncentráció-növekedést. A reagáló sejtek egy része egy gyors kalciumtranziens mellett plató jellegű választ is produkált, míg más sejteken csak a tranziens komponens volt megfigyelhető. Astrocyta sejtcsoportokon kialakuló kalciumkoncentrációváltozások időbeliségét elemezve arra következtettünk, hogy egyes esetekben a tranziensek egyik sejtről a másikra történő terjedésével ( kalcium-hullám ) is kell számolni. A karbakol hatásáért felelős receptorok közül a machr-ok két altípusának (M 1 és M 3 ) szerepét vizsgáltuk antagonistáik (pirenzepin és 4-difenilacetoxi-N-metilpiperidin-methiodid [4- DAMP]) alkalmazásával. Arra következtettünk, hogy a kalciumtranziensek létrehozásában mindkét machr altípus szerepet játszik. Az eredményeket tartalmazó kézirat összeállítása folyik, azt a Hearing Research című folyóiratba kívánjuk beküldeni 2008. folyamán. 5

3. Muszkarinos kolinerg neuromoduláció vizsgálata patkány nucleus cochlearis projekciós neuronokon Korábbi tanulmányok a nucleus cochlearis dorsalis (DCN) projekciós neuronjain, a piramis- és óriássejteken acetil-kolin hatására jelentős tüzelési-frekvencia-növekedést írtak le. Ennek a hatásnak a pontos helye, mibenléte, és az érte felelős muszkarinos receptorok típusa nem ismert. 2. ábra: Karbakol hatása egy DCN projekciós neuron posztszinaptikus elektromos aktivitására Magyarázatot lásd a szövegben. Kísérleteinkben vékonyszelet-preparátumon, a patch-clamp technika teljes-sejtes elrendezésével mértük a kiváltott posztszinaptikus áramok, illetve a rövid távú szinaptikus plaszticitás változásait. A sejtek morfológiai azonosítása érdekében a pipettaoldatban biocitint alkalmaztunk, majd a feltöltött sejtek morfológiáját konfokális mikroszkóp segítségével rekonstruáltuk. A DCN molekuláris és mély rétegébe helyezett stimuláló elektródával egyaránt ki tudtunk váltani IPSC-ket. A molekuláris réteg felől alkalmazott sorozatingerlés hatására erős depressziót, ugyanakkor a mély réteg felől stimulálva minimális depressziót, sőt egyes esetekben enyhe facilitációt tapasztaltunk. A molekuláris réteg felől kiváltott 6

posztszinaptikus áramok karbakolra nem bizonyultak érzékenynek (2A1), míg a mély réteg felől kiváltottakat erősen blokkolta a kolinerg receptorok aktiválása (2A2; n = 23). A DCN molekuláris és mély rétegébe helyezett stimuláló elektródával EPSC-k is kiválthatóak voltak. Mindkét helyen történt ingerlés hasonló eredményt adott: a sorozatingerlésre kapott depresszió mértéke csökkent, sőt facilitáció-depresszió mintázattá változott (2B; n = 32). Vizsgáltuk a projekciós neuronokra gyakorolt direkt kolinerg hatást is. Azt tapasztaltuk, hogy a karbakol adása egy káliumkonduktancia gátlásán keresztül a sejt depolarizációjához vezetett (2C; n = 44). Valamennyi általunk vizsgált kolinerg hatás kivédhető volt atropinnal, a posztszinaptikus kolinerg hatás specifikus receptorblokkolók hatása alapján zömmel M4-es, kisebb részben M3-as receptoron keresztülinek tűnik. Eredményeink alapján kijelenthetjük, hogy a kolinerg neuromoduláció jelen van a nucleus cochlearisban, és általában serkenti a projekciós neuronok akcióspotenciál-tüzelését; azonban a nervus acusticus felőli bemenetre erősebben hat, mint a szomatoszenzoros bemeneteket összegző parallel rostok rendszerére. Az eredményeket tartalmazó kézirat összeállítása folyamatban van. 4. Ganglion spirale neuronok Kv- és HCN-ioncsatorna alegységeinek vizsgálata Kísérleteinkben az I. és a II. típusú ggl. spirale sejtek által expresszált Kv-alegységek, illetve a spontán aktivitás és a passzív membránsajátságok kialakításában egyaránt jelentős HCN-alegységek típusát és megoszlását tanulmányoztuk. A kísérletek első fázisában kidolgoztunk egy olyan technikát, ami lehetővé tette az I. és II. típusú sejtek egyértelmű azonosítását, és rajtuk immunreakció kivitelezését. A módszer lényege, hogy a modiolusból eltávolított ggl. spiralét fixáljuk, majd az immunfestést az agyszeletek immunhisztokémiai vizsgálatában alkalmazott ún. úszószelet technikához hasonlóan végezzük. Az eljárás előnye a beágyazott preparátumokon történő vizsgálatokhoz képest az, hogy fluoreszcens jelölést követően (konfokális mikroszkóppal) a ggl. spirale egésze rekonstruálható, és előállítható az egyes neuronok háromdimenziós képe, ami (a megfelelő morfológiai és méretbeli jegyek meghatározása után) megengedi az egyértelmű sejtazonosítást. Eredményeink szerint az I. típusú neuronok méretét jellemző paraméterek szignifikánsan nagyobbak a II. típusú sejtek azonos paramétereinél. A hagyományos, beágyazott preparátumokon ugyancsak kimutathatók a méretbeli különbségek a két sejttípus között, azonban ez a differencia kisebb, mivel az I-es típusú sejtek zsugorodása a fixálás és beágyazás során kifejezettebb. 7

A Kv-alegységek közül vizsgáltuk a dendtrotoxin-érzékeny K + -csatornákat felépítő Kv1.1-, 1.2- és 1.6-; a gyorsan inaktiválódó (A-típusú) K + -csatornákban megtalálható Kv1.4-, 3.4-, 4.2- és 4.3-, valamint a késői egyenirányító csatornákat alkotó Kv3.1b- és 3.2- alegységek jelenlétét és megoszlását. Megállapítottuk, hogy a Kv3.2-alegység kivételével valamennyi csatornaalegység jelen volt a neuronok membránjában. A kétféle sejttípus összehasonlításakor az egyetlen eltérés az volt, hogy a Kv1.2-alegységeket a II-es típusú neuronok csupán 50%-ában lehetett kimutatni [1]. A HCN-alegységek kimutatására az immunjelölés mellett Western-blot technikát is alkalmaztunk. Megállapítottuk, hogy mind az I-es, mind a II-es típusú neuronok expresszálják mind a négy ismert HCN-alegységet. A jelölődés általában erős volt, jóllehet az egyes sejtek közötti variabilitást is ki lehetett mutatni. Kettős-jelöléses kísérletekben azt találtuk, hogy azon sejtek, amelyekben erős HCN1- vagy HCN4-specifikus festődés volt jelen, általában erős HCN2 jelölődést is mutattak. A HCN-expresszió intenzitásában apicobasalis grádiens jelei is kimutathatók voltak: a cochlea apicalis egyharmadában elhelyezkedő idegsejtek HCN1- és HCN3-expressziója kifejezettebb, mint a basalis egyharmadban elhelyezkedőké. Ezek a megállapítások arra utalnak, hogy a ganglion spirale neuronjaiban a HCN-alegységek heteromér csatornákat formálnak, ami megmagyrázhatja ezen idegsejtek h- áramának korábban leírt heterogenitását (az eredményeket tartalmazó kézirat összeállítása jelenleg folyik). 5. Antifungális szerek neurotoxicitásának vizsgálata A munkaterv kidolgozása közben kollaboráció keretében különböző antifungális peptidek emlős idegsejtekre gyakorolt esetleges káros mellékhatásait vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy egyik tesztelt peptid sem befolyásolja a neuronok és astrocyták K + - áramait [10, 11]. 6. A munkaterv nem teljesített vállalásai Mint az az eredmények ismertetéséből kiderül, a téma kidolgozása közben sor került olyan kísérletekre, amelyeket az eredeti munkaterv nem tartalmazott. Ezek általában az időközben felmerült lehetőségeknek köszönhetően kerültek be a programba. Fontos új elem 8

volt például a sejtek morfológiájának elemzése, aminek lényeges hatása lett más metodikákkal kapott adataink értelmezésére. Nem hallgatható el ugyanakkor, hogy egyes tervezett mérések elmaradtak. Nem került sor a mitokondriumok Ca 2+ -homeosztázisban betöltött szerepének vizsgálatára, elsősorban a mérőhely szükséges fejlesztésének elhúzódása miatt. A DCN-ben a moduláció tanulmányozását nem az ioncsatornák szintjén, hanem a posztszinaptikus elektromos válaszok esetében végeztük el. A modulációs rendszerek közül először a kolinerg hatást vizsgáltuk, a metabotróp glutamát receptorok szerepének elemzése csak jelen évben kezdődött meg. A Ca 2+ -homeosztázis tanulmányozását indokoltnak láttuk izolált sejtek szintjén megkezdeni, az agyszeletekben való méréshez szükséges tapasztalat megszerzése érdekében. III. PROBLÉMÁK, AKADÁLYOK A munkaterv végrehajtása során a legnagyobb nehézséget a párhuzamosan futó The Wellcome Trust támogatásra alapozott beruházás elhúzódása jelentette. Ennek következtében későn nyílt meg a lehetőség a cochlearis mag bemeneteinek tanulmányozására, illetve a citoplatmatikus Ca 2+ -koncentráció változások mérésére. Jóllehet ezen programpontok végrehajtása is megkezdődött, az eredmények értékelése, közlésre előkészítése csak 2008. folyamán várható. IV. SZEMÉLYI VÁLTOZÁSOK A kutatásban eredetileg részt vevő munkatársak közül 2005-ben egy PhD hallgató megszerezte a tudományos fokozatot, és más munkahelyre távozott. Az ezt követő években a laboratórium munkájába összesen három új PhD hallgató kapcsolódott be, akik a továbbiakban részt vettek a téma kidolgozásában. Részvételük mértéke akkora volt, ami az eredetileg megnevezett, csak a témával foglalkozó hallgató pótlását biztosította. Ennek a személyi változásnak nem volt kihatása a munkaterv kidolgozására. V. A KÖLTSÉGTERV ELTÉRÉSEI A támogatás felhasználása során az eredeti költségtervtől lényeges eltérés nem történt. 9

PUBLIKÁCIÓK 1. Bakondi, G., Pór, Á., Kovács, I., Szűcs, G., Rusznák, Z. Voltage-gated K + channel (Kv) subunit expression of guinea the pig spiral ganglion cells. Brain Research Accepted for publication. 2. Kovács, I., Pocsai, K., Czifra, G., Sarkadi, L., Szűcs, G., Nemes, Z., Rusznák, Z. (2005) TASK-3 immunoreactivity shows differential distribution in the human gastrointestinal tract. Virchow s Archiv 446, 402-410. 3. Pál, B., Pór, Á., Pocsai, K., Szűcs, G., Rusznák, Z. (2005) Voltage-gated and background K + channel subunits expressed by the bushy cells of the rat cochlear nucleus. Hearing Res. 199, 57-70. 4. Pál, B., Rusznák, Z., Harasztosi, Cs., Szűcs, G. (2004) Depolarizationactivated K + currents of the bushy neurones of the rat cochlear nucleus in a thin brain slice preparation. Acta Physiol. Hung. 91, 83-98. 5. Pocsai, K., Kosztka, L., Bakondi, G., Gönczi, M., Fodor, J., Dienes, B., Szentesi, P., Kovács, I., Feniger-Barish, R., Kopf, E., Zharhary, D., Szűcs, G., Csernoch, L., Rusznák, Z. (2006) Melanoma cells exhibit strong intracellular TASK-3-specific immunopositivity in both tissue sections and cell culture. Cellular and Molecular Life Sciences 63, 2364-2376. 6. Pocsai, K., Pál, B., Pap, P., Bakondi, G., Kosztka, L., Rusznák, Z., Szűcs, G. (2007) Rhodamine backfilling and confocal microscopy as a tool for the unambiguous identification of neuronal cell types: a study of the neurones of the rat cochlear nucleus. Brain Res. Bulletin 71, 529-538. 7. Pór, Á., Pocsai, K., Rusznák, Z., Szűcs, G. (2005) Presence and distribution of three calcium binding proteins in projection neurons of the adult rat cochlear nucleus. Brain Res. 1039, 63-74. 8. Rusznák, Z., Bakondi, G., Pocsai, K., Pór, Á., Kosztka, L., Pál, B., Nagy, D., Szücs, G. Voltage-gated potassium channel (Kv) subunits expressed in the rat cochlear nucleus. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. In the Press. 9. Rusznák, Z., Pocsai, K., Kovács, I., Pór, Á., Pál, B., Bíró, T., Szűcs, G. (2004) Differential distribution of TASK-1, TASK-2 and TASK-3 immunoreactivities in the rat and human cerebellum. Cellular and Molecular Life Sciences, 61, 1532-1542. 10. Szappanos, H., Szigeti, Gy. P., Pál, B., Rusznák, Z., Szűcs, G., Rajnavölgyi, É., Balla, J., Balla, Gy., Nagy, E., Leiter, É., Pócsi, I., Marx, F., Csernoch, L. (2005) The Penicillium chrysogenum-derived antifungal peptide shows no toxic effects on mammalian cells in the intended therapeutic concentration. Naunyn-Schmiedeberg s Arch. Pharmacol. 371, 122-132. 11. Szappanos, H., Szigeti, Gy.P., Pál, B., Rusznák, Z., Szűcs, G., Rajnavölgyi, É., Balla, J., Balla, Gy., Nagy, E., Leiter, É., Pócsi, I., Hagen, S., Meyer, V., Csernoch, L. (2006) The antifungal protein AFP secreted by Aspergillus giganteus does not cause detrimental effects on mammalian cells. Peptides 27, 1717-1725. 10