Zakład Neurochemii

Profil naukowy

  • O zakładzie
  • Pracownicy
Profil badawczy
Neurobiologiczne i molekularne aspekty:
  • bólu przewlekłego,
  • depresji,
  • uzależnienia,
  • neurodegeneracji,
  • neuroprotekcji
  • oraz mechanizmy działania terapii przeciwdepresyjnych i neuroprotekcyjnych.
Celem prowadzonych badań jest poznanie mechanizmów molekularnych regulujących procesy neuroplastyczne w układzie endogennych kanabinoidów (endokanabinoidów). System ten jest zaangażowany w kontrolę procesów motywacji, poszukiwania nagrody oraz odczuwania bólu. Interesującym kierunkiem badań jest łączenie doświadczeń́ bólowych z aktywnością̨ mezolimbicznego układu nagrody, jak również wskazanie mechanizmu uczenia jako kluczowego elementu utrzymujących się efektów silnego bólu. Zrozumienie roli endokanabinoidów w kontroli transmisji bólowej na poziomie układu nagrody wyznaczy nowe kierunki poszukiwań́ skutecznych leków analgetycznych. Możliwość poznania zaburzeń funkcji ośrodkowego układu nerwowego (OUN) w bólu przewlekłym w kontekście układu nagrody oraz mechanizmów uczenia pod wpływem aktywacji układu endokanabinoidowego obejmuje wartościowy warsztat technik badawczych stosowanych od wielu lat w Zakładzie Neurochemii.
Celem prac eksperymentalnych prowadzonych w dziedzinie neurofarmakologii i w Zakładzie Neurochemii jest próba znalezienia leków o większej terapeutycznej skuteczności niż obecnie stosowane, a także o możliwie niewielkim działaniu niepożądanym. W przypadku poszukiwania skuteczniejszej terapii choroby (depresji, uzależnienia, chorób neurodegeneracyjnych) których przyczyna nie jest dokładnie określona i brak jest wiarygodnych markerów znalezienie skutecznie i przyczynowo działających leków wymaga wcześniejszego poznania istotnych mechanizmów prowadzących do powstania choroby. Badania zmierzające do lepszego poznania przyczyn chorób oraz działania potencjalnych leków prowadzone są głównie w modelach zwierzęcych, które w znacznym stopniu przybliżają badaczowi możliwość poznania zaburzeń funkcji OUN mogących być przyczyną wystąpienia danej jednostki chorobowej. Depresja, uzależnienia od substancji psychoaktywnych, a także choroby neurodegeneracyjne (choroba Parkinsona, Alzheimera) są poważnym zagrożeniem dla funkcjonowania człowieka, ale pomimo intensywnych badań o niepoznanej do chwili obecnej etiologii. Diagnostyka tych schorzeń możliwa jest dopiero na późnym, nieodwracalnym etapie, a dostępne terapie objawowe mało skuteczne i obarczone niepożądanymi efektami ubocznymi. W Zakładzie Neurochemii bada się procesy prowadzące do zachowań depresyjnych, uzależnień oraz procesy neurotoksyczne z zastosowaniem wielu zwierzęcych modeli tych zaburzeń funkcji OUN. Przebieg procesów neurodegeneracyjnych oraz ocena przeciwdepresyjnego czy przeciwuzależnieniowego potencjału badanych substancji oceniana jest na trzech niezależnych poziomach: behawioralnym, biochemicznym i molekularnym. Poszukuje się markerów różnych stadiów choroby Parkinsona, mechanizmów molekularnych prowadzących do neurotoksyczności oraz depresji, a przede wszystkim nowych leków mogącym zapobiegać tym niekorzystnym mechanizmom w mózgu.
Ponadto, w Zakładzie prowadzone są badania, których celem jest opracowanie nowych metod leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów (osteoartrozy, OA) i towarzyszącym jej stanom bólowym. Badania skupiają się na określeniu znaczenia aktywności synowiocytów błony maziowej w bólu związanym z OA oraz badające wpływ mezenchymalnych komórek macierzystych na regenerację uszkodzeń tkankowych u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów.
Metody badawcze
  • behawioralne: automatyczny pomiar aktywności lokomotorycznej w aktometrach, obserwacje zachowania szczurów i myszy: test wolnego pola, test katalepsji, test wymuszonego pływania (FST), test zawieszenia za ogon jako modele zachowań pro i przeciwdepresyjnych, doświadczalne, zwierzęce modele bólu przewlekłego (neuropatycznego) i bólu związanego z osteoartrozą; testy oceniajace symptomy bólowe w bólu przewlekłym: test wrażliwości na bodziec dotykowy, wrażliwości stawu kolanowego na nacisk, test oceniający dystrybucję ciężaru ciała u zwierząt swobodnie poruszających się
  • operacje stereotaktyczne mózgu szczura
  • domózgowe podania związków
  • metody biochemiczne: oznaczanie poziomu amin biogennych i ich metabolitów, analiza szybkości metabolizmu w strukturach mózgu metodą HPLC z ED, oznaczanie stężenia pobudzających aminokwasów metodą kulometryczną HPLC z UV detekcją,
  • metody biochemiczne in vivo: mikrodializa struktur mózgu i oznaczanie zewnątrzkomórkowego stężenia neurotransmiterów i ich metabolitów
  • metody radioizotopowe: oznaczanie wypierania radioaktywnych ligandów z receptora, oznaczanie gęstości i powinowactwa receptorów (Bmax, Kd), wychwytu monoamin w skrawkach mózgu, aktywność enzymów
  • analiza ekspresji genów na poziomie mRNA:
    – izolacja i oczyszczanie RNA z materiału zwierzęcego i komórkowego
    – metoda qPCR (PCR w czasie rzeczywistym)
    – analiza wyników mikromacierzy mRNA
  • analiza ekspresji genów na poziomie białka:
    -ilościowe oznaczanie białka w materiale biologicznym techniką Western blot
    – przygotowanie materiału zwierzęcego do barwienia immunofluorescencyjnego (perfuzja, utrwalenie i sekcjonowanie tkanki)
    – jakościowe oznaczanie białka w materiale biologicznym metodą immunofluorescencji
  • badania in vitro:
    Prowadzenie pierwotnych hodowli komórkowych chondrocytów i osteoblastów
    Testy biochemiczne:
    – Test oceniający aktywację komórek (test Griessa)
    – Test oceniający żywotność komórek (test MTT)
    – Test oceniający proliferację komórek (test BrdU)
    – Test oceniający cytotoksyczność (test LDH)

Najważniejsze odkrycia w ciągu ostatnich 3 lat

Wykazanie i wypromowanie endogennej aminy 1-metylo-1,2,3,4-tetrahydroizochinoliny (1MeTIQ) jako substancji neuroprotekcyjnej o istotnym przeciwuzależnieniowym i przeciwdepresyjnym działaniu co skutkowało wprowadzeniem w 2015 roku 1MeTIQ do katalogu międzynarodowej firmy Sigma-Aldrich (nr kat. 4965-09-7) w oparciu o opublikowane przez nas na przestrzeni ostatnich lat wyniki badań.

Wykazanie wyższej skuteczności przeciwbólowej związku skierowanego na dwa cele molekularne (OMDM-198: hamującego aktywność FAAH i blokującego receptor TRPV1) w stosunku do substancji działających na jeden układ receptorowy, co może przyczynić się do powstania nowej, skuteczniejszej i powszechnie stosowanej terapii bólu przewlekłego (Malek i wsp., PAIN,2015).
Najważniejsze prace
  1. 1-Methyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline, an endogenous amine with unexpected mechanism of action: new vistas of therapeutic application. Neurotox. Res. 2014, 25:1-12
  2. Antidepressant–like effect of tetrahydroisoquinoline amines in the animal model of depressive disorder induced by repeated administration of a low dose of reserpine:behavioral and neurochemical studies in rat. Neurotox. Res. 2014, 26:85-98
  3. A multi-target approach for pain treatment: dual inhibition of fatty acid amide hydrolase and TRPV1 in a rat model of osteoarthritis. Pain. 2015 May;156(5):890-903

Współpraca z ośrodkami naukowymi krajowymi

  1. Prof. dr hab. Zbigniew Madeja oraz dr hab. Justyna Drukała, Zakład Biologii Komórki, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ
  2. Dr Piotr Duda, Laboratorium Mikrotomografii, Zakład Komputerowych Systemów Biomedycznych, Instytut Informatyki, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski
  3. Dr hab. Ewa Zuba-Surma, Laboratorium Biotechnologii Komórek Macierzystych, Zakład Biologii Komórki, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ
Współpraca z ośrodkami naukowymi zagranicznymi
  1. Prof. Vincenzo Di Marzo, Institute of Biomolecular Chemistry of the National Research Council (ICB-CNR), Pozzuoli, Neapol, Włochy/ Canada Research Excellence, Uniwersytet Laval, Quebeck, Kanada
  2. Prof. Stephen McMahon, Wolfson Centre For Age-Related Diseases, King’s College London, Wielka Brytania
  3. Prof. Roger G. Pertwee School of Medical Sciences Institute of Medical Sciences University of Aberdeen, Wielka Brytania
  4. Prof. Ganesh A. Thakur, Department of Pharmaceutical Sciences, School of Pharmacy, Bouvé College of Health Sciences, Northeastern University, Boston, Stany Zjednoczone
Katarzyna Starowicz-Bubak

prof. dr hab. Katarzyna Starowicz-Bubak

Kierownik zakładu

+48 12 6623206
pokój 117

Pracownicy zakładu

dr Karolina Noworyta

+48 12 6623233
pokój 116

dr inż. Katarzyna Popiołek-Barczyk

+48 12 6623203
pokój 115

dr hab. Agnieszka Wąsik

+48 12 6623243
pokój 116

dr Magdalena Białoń

+48 12 6623203
pokój 116

dr Żaneta Broniowska

+48 12 6623243
pokój 116

dr Marta Kędziora

+48 12 6623243
pokój 116

mgr inż. Mateusz Królewski

pokój 115

mgr inż. Magdalena Rak

+126623243

Edyta Kukiełka

+48 12 6623354
pokój 114

mgr Maciej Degutis

+48 12 6623203
pokój 115

Dokonania naukowe

  • Publikacje
  • Granty
  • Nagrody

Grant

Ocena terapeutycznego potencjału β-kariofilenu w zwierzęcym modelu schizofrenii - badania behawioralne i molekularne (2022/45/N/NZ7/04059)

Dr Magdalena Białoń

Grant

Krakowska Kawiarenka Neurobiologiczna

Dr Karolina Noworyta

Grant

Zaburzenia funkcji poznawczych w bólu przewlekłym – niedoceniane znaczenie CBD

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Nowa nadzieja dla chorych stawów: leczenie oparte na polimerach w celu nasilenia strategii regeneracyjnych u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową

Dr Marta Kędziora

Grant

Rola endokanabinoidów w mechanizmie kontroli motywacji wrażliwym na procesy zapalne

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Krakowska Kawiarenka Neurobiologiczna

Dr Karolina Noworyta

Grant

Farmakologiczna modulacja receptorów H3 i H4 histaminowych - nowa perspektywa w terapii bólu neuropatycznego

Dr inż. Katarzyna Popiołek - Barczyk

Grant

Opracowanie zoptymalizowanych metod leczenia uszkodzeń tkankowych w oparciu o innowacyjne kompozyty oraz mezenchymalne komórki macierzyste i ich pochodne u pacjentów z chorobami cywilizacyjnymi (akronim: BioMiStem)

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Znaczenie aktywności synowiocytów błony maziowej w bólu związanym z chorobą zwyrodnieniową stawów

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Określenie roli rdzeniowych receptorów waniloidowych i ich endogennych ligandów w farmakologii i terapii bólu neuropatycznego

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

The role of spinal TRPV1 vanilloid receptors in the analgesic effects of anandamide in a model of neuropathic pain

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Interakcja pomiędzy endokanabinoidami i endowaniloidami jako nowy cel terapeutyczny w bólu neuropatycznym

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Poszukiwanie farmakoterapii choroby zwyrodnieniowej stawów (OA): receptory TRPV1 i CB1 i ich endogenne ligandy jako nowe cele interwencji farmakologicznej”

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Grant

Rola obwodowych receptorów kanabinoidowych CB2 w terapii choroby zwyrodnieniowej stawów

Prof. dr hab. Katarzyna Starowicz - Bubak

Nagroda

Stypendium doktoranckie L'Oreal-UNESCO dla Kobiet i Nauki

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Philip A. Spiegel Trainee Award, IASP World Congress on Pain, 2022

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Pięciomiesięczne stypendium ufundowane przez Fundację Kościuszkowską: 2022/2023 Exchange Program to United States, na pobyt naukowy w Virginia Commonwealth University

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium Rządu Francuskiego na dwumiesięczny pobyt badawczy we Francji (SSHN) na Uniwersytecie Bordeaux

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium Prezesa PAN za wybitne osiągnięcia

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium dla najlepszych doktorantów Instytutu Farmakologii im. Jerzego Maja PAN

Dr Marta Kędziora

Nagroda

II miejsce w Konkursie na artykuł popularnonaukowy dla młodych naukowców IF PAN

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Nagroda za najlepszą prezentację ustną podczas konferencji 4th Central European Biomedical Congress

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium wyjazdowe (travel grant) na udział w konferencji The 31th International Cannabinoid Research Society Symposium on the Cannabinoids, online, 21-24.06.2021

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Nagroda w konkursie na najlepszy szkic artykułu przeglądowego do Pharmacological Reports

Dr Marta Kędziora

Nagroda

I miejsce w Konkursie na artykuł popularnonaukowy dla młodych naukowców IF PAN

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium wyjazdowe (travel grant) na udział w konferencji The 30th International Cannabinoid Research Society Symposium on the Cannabinoids, Galway, Irlandia, 2020

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium wyjazdowe (FENS-IBRO/PERC grant) na udział w konferencji The FENS Virtual Forum of Neuroscience, 2020

Dr Marta Kędziora

Nagroda

Stypendium wyjazdowe finansowane w ramach projektu Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej (NAWA) PROM na udział w konferencji FENS Forum of Neuroscience, Glasgow, UK, 11-15.07.2020

Dr Marta Kędziora

Nagroda

II miejsce w Konkursie na artykuł popularnonaukowy dla młodych naukowców IF PAN

Dr Marta Kędziora

Antidepressant-like activity of the endogenous amine, 1-methyl-1,2,3,4- tetrahydroisoquinoline in the behavioral despair test in the rat, and its neurochemical correlates: A comparison with the classical antidepressant, imipramine

Wa̧sik, A., Mozdzeń, E., Romańska, I., Michaluk, J., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI: 10.1016/j.ejphar.2012.11.063

Comparative behavioral and neurochemical studies of R- and S-1-methyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline stereoisomers in the rat

Wa̧sik, A., Romańska, I., Michaluk, J., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI: 10.1016/S1734-1140(12)70880-0

Both stereoselective (R)- and (S)-1-methyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline enantiomers protect striatal terminals against rotenone-induced suppression of dopamine release

Antkiewicz-Michaluk, L., Wa̧sik, A., Romańska, I., Bojarski, A., Michaluk, J.

DOI: 10.1007/s12640-010-9228-5

Important role of 3-methoxytyramine in the inhibition of cocaine sensitization by 1-methyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline: An in vivo microdialysis study

Wa̧sik, A., Romańska, I., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI: 10.1016/S1734-1140(10)70360-1

1-Benzyl-1,2,3,4-Tetrahydroisoquinoline, an endogenous parkinsonism-inducing toxin, strongly potentiates mao-dependent dopamine oxidation and impairs dopamine release: Ex vivo and in vivo neurochemical studies

Wa̧sik, A., Romańska, I., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI: 10.1007/s12640-009-9001-9

1-Methyl-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline antagonizes a rise in brain dopamine metabolism, glutamate release in frontal cortex and locomotor hyperactivity produced by mk-801 but not the disruptions of prepulse inhibition, and impairment of working memory in rat

Pietraszek, M., Michaluk, J., Romańska, I., Wa̧sik, A., Golembiowska, K., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI: 10.1007/s12640-009-9097-y

The effect of an endogenous compound 1-methyl-1,2,3,4- tetrahydroisoquinoline on morphine-induced analgesia, dependence and neurochemical changes in dopamine metabolism in rat brain structures

Wa̧sik, A., Romańska, I., Antkiewicz-Michaluk, L.

DOI:

The mechanism of 1,2,3,4-tetrahydroisoquinolines neuroprotection: The importance of free radicals scavenging properties and inhibition of glutamate-induced excitotoxicity

Antkiewicz-Michaluk, L., Lazarewicz, J.W., Patsenka, A., Kajta, M., Zieminska, E., Salinska, E., Wasik, A., Golembiowska, K., Vetulani, J.

DOI: 10.1111/j.1471-4159.2006.03756.x

Kierownik zakładu

prof. dr hab. Katarzyna Starowicz-Bubak

+48 12 6623206
pokój 117

Zainteresowania badawcze

Techniki badawcze

Słowa kluczowe

Zobacz także