Huntingtonova nemoc (HD) je neurodegenerativní porucha způsobená elongací CAG repetic v genu kódující protein huntingtin (Htt). U pacientů jsou v postižených tkáních přítomny vedle monomerní formy hlavně N‑koncové fragmenty, oligomery a polymery mutovaného huntingtinu (mtHtt), oproti tomu samotná monomerní forma mtHtt je exprimována v podstatě ve všech buňkách. Nejvíce postižené tkáně jsou bazální ganglia a mozková kůra. V této studii jsme analyzovali přítomnost N‑koncových fragmentů a oligomerů Htt v různých tkáních 24- a 36měsíčních transgenních (TgHD) miniprasat exprimujících N‑koncovou část lidského mutovaného huntingtinu a jejich zdravých sourozenců. Zjistili jsme, že mozková kůra a varlata na rozdíl od svalu a srdce TgHD miniprasat obsahují kromě monomerní formy i N‑koncové fragmenty a oligomerní smíry. Ve svalech z 36 měsíčních TgHD miniprasat však již začíná mírná fragmentace. Tato zjištění napodobují časnou progresi onemocnění u lidí, a proto miniprase poskytuje slibný model pro terapeutické testování HD. Klíčová slova: Huntingtonova nemoc – transgenní miniprasečí model – mutovaný huntingtin –proteinové fragmenty – oligomerní struktury Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy. Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů., Huntington’s disease (HD) is a neurodegenerative disorder caused by the the elongation of CAG triplet repeat in the gene encoding the huntingtin protein (Htt). In patients, in addition to the monomeric form of huntingtin, N‑terminal fragments, oligomers, and polymers are present mostly in the affected tissues, even though the mutated huntingtin (mtHtt) is expressed basically in all cells. The most affected tissues are basal ganglia and cerebral cortex. In this study we analyzed the presence of N‑terminal fragments and oligomers of Htt in different tissues of 24 and 36 months old experimental animals. This was done in our large animal model of HD, which uses transgenic (TgHD) minipigs expressing N‑terminal part of human mtHtt. Among all the tissues tested, we found cortex and testes to contain N‑terminal fragments as well as oligomeric smears in TgHD minipigs compared to wild type siblings. On the other hand, we did not detect any fragments or oligomers in muscle and heart of TgHD minipigs, only starting fragmentation in muscles of 36 months old animals. These findings mimic the early progression of the disease in humans, hence presents minipig as a promising model for therapeutic testing of HD., and D. Vidinska, J. Motlik, Z. Ellederova
Užití mezenchymálních kmenových buněk (MSC) je jedním z experimentálních terapeutických přístupů k léčbě poranění míchy. MSC lze získat z kostní dřeně, tukové tkáně i z jiných periferních tkání dospělých jedinců. Výhodou je, v porovnání s jinými kmenovými buňkami, jejich dobrá dostupnost, snadná expanze a možnost autologního použití. MSC byly v posledních 15 letech studovány v experimentálním míšním poranění zejména u hlodavců se slibnými výsledky. Existuje několik mechanizmů, jakými působí MSC na míšní lézi. Především to je remyelinizace demyelinizovaných vláken, podpora pučení axonů (sprouting), angiogeneze, imunosupresivní efekt či sekrece neurotrofních faktorů, které mohou vést k funkčnímu zlepšení. Tyto slibné výsledky urychlily zahájení klinických studií u pacientů s poraněním míchy. Klinické studie fáze I/II ukázaly, že se jedná o bezpečnou metodu, avšak funkční průkaz vyžaduje další klinické studie. Ukazuje se, že MSC bude třeba kombinovat s jinými metodami, jako je přemostění léze, enzymatické štěpení jizvy a blokátory inhibičních faktorů. Tato práce přináší přehledný souhrn o aplikaci MSC u míšního poranění v experimentu i klinice., The use of mesenchymal stem cells (MSC) represents an experimental therapeutic modality in the treatment of spinal cord injury. MSC can be harvested from the bone marrow, fat tissue and other peripheral tissues from adult individuals. Compared to other types of stem cells, MSC are easy to access and expand and they can be used in autologous settings. Over the last 15 years, MSC have been widely studied in experimental spinal cord injury, especially in rodents, with promising results. MSC support remyelination of demyelinated axons, axonal sprouting, angiogenesis, have immunosuppressive effect and secrete neurotrophic factors that may led to functional improvement. These promising results led to launching of clinical studies in patients with spinal cord injury. Phase I/II clinical studies showed that the use of MSC represent a safe method. However, functional effect needs to be proved in further clinical studies. Data suggest that MSC will need to be combined with other methods, such as lesion bridging, scar tissue breakdown and blocking of inhibitory molecules. This paper provides an overview of the use of MSC in experimental and clinical SCI., and A. Hejčl, P. Jendelová, M. Sameš, E. Syková
Poranění míchy není v současném stavu poznání v klinické praxi stále léčitelné. Standardní péče se tak soustředí na včasnou dekompresi míchy, stabilizaci poraněné páteře a prevenci sekundárního míšního poranění. Na druhou stranu se v experimentální oblasti rozvíjí velké množství nových terapeutických postupů. Některé z nich prokázaly částečný funkční a morfologický efekt u laboratorních zvířat. V posledních 20 letech pak byly tyto experimentální postupy aplikovány i v klinických studiích, zatím však bez jednoznačných výsledků. V této práci poskytujeme souhrn současného stavu klinické a především experimentální terapie míšního poranění., Spinal cord injuries still remain incurable in current clinical practice. Standard therapy focuses on early decompression and stabilization of the injured spine together with prevention of a secondary injury. On the other hand, several experimental therapies are being developed in laboratories. Some of these showed partial functional and morphological effect in laboratory animals. Over the last 20 years, some of the experimental therapies have been applied in clinical studies but did not provide unambiguous results. In the present paper, we provide an overview of current clinical and experimental therapies of spinal cord injuries. Key words: spinal cord injury – stem cells – biomaterials – regeneration – experimental treatment The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers., and A. Hejčl, P. Jendelová, M. Sameš, E. Syková
Huntingtonova nemoc (HN) je autozomálně dominantní neurodegenerativní onemocnění charakterizované poškozením volních a mimovolních pohybů, poruchami chování a zhoršením kognitivních funkcí. Společně s hlavními motorickými příznaky byly poruchy hlasu a řeči pozorovány u většiny pacientů s HN. Zvířecí prasečí model je často používán pro výzkum v preklinických studiích. I přes zjevné rozdíly v anatomii artikulačních orgánů mezi prasaty a lidmi lze očekávat stejné trendy u patofyziologických mechanizmů s ohledem na chrochtání i lidskou fonaci. Hlavním cílem této studie bylo proto navržení vhodného experimentu, který umožní získání dostatečně dlouhého záznamu chrochtání od co největšího počtu prasátek. Dalším cílem studie bylo zrealizovaní výsledné verze experimentu na celé databázi a vyhodnocení množství a kvality získaných nahrávek. Databáze použitá pro studii zahrnovala 17 HN transgenních miniprasátek a 16 zdravých sourozenců ze stejných vrhů. Testované varianty experimentu, provedené na části databáze zahrnující čtyři prasnice, byly rozděleni do čtyř podskupin: (a) pozitivní – krmení, (b) pozitivní – zvuková stimulace, (c) negativní – bránění v pohybu, (d) negativní – nepříjemné doteky. Hodnocení kvality získaných nahrávek bylo provedeno s pomocí audio softwaru, ve kterém bylo izolováno čisté prasečí chrochtání a všechny akustické artefakty vymazány. Nejlepších výsledků bylo dosaženo s použitím experimentu při kterém: (i) je záznamové zařízení upevněno na tělo prasátka, (ii) prasátko je ponecháno několik minut o samotě v místnosti, aby se uklidnilo a (iii) osoba vstoupí do místnosti a snaží se nabízet prasátku krmivo zatímco před ním couvá. V důsledku tohoto jednání prasátko následuje osobu s krmením, což je doprovázeno chrochtáním. Dostatečně dlouhé (20 chrochtnutí a více) a čisté nahrávky byly získány od 24 z 33 prasátek (73 %). Závěrem lze tedy říci, že experiment je proveditelný. Klíčová slova: Huntingtonova nemoc – chrochtání – transgenní model miniprasat – animální modely – poruchy hlasu a řeči Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy. Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů., Huntington’s disease (HD) is an autosomal-dominant neurodegenerative disorder characterized by the impairment of voluntary and involuntary movements, behavioral disorders and cognitive decline. Besides the main motor symptoms, voice and speech disorders have been documented in a large majority of patients with HD. The animal model of pigs is often used in preclinical studies. Although there are obvious differences in the anatomy of the articulation organs between pigs and humans, the same trends in pathophysiological mechanisms can be expected in both grunting and human phonation. The main aim of the study was therefore to design a suitable experiment that would allow for acquisition of a sufficiently long recording of grunting from as many pigs as possible. The second goal was to perform the final version of the experiment in all available pigs and to evaluate the amount and quality of the acquired recordings. The database consists of 17 HD transgenic minipigs and 16 healthy siblings. Tested variants of the experiment, performed on subgroup of four sows, were divided into four subgroups: (a) positive – feeding, (b) positive – sound stimulation, (c) negative – hindering in movement, (d) negative – unpleasant touch. The evaluation of the quality of the elicited recording was performed using audio software where pure pig grunting was selected and all acoustic artefacts deleted. The best results were reached using the experiment in which: (i) a recording device is put on the pig’s body, (ii) the pig is left alone for few minutes in the pen in order to calm down, and (iii) a person enters the room and tries to offer the pig food while walking backwards. As a result, the pig follows the person and grunts. Sufficiently long (20 single grunts or more) and clear recordings were received from 24 out of 33 pigs (73%). The realisation of the experiment is therefore possible. Key words: Huntington’s disease – grunting – transgenic pigs – animal models – voice and speech disorders The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers., and T. Tykalova, J. Hlavnicka, M. Macakova, M. Baxa, R. Cmejla, J. Motlik, J. Klempir, J. Rusz
Pohybová inaktivita je průkazně spojena s manifestací chronických, kvalitu a prognózu života člověka významně negativně modifikujících onemocnění. Benefity pohybové aktivity zprostředkovává jistě mnoho více či méně provázaných patofyziologických mechanizmů, které dosud nebyly ve své složitosti zcela prozkoumány. Koncem 20. století se podařilo prokázat, že pracující příčně pruhovaný sval skutečně reguluje metabolickou a fyziologickou odezvu v ostatních orgánech. Jedná o několik stovek substancí, které mají autokrinní, parakrinní a endokrinní účinek. Tyto proteiny a peptidy, jsou-li vylučovány do krevního oběhu, ovlivňují významným způsobem metabolizmus vzdálených orgánů. Byly klasifikovány jako „myokiny“ (cytokiny produkované myocyty). Mezi identifikované myokiny lze zařadit např.: interleukiny – IL4, IL6, IL7, IL15, myostatin, LIF (leucemia inhibitory factor), BDNF (brain-derived neurotropic factor), IGF1 (insulin-like growth factor), FGF2 (fibroblastový růstový faktor 2), FGF21, FSTL1 (folistatin-related protein 1), irisin, EPO (erytropoetin) a BAIBA (β-aminoisobutyric acid). Myokiny mají v lidském organizmu v prvé řadě imunoregulační roli. Další významnou úlohou myokinů je, shodou okolností rovněž v interakci s tukovou tkání, regulace energetické homeostázy. Ovlivňují také růst svalových vláken a jejich regeneraci, stimulují angiogenezi, uplatňují se v regulaci metabolizmu glukózy a mají prokázaný efekt na lipidy. S ohledem na svoji rozmanitou funkci představují myokiny do budoucna terapeutický cíl v léčbě poruch svalového růstu regenerace a také obezity. Další recentní výzkum směřuje k odhalení tzv. myokinové rezistence jako rezultátu dlouhodobé svalové inaktivity a její asociaci s chronickým subklinickým zánětem., Physical inactivity is demonstrably related to the manifestation of chronic diseases which significantly modify the quality and prognosis of life in a negative way. The benefits of exercise are surely mediated by many pathophysiological mechanisms interrelated in varying degrees, which have not yet been fully examined in their complexity. In the late 20th century it was positively proven that a working striated muscle really regulates the metabolic and physiological response in the other organs. These involve several hundred substances with autocrine, paracrine and endocrine effects. These proteins and peptides, if released into the blood stream, substantially affect the metabolism of distant organs. They were classified as “myokines“ (cytokines produced by myocytes). The identified myokines include e.g. IL4, IL6, IL7, IL15, myostatin, LIF (leukemia inhibitory factor), BDNF (brain-derived neurotrophic factor), IGF1 (insulin-like growth factor), FGF2 (fibroblast growth factor 2), FGF21, FSTL1 (follistatin-related protein 1), irisin, EPO (erythropoetin) and BAIBA (β-aminoisobutyric acid). Myokines have first of all an immunoregulatory role in the human body. Another important effect of myokines is, coincidentally also in the interaction with adipose tissue, the regulation of energy homeostasis. They also affect the growth of muscle fibres and their regeneration, stimulate angiogenesis, they are involved in the regulation of glucose metabolism and have a proven effect on lipids. Considering their diverse function, myokines present a prospective therapeutic goal in the treatment of disorders of muscle growth and regeneration as well as obesity. Another recent research moves toward uncovering of the “myokine resistance” as a result of long-term muscle inactivity and its association with chronic subclinical inflammation., and Zuzana Stránská, Štěpán Svačina
The aim of this study project was to prepare our own method of porcine oesophageal manometry. Ten mature experimental pigs entered the study. Conventional water-perfused system was decided for manometry. Porcine resting and relaxed pressures of the lower oesophageal sphincter are fully comparable with healthy human subjects. Evocable swallowing is doable and oesophageal peristalsis is quantifiable. Basic manometric parameters were different in male and female animals. Oesophageal manometry in experimental pigs is feasible. Porcine oesophageal manometry will be usable for preclinical studies in future. and I. Tachecí, V. Radochová, J. Květina, S. Rejchrt, M. Kopáčová, J. Bureš
Cíl studie: Zhodnotit regeneraci jater po částečné hepatektomii (PH) u potkanů se steatózou navozenou podáním diety obohacené o cholesterol a zhodnotit roli inzulinu a leptinu v procesu regenerace. Materiál a metody: V experimentu byli užiti standardní laboratorní potkani kmene Wistar (W) a potkani PHHC (Pražský hereditární hypercholesterolemický potkan). Potkani byli rozděleni do 4 skupin a živeni dietami 29 dní ad libitum. standardní laboratorní dietou (SLD) a dietou SLD obohacenou o 4 % cholesterolu. Částečná hepatektomie (PH) (68 %) byla provedena 28. den. Jaterní syntéza DNA po částečné hepatektomii (specifická aktivita DNA) byla stanovena na Beckman Coulter analyzer LS 6000 LL, USA. Stanovení koncentrace leptinu a inzulinu bylo provedeno s využitím kitů DRG, Marburg, Germany (Rat Leptin and Insulin RIA kit). Koncentrace sérové glukózy (mmol/l) byly stanoveny systémem Modular Roche, Basel, Švýcarsko. Výsledky byly statisticky zpracovány softwarem SigmaStat 3.1, Jandel Scientific, San Rafael, CA, USA. Výsledky a závěr: Podávání diety obohacené o cholesterol vedlo k supresi jaterní regenerace v porovnání s kontrolní skupinou, která dostávala standardní laboratorní dietu. Změny v koncentraci leptinu a inzulinu v séru u potkanů živených dietou obohacenou o cholesterol vedly ke změnám v metabolismu a k ovlivnění jaterní regenerace., Objective: Aim of our study was to show how different diets changed liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Methods: Male Wistar (W) and Prague Hereditary Hypercholesterolemic rats (PHHC) were divided into groups and fed by different diets ad libitum for 29 days: standard laboratory diet and diet with addition of 4% cholesterol. Two third partial hepatectomy (PH) was then performed. Liver DNA synthesis was estimated by Beckman Coulter analyzer (Beckman, USA). Serum glucose (mmol/l, Modular Roche), leptin and insulin (ng/l, EIA, DRG, Marburg, Germany) were estimated before and after PH. Statistics: t-test (mean ± SEM) was performed using SigmaStat software (Jandel Scientific, USA). Results and Conclusions: There was missing interplay between leptin and insulin with adequate activation of glucose and lipids metabolisms to initiation of liver regeneration in rats with CHOL diet., Lenka Pavlíková, Pavel Živný, Helena Živná, Petra Mocková, Vladimír Palička, and Lit.: 5
Sledovali jsme vliv nedostatku železa na nástup jaterní regenerace a respiratorní vzplanutí polymorfonukleárů (RB-PMN). Wistar potkani, samci (M), samice (F) měli jeden krevní odběr v 9. týdnu, skupina samců (M-w) a skupina samic (F-w) měly devět krevních odběrů (jednou týdně). Potkani byli usmrceni v 10. týdnu 18 hodin po částečné hepatektomii (PH), 1 hodinu po aplikaci 3H-thymidinu i. v. V krvi jsme stanovili krevní obraz a respiratorní vzplanutí, v séru hepcidin, estradiol, železo, vazebnou kapacitu pro železo, obsah železa v játrech. Syntéza jaterních DNA byla vyšší u skupin M-w a F-w vs skupiny M a F (p = 0,05). Hepcidin po PH klesá u samců i samic (p = 0,001) a u skupiny F-w (p = 0,05), ale ne u skupiny M-w. Vlivem krevních odběrů bylo zvýšeno spontánní RB (p < 0,05), stimulované RB pouze u samic (p < 0,01). Stimulované RB bylo nižší u samců M-w než u M (p < 0,01). Sérové železo bylo nižší u samců než u samic. Potkani s krevními odběry měli vyšší železo a jeho saturaci než potkani bez odběrů. TIBC klesla po PH (p < 0,001), méně u skupiny M-w (p < 0,05). Jaterní zásoby železa klesly u samců, méně u samic. Samice měly větší jaterní zásoby a snáze je mobilizovaly. Hepcidin nebyl významný při tomto procesu. Předpokládáme, že hepcidin chrání aktivitu PMN u potkanů skupiny M-w., We studied the influence of iron deficiency on initiation of liver regeneration and respiratory burst of PMN (RB). Wistar rats, control males (M) and females (F) had blood withdrawal in 9th week, experimental males (M-w) and females (F-w) had nine blood withdrawals. Rats were sacrificed in 10th week 18 h after 67% hepatectomy (PH), one h after 3H-thymidin application. We determined erythrocyte and leukocyte count, RB, serum hepcidin, estradiol, iron, iron binding capacity (TIBC) and liver iron stores. Liver DNA synthesis in M-w and F-w increased versus M and F (p = 0.05). Hepcidin after PH decreased in M, F (p = 0.001) and F-w (p = 0.05), but not in M-w. Blood withdrawals increased spontaneous RB (p < 0.05), stimulated RB only at females (p < 0.01). Stimulated RB was lower in M-w then in M (p < 0.01). Serum iron was lower in males than in females. Rats with withdrawals had higher iron and iron protein saturation then rats without withdrawals. TIBC decreased after PH (p < 0.001), less at M-w (p < 0.05). Iron stores in liver decreased in M, less in F. Females had higher and easier mobilized liver iron store. Hepcidin was not important at this point. We assumed that hepcidin protects PMN activity at M-w., Helena Živná, Pavel Živný, Doris Vokurková, Vladimír Palička, and Lit.: 29
Zvířecí modely představují klíčový nástroj pro studium Huntingtonovy nemoci (HN). V posledním desetiletí byla snaha vytvářet velké zvířecí modely této choroby z důvodu zlepšení znalostí o patologických změnách v mozku, který se co nejvíce podobá lidskému. Transgenní miniprase exprimující N‑terminální část lidského mutovaného huntingtinu se 124 CAG/CAA repeticemi se zdá být velmi nadějným modelem pro studium HN. Jelikož předchozí charakterizace tohoto modelu prokázala rozličné fenotypy postihující subcelulární, buněčnou stejně tak i orgánově‑systémovou úroveň. Cílem této studie bylo detekovat a analyzovat patologický vzorec ve fyzické aktivitě transgenních (TgHD) kanců ve věku 3 let pomocí telemetrie. Do experimentu bylo zařazeno pět TgHD a pro srovnání pět netransgenních (WT) kanců. Fyzická aktivita byla u kanců měřena pomocí telemetrického systému rodentPACK2, přičemž transmiter byl umístěn do límce na krku. Na základě analýzy bylo zjištěno signifikantní snížení totálního zrychlení reprezentujícího fyzickou aktivitu u TgHD kanců mezi 4:40 a 5:30 ráno (po nočním spánku – před ranním krmením) v porovnání s WT jedinci, které může být vysvětleno narušeným energetickým metabolizmem. Telemetrická analýza bude jistě hrát v budoucnosti významnou roli ve studii fyzické aktivity a biopotenciálů důležitých pro podrobnější charakterizaci preklinické a klinické fázi HN u velkých zvířecích modelů. Klíčová slova: Huntingtonova nemoc – miniprase – telemetrie – límec – fyzická aktivita – akcelerace Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy. Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů., Animal models represent a key tool for Huntington’s disease (HD) research. During the last decade large animal models of HD have been established to improve knowledge of HD under large brain conditions. Transgenic minipig expressing N‑terminal part of human huntingtin with 124 CAG/CAA repeats seems to be very promising HD model. Its previous characterization has shown various phenotypes affecting subcellular, cellular as well as organ systems level. The goal of this study was to detect and analyze a pathological pattern in physical activity of transgenic (TgHD) boars at the age of three years using telemetry approach. Into the study we have included five TgHD and five wild type (WT) animals for comparison. The physical activity was measured by the telemetric system rodentPACK2 whereas transmitter was placed into the collar. The analysis have shown significant decrease of total acceleration representing physical activity in TgHD boars between 4:40 and 5:30 a. m. (after night sleep – before morning feeding) in comparison with WT ones which could be explained with disturbed energy metabolism. Telemetry approach will play an important role in the study of physical activity and biopotentials essential for deeper characterization of large animal HD models in their preclinical and clinical phase., and M. Pokorný, S. Juhas, J. Juhásová, J. Klíma, J. Motlik, J. Klempir, J. Havlík