Agyi keringés és metabolizmus kutatócsoport

Kutatási terület:
A munkacsoport az agyi vérkeringés szabályozás törvényszerűségeit kutatja állatkísérletes modellek segítségével.

A folyamatos, háborítatlan vérellátás az agy optimális működéséhez elengedhetetlen. Az agy a teljes testömeg 2%-át adja, míg a szív által kipumpált vér 15%-a az agyba jut, és az agy részesedése a nyugalmi oxigénfelhasználásból 20%. Ezek az adatok is jól szemléltetik, hogy az agyi vérellátás csökkenése, vagy bármilyen rövid időre történő megszűnése komoly következményekkel jár az idegszövet működésére. Kísérletes munkánk célja annak megértése, hogy az agyérbetegségek milyen mechanizmusok útján károsítják az agyszövetet. Vizsgáljuk továbbá azokat a sejtszintű folyamatokat, amelyek az agyi mikrokeringést lokálisan az idegsejtek működéséhez hangolják.

Az agyérbetegségek kedveznek az agykérgi kúszó depolarizáció előfordulásának. Az agykérgi kúszó depolarizáció a sejtek ionháztartásának átmeneti felborulása, mely az agyi szürkeállományban önmagát gerjesztve tovaterjed. Ezt a jelenséget az agyi metabolizmus felborulásának indikátoraként és előidézőjeként tartják számon agyi iszkémiás inzultusokat és zárt koponyasérülést követően. Az elmúlt években kifejlesztettünk egy modern, több komponensű képalkotó eljárást, amely lehetővé teszi az agykérgi kúszó depolarizáció és a hozzá kapcsolódó metabolikus és vérátáramlási válaszok vizsgálatát kísérleti körülmények között. Célkitűzésünk, hogy megismerjük a kúszó depolarizációk aktiválta jelátviteli útvonalakat, és hogy jellemezzük az agyi iszkémiában megjelenő kúszó depolarizációk tulajdonságait az idős kor függvényében. A téma korszerű és időszerű, hiszen az agyérbetegségek zömében az idősödő korosztályt érintik.

A tudományterületen még számos kérdés vár megválaszolásra; jelenleg futó projektjeink révén azon dolgozunk, hogy megértsük az agykérgi kúszó depolarizációk hátterében működő, a szöveti vérátáramlást szabályozó mechanizmusokat. Ezek ismeretében kutatásaink klinikailag is hasznosulhatnak, hiszen a depolarizációs hullámok kialakulásának megakadályozása eredményt hozhat az ischemiás agysérülésen átesett betegek sikeresebb felépülésében.

Vezető kutatók:
Prof. Dr. Bari Ferenc, egyetemi tanár
Dr. Farkas Eszter, egyetemi docens

Kutatók:
Dr. Lückl János
Dr. Makra Péter
Dr. Menyhárt Ákos
Dr. Szabó Írsiz
Dr. V. Kecskés Szilvia
Dr. Zölei-Szénási Dániel
Ivánkovitsné Kiss Orsolya

PhD hallgatók:
Frank Rita
Dr. M.Tóth Orsolya
Dr. Tóth Réka
Törteli Anna

TDK hallgatók:
Bálint Armand (ÁOK VI. év)
Gréczi Bence (TTIK biológia BSc III. év)
Szarvas Péter Archibald (ÁOK IV. év)
Sarah Berger (ÁOK IV. év)
Sarah Samardzic (ÁOK IV. év)

Kutatóhely:
SZTE Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet, Agyi keringés kutatólaborok (Kis Oktatási Épület, alagsor 1., 3., 4., 5., laboratórium)
6720 Szeged, Korányi fasor 9.

Főbb együttműködő hazai intézmények:
  - MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet, Lendület Neuroimmunológia Kutatócsoport (Dr. Dénes Ádám)
  - MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biofizika Intézet, Molekuláris Neurobiológia Kutatóegység, A Vér-Agy Gát Élettana és Kórélettana Kutatócsoport (Dr. Krizbai István)
  - PTE ÁOK Idegsebészeti Klinika (Dr. Tóth Péter József)
  - SZTE ÁOK Élettani Intézet, Kísérletes Neonatológia Kutatócsoport (Dr. Domoki Ferenc)
  - SZTE ÁOK Neurológiai Klinika (Dr. Kincses Zsigmond Tamás)

Főbb együttműködő külföldi intézmények:
- Prof. Dr. David W. Busija; Department of Pharmacology SL83, Tulane University School of Medicine, 1430 Tulane Avenue, New Orleans, LA 70112, USA
- Dr. Zoltan Ungvari; Reynolds Oklahoma Center on Aging, Department of Geriatric Medicine, University of Oklahoma Health Sciences Center, 975 NE 10th Street, BRC-1315, Oklahoma City, OK, 73104, USA
- Dr. Stephane Marinesco, AniRA-Neurochem technological platform, Centre de Recherches en Neurosciences de Lyon (CRNL), Faculté de médecine, Lyon, France
- Prof. Jens P. Dreier, Center for Stroke Research Berlin, Department of Neurology, Department of Experimental Neurology, Berlin, Germany

A kutatáshoz rendelkezésre álló források:
  - GINOP-2.3.2-15-2016-00006 (Új molekuláris mechanizmusok, diagnosztikus és terápiás célpontok metabolikus és kardiovaszkuláris kórképekben, koordinátor: Prof. Fésűs László, altémavezető kutató: Dr. Farkas Eszter), 2016-2021.
  - GINOP-2.3.2-15- 2016-00048 (Életet veszélyeztető akut megbetegedések súlyossági és halálozási mutatóinak javítása transzlációs orvostudományi megközelítésben – STAY ALIVE, koordinátor: Prof. Hegyi Péter, altémavezető kutatók: Dr. Farkas Eszter és Prof. Dr. Bari Ferenc), 2017-2021.
  - GINOP-GINOP-2.3.2-15-2016-00060 (Új gyógyszer hatóanyagok és célba juttatásuk új hordozórendszerekkel, koordinátor: Prof. Janáky Tamás, altémavezető kutatók: Dr. Farkas Eszter és Prof. Dr. Bari Ferenc), 2017-2021.
  - EFOP-3.6.1-16- 2016-00008 (Intelligens élettudományi technológiák, módszertanok, alkalmazások fejlesztése és innovatív folyamatok, szolgáltatások kialakítása a szegedi tudásbázisra építve, altémavezető kutató: Dr. Farkas Eszter), 2017-2021.
  - Kutatási OTKA pályázat K134377, Az asztrocita duzzadás és térfogat-szabályozás központi szerepe az agyi iszkémiás sérülések kialakulásában,témavezető: Dr. Farkas Eszter, 2020-2024.
  - Kutatási OTKA pályázat K134334, Hatékony nimodipin terápia az ischemiás agykárosodások mérséklésére nanopartikulumok alkalmazásával; témavezető: Prof. Dr. Bari Ferenc, 2020-2024.

A munkacsoport válogatott közleményei az elmúlt 5 évben:

M. Tóth, O., Menyhárt, Á., Frank, R., Hantosi, D., Farkas, E., Bari, F. (2020) Tissue acidosis associated with ischemic stroke to guide neuroprotective drug delivery. Biology (Basel).  9(12), 460.

Varga, D.P, Szabó, Í., Varga, V.É., Menhyárt, Á., M. Tóth, O., Kozma, M., Bálint, A.R., Krizbai, I.A., Bari, F., Farkas, E. (2020) The antagonism of prostaglandin FP receptors inhibits the evolution of spreading depolarization in an experimental model of global forebrain ischemia. Neurobiol. Dis. 137, 104780.

Varga, D.P., Menyhárt, Á., Pósfai, B., Császár, E., Lénárt, N., Cserép, C., Orsolits, B., Martinecz, B., Szlepák, T., Bari, F., Farkas, E., Dénes Á. (2020) Microglia alter the threshold of spreading depolarization and related potassium uptake in the mouse brain. J. Cereb. Blood Flow Metab. 27, 271678X19900097.

M. Tóth, O., Menyhárt, Á., Varga, V.É., Hantosi, D., Ivánkovits-Kiss, O., Varga, D.P., Szabó, Í., Janovák, L., Dékány, I., Farkas, E., Bari, F. (2020) Chitosan nanoparticles release nimodipine in response to tissue acidosis to attenuate spreading depolarization evoked during forebrain ischemia. Neuropharmacology. 162, 107850.

Bálint, A.R., Puskás, T, Menyhárt, Á., Kozák, Á., Szenti, I., Kónya, Z., Marek, T., Bari, F., Farkas, E. (2019) Aging impairs cerebrovascular reactivity at preserved resting cerebral arteriolar tone and vascular density in the laboratory rat. Front. Aging Neurosci. 11, 301.

Szabó, Í., M.Tóth, O., Török, Z., Varga, D.P., Menyhárt, Á., Frank, R., Hantosi, D., Hunya, Á., Bari, F., Horváth, I., Vigh, L., Farkas, E. (2019) The impact of dihydropyridine derivatives on the cerebral blood flow response to somatosensory stimulation and spreading depolarization. Br. J. Pharmacol. 176(9), 1222-1234.

Hertelendy, P., Varga, D.P., Menyhárt, Á., Bari, F., Farkas, E. (2019) Susceptibility of the cerebral cortex to spreading depolarization in neurological disease states: The impact of aging. Neurochem. Int. 127:125-136.

Makra, P., Menyhárt, Á., Bari, F., Farkas, E. (2018) Spectral and multifractal signature of cortical spreading depolarisation in aged rats. Front. Physiol. 9:1512.

Menyhárt, Á., Farkas, A.E., Varga, D.P., Frank, R., Tóth, R., Bálint, A.R., Makra, P., Dreier, J.P., Bari, F., Krizbai, I.A., Farkas, E. (2018) Large-conductance Ca2+-activated potassium channels are potently involved in the inverse neurovascular response to spreading depolarization. Neurobiol. Dis. 119, 41 52.

Menyhárt, Á., Zölei-Szénási, D., Puskás, T., Makra, P., Bari, F., Farkas, E. (2017) Age or ischemia uncouples the blood flow response, tissue acidosis, and the direct current potential signature of spreading depolarization in the rat brain. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 313(2), H328-H337.

Menyhárt, Á., Zölei-Szénási, D., Puskás, T., Makra, P., M.Tóth, O., Szepes, B.É., Tóth, R., Ivánkovits-Kiss, O., Obrenovitch, T.P., Bari, F., Farkas, E. (2017) Spreading depolarization remarkably exacerbates ischemia-induced tissue acidosis in the young and aged rat brain. Sci Rep. 7(1), 1154.

Hertelendy P., Menyhárt Á., Makra P., Süle Z., Kiss T., Tóth G., Ivánkovits-Kiss, O., Bari, F., Farkas., E. (2017) Advancing age and ischemia elevate the electric threshold to elicit spreading depolarization in the cerebral cortex of young adult rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 37(5), 1763-1775.

Varga, D.P., Puskás, T., Menyhárt, Á., Hertelendy, P., Zölei-Szénási, D., Tóth, R., Ivánkovits-Kiss, O., Bari, F., Farkas, E. (2016) Contribution of prostanoid signaling to the evolution of spreading depolarization and the associated cerebral blood flow response. Sci Rep. 6:31402. doi: 10.1038/srep31402.