Biologie tukové tkáně
Na této straně najdete
O oddělení
Laboratoř biologie tukové tkáně (Laboratoř) zkoumá fyziologické regulace metabolismů a jejich poruchy při obezitě a s ní spojených onemocněních (tj. metabolický syndrom). Studujeme základní mechanismy kombinací experimentů na myších a buněčných modelech s klinickými studiemi, s cílem aplikovat nové poznatky do klinické medicíny (zejména ve spolupráci s IKEM a 3. lékařskou fakultou Univerzity Karlovy v Praze). Ve spolupráci s výrobci testovacích látek v České republice a Norsku také zkoumáme možnost využití n-3 polynenasycených mastných kyselin (omega-3) k zesílení účinku léků a jiných látek při léčbě vybraných onemocnění. Laboratoř se skládá ze dvou úzce spolupracujících jednotek, které sdílejí unikátní odborné znalosti a metodiky a využívají zařízení pro celotělovou fenotypizaci metabolismu (např. nepřímá kalorimetrie, mikroCT-PET, DEXA, hyperinzulinemicko-euglykemické klampy, testy tolerance lipidů, glukózy a inzulínu), stejně jako zařízení pro testování reakce organismu na stresové zátěže různých typů (např. běh na běžeckém pásu, chladová komora).
Jednotka energetického metabolismu (PI: J. Kopecký)
Zaměřuje se na (i) systémové účinky metabolismu bílé tukové tkáně (WAT), kde se snažíme pochopit důležitost „zbytečného“ cyklu zahrnujícího hydrolýzu triacylglycerolů a reesterifikaci mastných kyselin (cyklování triacylglycerol/mastné kyseliny) v adipocytech WAT pro odolnost proti obezitě a souvisejícím metabolickým poruchám; (ii) roli netřesové termogeneze v kosterním svalstvu při udržování tepelné a energetické homeostázy; (iii) vývojové aspekty energetického metabolismu, jeho „otiskování“ různými faktory působícími v perinatálním období a obecně v postnatálním vývoji; a (iv) roli FGF21 při kontrole energetické homeostázy. Pokud jde o metabolismus WAT, máme také za cíl charakterizovat roli metabolismu epikardiální WAT při srdečním selhání a s tím spojené kachexii u lidských pacientů. Co se týče vývojových studií, charakterizujeme perinatální změny v transkriptomu srdce, kosterního svalstva a jater pomocí unikátní biobanky autoptických vzorků dříve získaných z lidských plodů a novorozenců.
Klíčoví členové: P. Janovská, K. Bardová, P. Zouhar, E. Haasová, S. Stanić, S. Mustafa Poonawala, D. Šálková, J. Burešová.
Jednotka glukózové homeostázy (PI: M. Rossmeisl)
Zaměřuje se na (i) účinky dietních lipidů, zejména omega-3 a jejich odvozených lipidových metabolitů, na homeostázu glukózy a lipidů a na ektopické hromadění tuku při obezitě; (ii) mechanismy podílející se na vývoji nealkoholického ztukovatění jater (aktuální termín: metabolická dysfunkcí asociované steatózy jater (MASLD)), s důrazem na autofagii a terapeutický potenciál různých chemických tříd používaných při omega-3 suplementaci; (iii) bariérovou funkci střeva (včetně střevní mikrobioty) a souvisejících WAT depotů při vývoji/progresi MASLD; a (iv) roli WAT a jeho sekretovaných lipokinů rodiny FAHFA při prospěšných účincích cvičení na metabolismus, za použití myších modelů i lidských subjektů/pacientů. Pro studie s omega-3 suplementací se spoléháme na dříve navázané spolupráce s norskými výrobci omega-3 koncentrátů a mořských produktů, jako jsou krillový olej, olej z Calanus nebo různé produkty na bázi reesterifikovaných triacylglycerolů.
Klíčoví členové: O. Horáková, M. Mitrović, I. Sabinari, K. Seďová, K. Vagnerová.
Aktuální projekty
Úspěchy
Ondřej Kuda obdržel cenu "Lumina quaeruntur"
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.
Zapojení našeho oddělení do evropských výzkumných projektů
Oddělení bylo a je partnerem v několika projektech podporovaných z prostředků 7. rámcového programu EU a programu Horizon 2020 – BIOCLAMS (2010–2015), DIABAT (2011–2015) a FOIE GRAS.
Oddělení je zapojeno do rozsáhlé spolupráce mezi excelentními pracovišti v Evropě s cílem:
- identifikovat markery zdravého vývoje (projekt BIOCLAIMS; 11 partnerů);
- popsat mechanizmy, jejichž pomocí by bylo možné zvýšit energetický výdej v tukové tkáni azabránit tak hromadění tuku v těle (projekt DIABAT; 20 partnerů); a
- 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.
Seznam publikací do roku 2007
Pro novější práce viz samostatnou sekci Publikace.
Ocenění pro MUDr. Jana Kopeckého, DrSc.
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
Naše články opakovaně mezi nejvýznamnějšími výsledky Akademie věd ČR
Soubor našich prací na téma nových možnosti pro využití lipidů z mořských ryb v prevenci a léčbě obezity a doprovodných onemocnění byl zařazen mezi nejvýznamnější výsledky AV ČR za rok 2009. V roce 2011 se pak na tentýž prestižní seznam dostal náš článek věnující se příznivým účinkům kombinovaného působení omega-3 a mírné kalorické restrikce. Krom toho byla mezi nejvýznamnější výsledky AV ČR za rok 2017 zařazena naše práce popisující změny v metabolismu tukové tkáně během chladové expozice a jejich význam pro náchylnost k obezitě.
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)
Naše články mezi nejcitovanějšími pracemi Fyziologického ústavu
Mezi novějšími publikacemi Fyziologického ústavu s největším počtem citací se opakovaně objevují i práce našeho oddělení.
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
Dva pracovníci našeho oddělení vyznamenáni Prémií Otto Wichterleho
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.
Publikace
Vagnerová; Karla - Hudcovic; Tomáš - Vodička; Martin - Ergang; Peter - Klusoňová; Petra - Hermanová; Petra - Šrůtková; Dagmar - Pácha; Jiří The effect of oral butyrate on colonic short-chain fatty acid transporters and receptors depends on microbial status. Frontiers in Pharmacology. 2024; 15(Mar 26); 1341333.
IF = 4.4
Picó; C. - Lurbe; E. - Keijer; J. - Kopecký; Jan - Landrier; J.F. - Álvarez-Pitti; J. - Martin; J. Ch. - Oliver; P. - Palou; A. - Palou; M. - Zouhar; Petr - Ribot; J. - Rodrígues; A. M. - Sánchez; J. - Serra; F. - Bonet; M. L. Study protocol: Identification and validation of integrative biomarkers of physical activity level and health in children and adolescents (INTEGRActiv). Frontiers in Pediatrics. 2023; 11(12 Sep); 1250731.
IF = 2.6
Vagnerová; Karla - Gazárková; T. - Vodička; Martin - Ergang; Peter - Klusoňová; Petra - Hudcovic; Tomáš - Šrůtková; Dagmar - Hermanová; Petra - Nováková; L. - Pácha; Jiří Microbiota modulates the steroid response to acute immune stress in male mice. Frontiers in Immunology. 2024; 15(Feb 1); 1330094.
IF = 7.3
Jágr; M. - Hofinger-Horvath; B. - Ergang; Peter - Čepková Hlásná; P. - Schönlechner; R. - Pichler; E. Ch. - DAmico; S. - Grausgruber; H. - Vagnerová; Karla - Dvořáček; V. Comprehensive study of the effect of oat grain germination on the content of avenanthramides. Food Chemistry. 2024; 437(Part 1 30 March); 137807.
IF = 8.8
Stanić; Sara - Bardová; Kristina - Janovská; Petra - Rossmeisl; Martin - Kopecký; Jan - Zouhar; Petr Prolonged FGF21 treatment increases energy expenditure and induces weight loss in obese mice independently of UCP1 and adrenergic signaling. Biochemical Pharmacology. 2024; 221(March); 116042.
IF = 5.8