2017. december: jegyzet, orvostudomány, portré, Nemzeti Agykutatási Program, tudomány, egyetem, fizika, fenntarthatóság, zöldkörnyezet, genomika, bioinformatika, it, neutronkutatás, anyagtudomány, innováció, atomenergia, gépipar, elektronika, startup, energiagazdálkodás, biztonságtechnika

Vízicsigák szerepe az agykutatásban

A nyílt vizeinkben található gyógyszermaradványok és rovarölő szerek hatnak-e a vízicsigák és a halak szaporodásbiológiájára, illetve milyen változást okoznak a viselkedésükben? Pirger Zsolt neurobiológus, az MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézetében munkacsoportjával erre a kérdésre kereste a választ.


A Nemzeti Agykutatási Program, a NAP támogatásával végezték ezeket a kutatásokat. Mivel foglalkoztak kiemelten?

− Ez elsősorban egy gerinctelen szervezeteken, főleg vízicsigákon végzett alapkutatás volt. Gyakorlatilag a NAP pályázat támogatása hozott haza Angliából, hogy folytassam azt a kutatást, amelyet a kilencvenéves Balatoni Limnológiai Intézetben – a gerinctelen neurobiológia egyik fellegvárában – már nagyon régen elkezdtek. Tihanyban az idegrendszeri eredetű neurodegeneratív betegségek olyan alapkutatásokra épülő vizsgálati szemléletét sikerült meg­valósítanunk, amit az országban máshol eddig még nem.

Felnőtt (három hónapos) nagy mocsári csiga (Lymnaea stagnalis). Viszonylag gyakori puhatestű a Balaton és a Zala folyó vízgyűjtő területén.
Mi volt a kutatás célja, és miért éppen a vízicsigára esett a választásuk?

− A gyógyszermaradványok (hormonok), valamint peszticidek által kiváltott neurális válaszokat vizsgáltuk molekuláris, sejt- és viselkedési szinteken, elsősorban gerinctelen és részben gerinces vízi szervezetekben. Azért esett a választásunk a vízicsigára, mert idegrendszeri sajátosságaiból adódóan – kisebb számú, de jóval nagyobb, pigmentált idegsejtek – számos kérdésre sokkal egyszerűbben tudtunk válaszolni. Segítette a munkánkat, hogy pontosan ismertük azokat a neuronhálózatokat az állatban, amelyek például a táplálkozásért, mozgásért, légzésért, szívműködésért vagy a szaporodásért felelnek.

26 százalékos fejlettségi állapotban lévő Lymnaea embrió át­nézeti képe. Totálpreparátum, kék: Hoechst® 33342 magfestés, zöld: B-Myb sejtciklus-szabályozó transzkripciós faktor, piros: phalloidin.
A kutatás fő témája tehát az endokrin rendszert károsító anyagok és a hatásuk volt.

− A NAP pályázatom alapvetően arról szólt, hogy a Balaton és a Zala folyó vízrendszerében kimutatható humán eredetű gyógyszermaradványoknak van-e valamilyen hatásuk ezekre az alacsonyabb rendű vízi szervezetekre. Sok időt kellett arra fordítanunk, hogy információt szerezzünk a szennyező anyagokról, mert erről semmilyen adat nem állt rendelkezésre. Az első években „lendületes” munka folyt annak kiderítésére, hogy megjelennek-e a vízben például humán eredetű fogamzásgátlók, és ha igen, akkor milyen koncentrációban. Érdekesebbé tette a témát, hogy a kutatásnak egy olyan aspektusát adhatjuk meg, amit előttünk más még nem. Milyen idegrendszeri hatásuk van ezeknek a hormonoknak? – tettük fel a kérdést, miután kimutattuk, hogy mely szennyező anya­gokról van szó, valamint azt, hogy literenként körülbelül 10 nanogramm koncentrációban vannak jelen a vízben.

A nemzetközi szennyezési adatokhoz képest ez jobb vagy rosszabb?

− Ez az érték megfelel a nemzetközi szennyezési adatoknak, sem nem jobb, sem nem rosszabb a helyzet nálunk. A szennyvíztisztítási technológiák hasonlóak külföldön és itthon, de sajnos nincsenek összhangban az ipar és a biotechnológia fejlődésével. Ez az oka annak, hogy az új, szintetikus molekulákat nem képesek kiszűrni, így azok – anyagtól függően – 30-70 százalékban visszajutnak a tisztított szennyvízzel a természetbe.

Azonosított PeD, Pl és CA motoneuronok és azok arborizációja a Lymnaea központi idegrendszerében. Retrográd nikkel-lizin töltés, rubeánsav intenzifikálás után.
Milyen vizsgálati módszereket alkalmaztak, és milyen eredményeket értek el?

− Kontrollált laborkísérleteket végeztünk ezekkel a hormonokkal, és azt tapasztaltuk, hogy nagyon megváltozik például a csigák táplálkozási magatartása, és próbálnak elmenekülni ebből a környezetből. Miután láttuk, hogy a felnőtt állatok viselkedési mintázatai megváltoztak, neuronhálózati szinten folytattuk a kutatást, és kulcsneuronokon végeztünk elektrofiziológiai meg biokémiai vizsgálatokat. Sikerült kimutatnunk például, hogy ezekben a neu­ronokban változik az elektromos tulajdonság, tüzelési mintázat. Mindez hozzájárul ahhoz, hogy rendszerszinten megváltozzanak az élőlény viselkedési mintázatai. A vizsgálati eredményünk abból a szempontból is érdekes, hogy bennünket, embereket is érint a hormonszennyezés, a férfiaknál csökken például az ivarsejtek száma. Ugyanezt mutattuk ki a vízicsigákon is. Halakon is elvégeztük a teszteket, és azt tapasztaltuk, ahogy nő a hormonkoncentráció, úgy csökken az ivarsejtek száma és a peték kikelési rátája.

6-carboxyfluoresceinnel intracellulárisan töltött táplálkozási motoneuronok (B1-4 sejtek) a Lymnaea pofadúcában.

A NAP pályázat másik fontos témája volt egy rovarölő szer, a rotenon hatásainak kutatása. Megállapítottuk, hogy ez a szer Parkinson-kórra jellemző tüneteket idéz elő a vízicsigákban. Gya­kor­latilag létrehoztunk egy Parkinson-modellt, ezáltal egy telje­sen más oldalról tudtuk vizsgálni ezt a neurodegeneratív betegséget. A Pécsi Tudományegyetem Anatómiai Intézetével pár­huzamosan folytak nálunk a vízicsiga-, náluk a patkánykísérletek. A vizsgálatok elvégzése után azt tapasztaltuk, hogy ugyanazok a molekuláris rendszerek, enzimmechanizmusok sérültek a rágcsálókban, mint a csigákban. A sejten belül, egészen a fehérjék szintjéig folytattuk a kutatást. Az evolúciós távolság ellenére ugyanazok a mechanizmusok zajlottak le a csigában és a patkány­ban. Egy vízicsiga sejtszinten teljesen ugyanúgy viselkedik egy ilyen kórképben, mint egy patkány. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy az evolúciósan kódolt neurodegeneratív betegségek bizonyos szintig vizsgálhatók akár a sokkal kisebb anyagi ráfordítást igénylő vízicsigákon is.

Infrastrukturális fejlesztésekre is volt lehetőségük a program során?

− A NAP támogatásával kiépítettünk Tihanyban egy korszerű la­bo­ratóriumot a már meglévő szövettani, elektrofiziológiai laborok mellett. A feltételek adottak tehát ahhoz, hogy egy olyan neuroanalitikai vonalat folytassunk, amely egyedülálló a maga nemében. Új technológiát kezdtünk el alkalmazni, összekapcsoltunk egy HPLC-MS analitikai rendszert egy elektrofiziológiai mérőállással, ennek köszönhetően ismeretlen eredetű hatóanyagoknak egyszerre tudjuk meghatározni a típusát és megmérni a mennyisé­gét. Valamint ezzel egy időben azonosított idegsejteken vizsgáltuk ezeknek az anyagoknak a fiziológiai, élettani hatását. Úgy gondoljuk, hogy ebben a technológiában nagy lehetőségek rejlenek.

Komplex neuroanalitikai laboregység. Balról jobbra: elektrofiziológiai mérőállás, tömegspektrométer, HPLC automata.
Lehetőséget kaptak a munka folytatására a NAP 2-ben is?

− Igen, sikerült a NAP 2 program támogatását elnyernünk, ami a tihanyi intézetben eddig elvégzett munkánk elismerését jelenti.•

 
2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka