Biologie tukové tkáně

V roce 2018 obdržel Ondřej Kuda ocenění Lumina quarentur pro vynikající perspektivní výzkumníky Akademie věd ČR.

Prémie Lumina quaeruntur zřízená Akademickou radou Akademie věd České republiky jako nástroj podpory vědecké excelence v AV ČR je určena k ocenění význačných perspektivních výzkumných pracovníků při zakládání nových vědeckých týmů na pracovištích AV ČR, kterým umožní rozvinout jejich vědecký program zaměřený na koncepčně nová témata významně posouvající hranice poznání nebo směřující ke společensky důležitým praktickým aplikacím.

Cena je každoročně udělována šesti laureátům. Ondřej Kuda byl mezi nimi v roce 2018.

1. identifikovat markery zdravého vývoje (projekt BIOCLAIMS; 11 partnerů);
2. popsat mechanizmy, jejichž pomocí by bylo možné zvýšit energetický výdej v tukové tkáni azabránit tak hromadění tuku v těle (projekt DIABAT; 20 partnerů); a
3. analyzovat účinek Omega-3 podávaných ve formě fosfolipidů (olej z Krilu) na tzv. NAFLD (non-alcoholic fatty liver disease; projekt FOIE GRAS; 10 partnerů)

Zejména projekt DIABAT se opírá o  dlouhodobou strategii oddělení (viz Kopecky J et al. 1995 J. Clin. Invest.; a náš souhrný článek Flachs P et al. 2013 BBA). V rámci všech těchto projektů jsou prováděny dietní a farmakologické experimenty na laboratorních myších. Využíváme přitom komplexního fenotypizování myší in vivo (včetně systému pro nepřímou kalorimetrii, hyperinzulinemického-euglycemického zámku, in vivo analýzy tělesného složení, a tolerančních, či behaviorálních testů) a dále pokročilých analytických metod (metabolipidomická analýza a komplexní studium genové exprese) a také pokusů na buněčných modelech in vitro.

Pro novější práce viz samostatnou sekci Publikace.

MUDr. Jan Kopecký, DSc. obdržel Cenu ministra školství mládeže a tělovýchovy za soubor prací o účincích omega-3 mastných kyselin publikovaných během posledních 5 let.

21. listopadu 2013 předal ministr školství, mládeže a tělovýchovy Dalibor Štys letošní ceny za mimořádné výsledky výzkumu, experimentálního vývoje a inovací podporované ministerstem a publikované v posledních pěti letech. Jednu ze čtyř speciálních cen převzal i dr. Jan Kopecký, vedoucí oddělení Biologie tukové tkáně Fyziologického ústavu AV ČR. Byl vyznamenán za soubor prací zaměřených na „Nové mechanizmy v komplexním působení omega-3 mastných kyselin – perspektivu pro zdravotnictví“. Omega-3 z mořských ryb snižují riziko rozvoje nemocí spojených s obezitou a zánětem, zejména cardiovaskulárních chorob a diabetu. Pomocí experimentů na myších popisuje tým dr. Kopeckého, jakou roli hrají v příznivých účincích omega-3 jednotlivé hormony, protizánětlivé molekuly a další mechanismy. Na základě těchto výsledků jsou nyní ve spolupráci s Centrem diabetologie IKEM (Praha) vyvíjeny nové terapeutické přístupy k léčbě pacientů trpících diabetem 2. typu. Udělení ceny je podloženo 12 pracemi publikovanými v průběhu let 2009–2013.

Vědecké práce, na jejichž základě byla přidělena Cena ministra MŠMT

1) Flachs P, Rossmeisl M , Bryhn M , and Kopecký J. 2009. Cellular and molecular effects of n-3 polyunsaturated fatty acids on adipose tissue biology and metabolism. Clinical Science 116:1-16

2) Rossmeisl M, Jeleník T, Jilková Z, Slamová K, Kůs V, Hensler M, Medříková D, Povyšíl C, Flachs P, Mohamed-Ali V, Bryhn M, Berge K, Holmeide AK, and Kopecký J. 2009. Prevention and reversal of obesity and glucose intolerance in mice by DHA-derivatives. Obesity 17: 1023-1031

3) van Schothorst EM, Flachs P, Franssen-van Hal NL, Kuda O, Bunschoten A, Molthoff J, Vink C, Hooiveld G J, Kopecký J, and Keijer J. 2009. Induction of lipid oxidation by polyunsaturated fatty acids of marine origin in small intestine of mice fed a high-fat diet. BMC Genomics 10 :110

4) Kuda O, Jeleník T, Jilková Z, Flachs P, Rossmeisl M, Hensler M, Kazdová L, Ogston N, Baranowski M, Gorski J, Janovská P, Kůs V, Polák J, Mohamed-Ali V, Burcelin R, Cinti S, Bryhn M, and Kopecký J. 2009. n-3 fatty acids and rosiglitazone improve insulin sensitivity through additive stimulatory effects on muscle glycogen synthesis in mice fed a high-fat diet. Diabetologia 52 :941-51

5) Kuda O, Stankova B, Tvrzicka E, Hensler M, Jelenik T, Rossmeisl M, Flachs P, Kopecky J. 2009. Prominent role of liver in elevated plasma palmitoleate levels in response to rosiglitazone in mice fed high-fat diet. Journal of Physiology and Pharmacology 60: 135-140

6) Kopecký J, Rossmeisl M, Flachs P, Kuda O, Jilková Z, Staňková B, Tvrzická E, and Bryhn M. 2009. n-3 polyunsaturated fatty acids: bioavailability and modulation of adipose tissue function. Proc Nutr Soc 68: 361-369

7) Jeleník T, Rossmeisl M, Kuda O, Macek Jilková Z, Medřiková D, Kůs V, Hensler M, Janovská P, Mikšík I, Baranowski M, Gorski J, Hébrard S, Jensen TE, Flachs P, Hawley S, Viollet B, and Kopecký J. 2010. AMPK-activated protein kinase alpha 2 subunit is required for the preservation of hepatic insulin sensitivity by n-3 polyunsaturated fatty acids. Diabetes 59:2737-2746

8) Flachs P, Rühl R, Hensler M, Janovská P, Zouhar P, Kůs V, Macek Jilková Z, Papp E, Kuda O, Svobodová M, Rossmeisl M, Tsenov G, Mohamed-Ali V, and Kopecký J. 2011. Synergistic induction of lipid catabolism and anti-inflammatory lipids in white fat of dietary obese mice in response to calorie restriction and n-3 fatty acids. Diabetologia 54: 2626-2683

9) Kůs V, Flachs P, Kuda O, Bardová K, Janovská P, Svobodová M, Macek Jilková Z, Rossmeisl M, Wang-Sattler R, Yu Z, Illig T, and Kopecký J. 2011. Unmasking differential effects of rosiglitazone and pioglitazone in the combination treatment with n-3 fatty acids in mice fed a high-fat diet. PLoS ONE  6(11):e27126

10) Horáková O, Medříková D, van Schothorst EM, Bunschoten A, Flachs P, Kůs V, Kuda O, Bardová K, Janovská P, Hensler M, Rossmeisl M, Wang-Sattler R, Prehn C, Adamski J, Illig T, Keijer J, and Kopecký J. 2012. Preservation of metabolic flexibility in skeletal muscle by a combined use of n-3 PUFA and rosiglitazone in dietary obese mice. PLoS ONE 7(8):e43764

11) Flachs P, Rossmeis M, Kuda O, and Kopecký J. 2013. Stimulation of mitochondrial oxidative capacity in white fat independent of UCP1: A key to lean phenotype BBA – Molecular and Cell Biology of Lipids. Biochim Biophys Acta. 1831(5):986-1003.

12) Macek Jilkova Z, Hensler M, Medrikova D, Janovska P, Horakova O, Rossmeisl M, Flachs P, Sell H, Eckel J and Kopecký J. 2013. Adipose tissue-related proteins locally associated with resolution of inflammation in obese mice. Int J Obes. 1-8, Epub 2013 July 2.

Komentář k článkům oceněným v roce 2009

Oddělení biologie tukové tkáně Fyziologického ústavu AV ČR systematicky zkoumá mechanizmy, kterými omega-3 vícenenasycené mastné kyseliny (omega-3 kyseliny) z mořských ryb brání vzniku chorob spojených s obezitou. V pokusech na myších autoři prokázali, že příjem omega-3 kyselin: 1) částečně chrání proti obezitě vyvolané dietou s vysokým obsahem tuku; 2) stimuluje tvorbu mitochondrií a spalování lipidů specificky v tukové tkáni a tenkém střevě, což omezuje nepříznivé dopady ukládání lipidů v jiných tkáních; a 3) indukuje vyplavování hormonu tukové tkáně adiponektinu, který zvyšuje citlivost k inzulinu. Byly také vyvinuty a patentovány chemické deriváty omega-3 kyselin se silnými antidiabetickými účinky. Přestože omega-3 kyseliny neovlivňují rezistenci k inzulinu u diabetiků, v pokusech na myších se podařilo prokázat, že omega-3 kyseliny posilují účinek thiazolidindionů (TZD), léků zvyšujících citlivost k inzulinu. Pouze kombinované podávání omega-3 kyselin a TZD rosiglitazonu snižovalo ukládání tuku v těle. Zlepšení citlivosti k inzulinu bylo výsledkem synergistického působení omega-3 kyselin a rosiglitazonu na sval. Kombinované použití n-3 PUFA a TZD by mohlo snížit léčebné dávky TZD u pacientů s cukrovkou a omezit tak nežádoucí účinky i náklady léčby. Nový terapeutický postup je nyní testován v Centru diabetologie (IKEM, Praha). Většina výzkumu pribíhala ve spolupráci s firmami v Norsku (s PronovaBiopharma, a .s., Lysaker; a v poslední době s EPAX a.s.. Aaalesund). Tyto výsledky byly uvedeny mezi dalšími nejvýznamnějšími vědeckými úspěchy AV ČR – viz výroční zpráva AV ČR za rok 2009.

Komentář k článku oceněnému v roce 2011

V pokusech na myších, u kterých byla obezita indukována dietou s vysokým obsahem tuku, byl zkoumán vliv kombinovaného působení omega-3 a mírné kalorické restrikce. Náhrada 10 % lipidů v dietě za omega-3 a současné snížení kalorického příjmu o 10 % zamezilo přibývání na váze a rozvoji inzulínové resistence, přestože samotné působení omega-3 nebo kalorické restrikce k prevenci obezity nevedlo. Kombinovaná intervence vedla ke značnému snížení celotělové zánětlivé reakce, která je spojena s obezitou. Zásadní úlohu v benefičních účincích měly změny metabolizmu a tvorba lipidových signálních molekul s protizánětlivým účinkem v tukové tkáni. Výsledky jsou důležité pro nové postupy v prevenci a léčbě obezity a diabetu, případně dalších onemocnění spojených s chronickým zánětem, například některých neurodegenerativních a gastrointestinálních chorob. (Flachs P et al. 2011. Diabetologia 54:2626-38)

Komentář k článku oceněnému v roce 2017

Účinky chladové expozice (6 °C po 2 nebo 7 dní) na tukovou tkáň byly studovány u myšího kmene C57Bl/6J náchylného k obezitě a kmene A/J rezistentního k obezitě. Hlavní poznatek představuje zjištění, že cyklování triacylglycerolů a mastných kyselin je integrováno s lipogenezí de novo a jaterní produkcí lipoproteinů za účelem zajištění energetických zdrojů pro termogenezi. Tyto procesy tak mohou přispívat k udržování štíhlého fenotypu. Výsledky jsou důležité pro porozumění mechanismu rozvoje obezity. (Flachs et al., Int J Obes (Lond) 41: 372-380)

Jedná se o následující články:

Flachs P., Mohamed-Ali V., Horaková O., Rossmeisl M., Hosseinzadeh-Attar M.J., Hensler M., Růžičková J., Kopecký J. Polyunsaturated fatty acids of marine origin induce adiponectin in mice fed a high-fat diet. Diabetologia. 2006 Feb;49(2):394-7. 245 citací do 3/2020

Flachs P., Horaková O., Brauner P., Rossmeisl M., Pecina P., Franssen-van Hal N., Růžičková J., Šponarová J., Drahota Z., Vlček Č., Keijer J., Houstek J. , Kopecký J. Polyunsaturated fatty acids of marine origin upregulate mitochondrial biogenesis and induce beta-oxidation in white fat. Diabetologia. 2005 Nov;48(11):2365-75. 239 citací do 3/2020

Růžičková J., Rossmeisl M., Pražák T., Flachs P., Šponarová J., Vecka M., Tvrzická E., Bryhn M., Kopecký J. Omega-3 PUFA of marine origin limit diet-induced obesity in mice by reducing cellularity of adipose tissue. Lipids. 2004 Dec;39(12):1177-85. 200 citací do 3/2020

Prémií Otto Wichterleho určenou vynikajícím mladým vědcům AV ČR byli postupně vyznamenání i Pavel Flachs (2009) a Ondřej Kuda (2014) z našeho oddělení.

Akademie věd ČR uděluje Prémii Otto Wichterleho vybraným, mimořádně kvalitním a perspektivním vědeckým pracovníkům AV ČR, kteří přispívají vynikajícími výsledky k rozvoji vědeckého poznání, jsou nositeli vědeckých hodností nebo titulů (CSc., Dr., Ph.D., DrSc., DSc.) a v kalendářním roce podání návrhu dosáhnou věku nejvýše 35 let.

V oblasti věd o živé přírodě a chemických věd bývá každoročně vybráno deset oceněných. Mezi nimi byli i Pavel Flachs v roce 2009 a Ondřej Kuda v roce 2014.