Archaeozoology of the medieval castle
At the turn of the year, Lenka Kovačiková from the Laboratory of Archaeobotany and Palaeoecology at the Faculty of Science, University of South Bohemia together with Pavel Drnovský from the Department of Archaeology of the University of Hradec Králové published a study in the journal Archeologia Historica. The animal bone assemblage excavated in the former Mokřice Castle (Jičín district), dating from the 14th to the first half of the 15th century, gave an insight into the varied diet of its inhabitants and provided some details about their eating behaviour. Several centuries later, we learn about medieval livestock breeding, the supply of the castle with food of animal origin, the hunting of game, including bird-trapping, and fish breeding in the nearby, now extinct, system of ponds.
KOVAČIKOVÁ, Lenka a DRNOVSKÝ, Pavel. Vyhodnocení zvířecích kostí z hradu Mokřice (Čechy): ohlédnutí za pestrostí jídelníčku obyvatel středověkého hradu a možnostmi produkce potravin živočišného původu. Online. Archaeologia historica. 2023, roč. 48, č. 1, s. 81-111. ISSN 0231-5823 (print). Dostupné z: https://hdl.handle.net/11222.digilib/digilib.78532. [cit. 2024-02-01].
Contact: Ing. Lenka Kovačiková, Ph.D. (kovacl01 at prf.jcu.cz)
Fig. 1. Current view of a part of the former Mokřice Castle. Photo Pavel Drnovský.
Fig. 2. The lower jaw of the hawfinch (Coccothraustes coccothraustes) was considered a tasty food according to written sources from the 15th century. Photo Lenka Kovačiková.
Fig. 3. Hawfinch in the hands of ornithologists. Photo Ladislava Krausová.
Archeozoologie středověkého hradu
Na přelomu roku publikovala Lenka Kovačiková z Laboratoře archeobotaniky a paleoekologie PřF JČU spolu s Pavlem Drnovským z Katedry archeologie Univerzity Hradec Králové studii v časopise Archeologia Historica. Soubor zvířecích kostí z bývalého hradu Mokřice (okr. Jičín) ze 14. až 1. poloviny 15. století umožnil nahlédnout do pestrého jídelníčku tehdejších obyvatel a přinesl i některé podrobnosti o jejich potravním chování. S odstupem několika staletí se dozvídáme o chovu hospodářských zvířat, zásobování hradu potravinami živočišného původu, lovu zvěře včetně drobného ptactva - čižbě nebo chovu ryb v nedaleké, dnes již zaniklé soustavě rybníků. Pozoruhodným nálezem zde byla identifikace dlaska tlustozobého.
KOVAČIKOVÁ, Lenka a DRNOVSKÝ, Pavel. Vyhodnocení zvířecích kostí z hradu Mokřice (Čechy): ohlédnutí za pestrostí jídelníčku obyvatel středověkého hradu a možnostmi produkce potravin živočišného původu. Online. Archaeologia historica. 2023, roč. 48, č. 1, s. 81-111. ISSN 0231-5823 (print). Dostupné z: https://hdl.handle.net/11222.digilib/digilib.78532. [cit. 2024-02-01].
Kontakt: Ing. Lenka Kovačiková, Ph.D. (kovacl01 at prf.jcu.cz)
Obr. 1. Současný pohled na část dřívějšího hradu Mokřice. Foto Pavel Drnovský.
Obr. 2. Dolní čelist dlaska tlustozobého (Coccothraustes coccothraustes), který byl podle písemných pramenů z 15. století pokládán za chutnou potravinu. Foto Lenka Kovačiková.
Obr. 3. Dlask tlustozobý v rukách ornitologů. Foto Ladislava Krausová.
Výzkum týmu vědkyň a vědců z Fyzikálního ústavu AV ČR publikoval prestižní Journal of Travel Medicine.
Vědkyně a vědci Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR zveřejnili výsledky rozsáhlého výzkumu v oblasti veřejného zdraví. Jejich cílem bylo mapování výskytu viru SARS-CoV-2 v prostředcích pražské hromadné dopravy během pandemie onemocnění COVID-19. Tým z Laboratoře funkčních biorozhraní pod vedením Hany Lísalové vyvinul pro testování speciální biosenzory, jejichž využití přineslo nové poznatky v boji proti infekčním chorobám. Výzkum, který byl nedávno zveřejněn v prestižním vědeckém časopise Journal of Travel Medicine, se podařilo realizovat díky spolupráci s Biologickým centrem AV ČR, Přírodovědeckou fakultou Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, tchajwanskou Academia Sinica, ELI ERIC a Dopravním podnikem hl. m. Prahy.
Studie potvrdila potenciál biosenzorů jako nástroje pro detekci virů ve veřejném prostředí. Konkrétně se zaměřila na detekci viru ve stovkách různorodých složitých vzorků, které byly připraveny ze stěrů z povrchů ve veřejné dopravě. Výzkum navazuje na předchozí práci týmu publikovanou v ACS Applied Materials and Interfaces, která přinesla návrh nového biosenzorového konceptu a prokázala jeho účinnost při detekci viru SARS-CoV-2 v klinických vzorcích pacientů s COVID-19. Nyní tým rozšířil svou metodu na významně různorodější vzorky stěrů z povrchů exponovaných míst ve veřejném prostoru.
Hana Lísalová, vedoucí výzkumného týmu, uvedla: „Jsme nadšeni výsledky našeho výzkumu a věříme, že naše objevy mohou mít významný dopad na oblast veřejného zdraví. Biosenzory se ukazují jako slibný nástroj pro monitorování přítomnosti virů a infekčních rizik ve veřejném prostoru, což umožňuje rychlé a efektivní nastavení adekvátních opatření pro snížení možnosti šíření nákazy.“
„Velmi si cením odvahy Hany Lísalové a jejího týmu proniknout do oblasti veřejného zdraví a pustit se do práce na výzkumu možností šíření viru SARS-CoV-2 i v tak turbulentní a nejisté době, jakou byla pandemie COVID-19. Veškerá logistika sběru vzorků se podařila díky spolupráci celého interdisciplinárního týmu Sekce optiky včetně zapojení našich studentů,“ řekl Alexandr Dejneka, vedoucí Sekce optiky Fyzikálního ústavu AV ČR.
Biosenzorový systém je vysoce adaptabilní a lze jej použít k detekci široké škály virů. Výsledku by nemohlo být dosaženo bez spolupráce s Biologickým centrem AV ČR a Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích.
„V rámci testování vzorků odebraných v MHD bylo několik pozitivních na záchyt viru SARS-CoV-2. Následně nás zajímalo, zda se jedná o infekční virus, či již inaktivované virové částice. Infektivitu viru jsme ověřovali kultivačními pokusy v naší BSL3 laboratoři. Laboratoř s touto klasifikací musí splňovat velmi přísná kritéria na biologickou bezpečnost, díky tomu v ní lze studovat i tyto vysoce rizikové patogeny,“ řekl Václav Hönig z Biologického centra AV ČR.
„Náš výzkumný tým se zajímá o vývoj univerzálních biosenzorů, které jsou schopny detekovat širokou škálu patogenů, proto jsme se rádi zapojili do spolupráce s Dr. Lísalovou a jejím výzkumným týmem využívajícím tento unikátně řešený biosenzor. Pandemie COVID-19 umožnila sběr velkého množství vzorků, které sloužily nejen k ověření citlivosti a specifity biosenzorů, ale umožnily také analyzovat význam tolik diskutovaného přenosu infekce přes povrchy v běžném životě. Biosenzor dr. Lísalové potvrdil svou univerzálnost, a věříme, že má potenciál být využit i pro detekci jiných patogenů a přispět tak k ochraně zdraví lidí po celém světě,“ shrnuje Ján Štěrba z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.
Studie se zaměřila i na srovnání výsledků detekce SARS-CoV-2 pomocí biosenzoru a standardní metody PCR. Výsledky prokázaly, že kombinace dvou citlivých a spolehlivých metod založených na různých detekčních principech může mnohem přesněji monitorovat rizika šíření virů ve veřejném prostoru než použití pouze jedné metody. Výsledky studie mají potenciál způsobit revoluci ve způsobu, jakým monitorujeme a detekujeme viry ve veřejných prostorách a demonstrují potenciál biosenzorů jako doplňkového screeningového nástroje při monitorování a prognóze epidemie. Mohly by připravit cestu k dalším průlomům v oblasti veřejného zdraví.
Výzkum týmu z Fyzikálního ústavu AV ČR nejen přináší průlomové poznatky v oblasti biosensorů, ale také podtrhuje důležitost spolupráce mezi vědeckými institucemi a univerzitami. Publikovaná práce je důkazem, že tato spolupráce umožňuje překonávat hranice jednotlivých disciplín.
Paolo Biella z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Biologického centra AV ČR a z italské University of Milano-Bicocca a jeho spolupracovníci uskutečnili experiment v reálném prostředí, v jehož průběhu z lokálního společenstva postupně odstranili čtyři běžné druhy rostlin se strategií generalisty.
Podle soudobých ekologických teorií jsou společenstva a ekosystémy utvářeny a udržovány sítěmi mezidruhových vztahů. Pro pochopení fungování společenstev a v neposlední řadě pro jejich ochranu je důležité porozumět těmto vztahům a jejich vlivu na společenstva, především pokud jde vliv ztráty jednotlivých druhů, což je v dnešní době bohužel poměrně běžný fenomén. Až doposud se přitom podobné věci studovaly především pomocí počítačových modelů.
Paolo Biella z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, Biologického centra AV ČR a z italské University of Milano-Bicocca a jeho spolupracovníci uskutečnili experiment v reálném prostředí, v jehož průběhu z lokálního společenstva postupně odstranili čtyři běžné druhy rostlin se strategií generalisty. Zkoumali přitom vliv ztráty druhů a s nimi i příslušných ekologických vztahů na společenstvo, společně se vznikem nových vztahů ve společenstvu. Výzkum proběhl na čtyřech vybraných lokalitách v těsné blízkosti Českého Krumlova v jižních Čechách. Ve všech případech šlo o malé louky obklopené stromy, které podle autorů studie omezovaly případný pohyb opylovačů v širším okolí.
Výsledky studie ukázaly, že simulované lokální vymření rostlin generalistů ve společenstvu vede k rychlejšímu mizení dalších druhů a mezidruhových vztahů v tomto společenstvu, než předpovídají teoretické modely. Autoři jsou přesvědčeni, že tyto modely v dnešní podobě předpovídají lokální vymírání druhů a mizení mezidruhových vztahů často chybně. Zároveň docházelo k rychlému uspořádání nových vztahů v dotyčném společenstvu. Tyto změny v mezidruhových vztahů se přitom týkaly více těch druhů opylovačů, které navštěvují více druhů rostlin, tj. jak druhy rostliny, které simulovaně „vymřely“, tak i druhy rostlin, které ve společenstvu zůstaly – a méně se týkaly opylovačů, kteří navštěvují jen úzké spektrum rostlin.
Biella, P., Akter, A., Ollerton, J., Nielsen, A., Klečka, J. 2019. An empirical attack tolerance test alters the structure and species richness of plant-pollinator networks. Functional Ecology online srpen 2020.
Kontakt: Paolo Biella (paolo.biella at entu.cas.cz)
Obrázek: Opylovač na květu. Kredit: Muhammad Mahdi Karim / Wikimedia Commons.
A new publication by Michalina Kazek and Lenka Chodáková from the Laboratory of Molecular Integrative Physiology in Drosophila (Faculty of Science USB) published in the prestigious journal PLoS Biology, shows how important it is for organisms to set the balance between the strength of the immune response and protecting themselves from the toxic effects of their own immune response. Whether it is better to have a higher chance of surviving the fight against the pathogen at the expense of the number of offspring is a fundamental dilemma from an evolutionary point of view. In this research, Tomáš Doležal's group also demonstrated the role of the cyclic pentose phosphate pathway in the functioning of immune cells. This pathway is the most efficient way to produce NADPH, which is essential for both radical production (fighting the pathogen) and antioxidant production (protecting the host from escaping radicals). This role has so far been demonstrated experimentally by the only other work in mammalian neutrophils. For this research, it was first necessary to implement a sophisticated analysis of metabolism by tracing metabolites labelled with the stable carbon isotope C13, which was achieved in collaboration with Martin Moos from the Laboratory of Analytical Biochemistry and Metabolomics (Biology center CAS). This publication is the first to use C13 in live fruit fly larvae to analyze the metabolism specifically in immune cells.
Kazek M, Chodáková L, Lehr K, Strych L, Nedbalová P, et al. (2024) Glucose and trehalose metabolism through the cyclic pentose phosphate pathway shapes pathogen resistance and host protection in Drosophila. PLOS Biology 22(5): e3002299. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002299
Conact: doc. Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Picture: Expression of cytoplasmic trehalase in Drosophila lamellocytes encapsulating the parasitoid wasp egg. Trehalase converts trehalose to glucose, which is metabolized in the cyclic pentose phosphate pathway to protect the host from the toxicity of its own immune response. (Credit: Lenka Chodáková)
Nový článek Michaliny Kazek a Lenky Chodákové z Laboratoře molekulární integrativní fyziologie drozofily, který vychází v prestižním časopise Plos Biology, ukazuje, jak důležité je pro organismy nastavit rovnováhu mezi sílou imunitní odpovědi a ochranou sebe sama před toxickými efekty vlastní imunitní reakce. Zda je lepší mít vyšší šanci přežít boj s patogenem na úkor počtu potomků je z evolučního hlediska naprosto zásadní dilema. Při tomto výzkumu skupina Tomáše Doležala zároveň ukázala úlohu tzv. cyklické pentózofosfátové dráhy pro fungování imunitních buněk. Tato dráha je nejúčinnějším způsobem tvorby NADPH, které je zásadní jak pro tvorbu radikálů (boj s patogenem), tak antioxidantů (ochrana hostitele před unikajícími radikály). Tuto úlohu dosud experimentálně prokázala jediná další práce u savčích neutrofilů. Pro tento výzkum bylo nejdříve nutné zavést sofistikovanou analýzu metabolizmu pomocí sledování metabolitů značených stabilním izotopem uhlíku C13, což se podařilo ve spolupráci s Martinem Moosem z Laboratoře analytické biochemie a metabolomiky (Biologické centrum AV ČR). Jako první analyzovali metabolizmus specificky imunitních buněk pomocí C13 v živých larvách octomilky.
Kazek M, Chodáková L, Lehr K, Strych L, Nedbalová P, et al. (2024) Glucose and trehalose metabolism through the cyclic pentose phosphate pathway shapes pathogen resistance and host protection in Drosophila. PLOS Biology 22(5): e3002299. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002299
Kontakt: doc. Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Obrázek: Exprese cytoplazmatické trehalázy v lamelocytech drozofily obalujících vajíčko parazitoidní vosičky. Trehaláza přeměňuje trehalózu na glukózu, která je metabolizována v cyklické pentózofosfátové dráze, aby chránila hostitele před toxicitou jeho vlastní imunitní reakce. (Kredit: Lenka Chodáková)
Analýza historických fotografií a mapových podkladů od roku 1929 odhalila výraznou transformaci pobřežní zóny v těsném sousedství grónského ledovce Eqip Sermia. Odlamování ker z čela ledovce (tzv. telení) způsobuje masivní vlny – často označované jako pseudo-tsunami. Čelo ledovce má v současné době průměrně 200 m na výšku. Vlny vzniklé odlomením části tohoto čela mohou při nárazu na břeh dosahovat až 12m výšky a mají značnou kinetickou energii. V posledních dvou dekádách dochází k významnému nárůstu intenzity telení a tím i zrychlené transformaci pobřeží. Je to přímým důsledkem zrychlení pohybu ledovce (až 20 m/den) a zrychleného přísunu hmoty ledu z akumulační části Grónského ledovcového štítu.
Vzniklé vlny nejvíce působí ve dvou lokalitách, které jsou díky složení materiálu (nezpevněný sediment) nejvíce náchylné. Je to především bývalá boční moréna v levé části ledovcového čela, která se vlivem vln transformovala a progradovala rychlostí ca 1 m/rok a postupně uzavřela původní mořský záliv.
Druhou lokalitou je sedimentární klif ca 4 km proti současnému čelu ledovce. Na něj dopadají vlny v podstatě přímo bez předchozí transformace v příbřežní části. Za posledních ca 40 let klif ustupoval v průměru 0.53 m/rok. Během terénního výzkumu (8. srpna 2023) byla zaznamenána jedna z těchto vln, která se přelila přes pláž a dosáhla do výše 5.5m na stěně klifu. Díky detailnímu mapování území s dronem před a těsně po události bylo možné kvantifikovat impakt takovéto vlny. Na pláži přilehlé ke klifu jsme identifikovali jednotlivé horninové bloky o průměrné velikosti 1.2 m2 (kolmý průmět na ortofotografii), které byly transportovány průměrně na vzdálenost 1.4 m. Největší zaznamenaná vzdálenost transportu byla 3.2 m u bloku s průměrem 1.39 m. Jde vůbec o první publikovaný příklad kvantifikace erozních následků těchto extrémních vln vzniklých telením ledovce.
Extrémní vlny spojené s ledovcovou činností mají značnou erozní sílu a potenciál významně transformovat pobřežní oblasti, které jsou často důležité díky umístění dopravní infrastruktury a sídel. Se současnou akcelerací pohybu ledovců v okrajových částech Grónského ledovcového štítu (a navazující akcelerací telení) lze očekávat i zvýšenou intenzitu zdokumentovaných procesů.
Na studii vedené kolegy z Univerzity ve Wroclawi (Alfred Jahn Cold Regions Research Centre) spolupracovali Jan Kavan (Centrum Polární Ekologie) a Milan Novák (Katedra Informatiky) z Jihočeské univerzity. Podíleli se na terénním mapování, zpracování dronových dat a jejich interpretaci.
Oskar Kostrzewa, Małgorzata Szczypińska, Jan Kavan, Krzysztof Senderak, Milan Novák, Mateusz C. Strzelecki (2024): A Boulder Beach Formed by Waves From a Calving Glacier Revisited: Multidecadal Tsunami–Controlled Coastal Changes in Front of Eqip Sermia, West Greenland. Permafrost and Periglacial Processes. https://doi.org/10.1002/ppp.2235
Kontakt: Mgr. Jan Kavan, Ph.D. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Obr. 1: Bývalá boční moréna transformovaná extrémními vlnami do současné podoby kosy; vlevo fjord a čelo ledovce Eqip Sermia, vpravo uzavřená laguna (foto Jan Kavan)
Obr. 2: Ledovec Eqip Sermia na západním pobřeží Grónska; vpravo pak vývoj čela ledovce od roku 1959, žluté rámečky v panelu E označují studovanou morénu (M) a pláž (B)
Obr. 3: Čelo ledovce Eqip Sermia a výrazná "ice-mélange" vzniklá častým telením ledovce (foto Jan Kavan)
Fosoriální hlodavec hlodoun velkohlavý (Tachyoryctes macrocephalus) žije na jediném místě na světě nad hranicí lesa v pohoří Bale v Etiopii. Jeho areál rozšíření je odhadován na pouhých 1000 km2. V současnosti hlodouny ohrožují klimatické změny, pastevectví či postupné pronikání zemědělské činnosti do afroalpínského pásma. Radim Šumbera z katedry Zoologie PřF JU se stal členem mezinárodního výzkumného týmu, který s pomocí mitochondriálních a genomických dat mapoval genetický tok mezi subpopulacemi hlodounů na severu a na jihu jejich areálu.
Výsledky toho výzkumu nyní publikovali v mezinárodním časopise Molecular Ecology. Ukázalo se, že mezi severní a jižní částí areálů nedochází k téměř žádnému genetickému toku. Bariérou je zjevně příkrý kamenitý sráz s výskytem lávových polí, který je pro hlodouny nepřekonatelnou překážkou. Naproti tomu v rámci obou subpopulací hlodouni běhají (zjevně nad zemí) jako čamrdové, neboť v rámci jednotlivých subpopulací téměř žádná genetická struktura zaznamenána nebyla, což je u hlodavce s převážně podzemní aktivitou poměrně překvapivé. Tyto poznatky bude třeba zohlednit při plánování ochranářských programů, zaměřených na tento druh.
Reuber, V. M., Westbury, M. V., Rey-Iglesia, A., Asefa, A., Farwig, N., Miehe, G., Opgenoorth, L., Šumbera, R., Wraase, L., Wube, T., Lorenzen, E. D., & Schabo, D. G. (2024). Topographic barriers drive the pronounced genetic subdivision of a range-limited fossorial rodent. Molecular Ecology, 33, e17271. https://doi.org/10.1111/mec.17271
Kontakt: prof. Mgr. Radim Šumbera, Ph.D. (sumbera at prf.jcu.cz)
Obrázek 1,2,3: hlodoun velkohlavý - Tachyoryctes macrocephalus (Radim Šumbera)
Aby prozánětlivé imunitní buňky efektivně plnily svou baktericidní roli, je nezbytné, aby vhodně upravily své metabolické nastavení. Pokud je však tato úprava buněčného metabolismu vyvolána chronicky, přispívá k rozvoji mnoha lidských onemocnění, jako je například metabolický syndrom, diabetes nebo ateroskleróza. Z toho důvodu je ovlivnění metabolické polarizace makrofágu vnímáno jako účinná strategie léčby těchto onemocnění. Ačkoli bylo v předchozích studiích identifikováno mnoho nízkomolekulárních inhibitorů ovlivňujících metabolismus imunitních buněk, jejich podání vyžaduje nástroj pro doručení těchto metabolických inhibitorů specificky makrofágům, aby se omezily jejich potenciální vedlejší účinky na další tkáně.
V této práci zavedla skupina Adama Bajgara ve spolupráci s VŠCHT v Praze octomilku Drosophila melanogasterjako jednoduchý experimentální model pro in vivo testování nástrojů pro specifické podávání nízkomolekulárních metabolických inhibitorů makrofágům. V rámci této studie bylo dále zjištěno, že glukanové částice připravené z kvasinek jsou vhodné pro makrofágově specifickou administraci atorvastatinu. Atorvastatin je inhibitor hydroxy-methyl-glutaryl-CoA reduktázy (Hmgcr), což je klíčový enzym mevalonátové dráhy. Pomocí tohoto nástroje dále prokázali, že mevalonátová dráha je nezbytná pro prozánětlivou polarizaci makrofágů, jejich úspěšný boj s bakteriální infekcí a tedy i pro přežití infikovaného jedince.
Krejčová, G., Ruphuy, G., Šalamúnová, P., Sonntag, E., Štěpánek, F. & Bajgar, A. (2024) Inhibition of mevalonate pathway by macrophage-specific delivery of atorvastatin prevents their pro-inflammatory polarisation. Insect Molecular Biology, 1–15. Available from: https://doi.org/10.1111/imb.12900
Kontakt: Mgr. Adam Bajgar, Ph.D. (bajgaa00 at prf.jcu.cz)
Obrázky:
1) Glukanové částice s atorvastatinem připravené metodou "spray drying" jsou specificky rozpoznávány a pohlceny imunitními buňkami octomilek. V těchto buňkách se pak atorvastatin uvolňuje z částic a inhibuje aktivitu klíčového enzymu mevalonátové dráhy, což následně vyústí ve zhoršenou schopnost imunitních buněk bojovat s bakteriální infekcí.
2) Fotografie z transmisního elektronového mikroskopu zachycující imunitní buňku octomilky (zeleně) obsahující glukanové částice s atorvastatinem (modře). Kredit: Gabriela Krejčová, Adam Bajgar
Adjustment of the cellular metabolism of pro-inflammatory macrophages is essential for their bactericidal function; however, if induced chronically, it underlies the development of many human diseases such as atherosclerosis, metabolic syndrome or diabetes. Therefore, intervention of macrophage metabolic polarisation has been recognised as a potent strategy for their treatment. Although many small-molecule inhibitors affecting macrophage metabolism have been identified, their in vivo administration requires a tool for macrophage-specific delivery to limit their potential side effects.
In this study, the research group led by Dr. Adam Bajgar established Drosophila melanogaster as a simple experimental model for in vivo testing of macrophage-specific delivery of small-molecule inhibitors. The authors showed that yeast-derived glucan particles (GPs) are suitable for macrophage-specific delivery of atorvastatin. Atorvastatin is an inhibitor of hydroxy-methyl-glutaryl-CoA reductase (Hmgcr), a key enzyme of the mevalonate pathway. Systemic administration of GPs loaded with atorvastatin leads to intervention of mevalonate pathway specifically in macrophages, without affecting HMGCR activity in other tissues. Using this tool, they further demonstrated that the mevalonate pathway is essential for the pro-inflammatory polarization of macrophages, their successful fight against bacterial infection, and thus for the survival of the infected individual.
Krejčová, G., Ruphuy, G., Šalamúnová, P., Sonntag, E., Štěpánek, F. & Bajgar, A. (2024) Inhibition of mevalonate pathway by macrophage-specific delivery of atorvastatin prevents their pro-inflammatory polarisation. Insect Molecular Biology, 1–15. Available from: https://doi.org/10.1111/imb.12900
Contact: Mgr. Adam Bajgar, Ph.D. (bajgaa00 at prf.jcu.cz)
Pictures:
1) Glucan particles with atorvastatin prepared by the "spray drying" method are specifically recognized and engulfed by immune cells of octopi. In these cells, atorvastatin is then released from the particles and inhibits the activity of a key enzyme of the mevalonate pathway, which subsequently results in an impaired ability of the immune cells to fight the bacterial infection.
2) Transmission electron microscope image showing an octopus immune cell (green) containing glucan particles with atorvastatin (blue). Credit: Gabriela Krejčová, Adam Bajgar
Inzulínová rezistence je většinou považována za patologický stav, který je nejčastěji spojován s diabetem. Nicméně vzhledem k tomu, že inzulínová rezistence je evolučně konzervovaná, lze předpokládat, že hraje důležitou roli ve fitness organismu. Teoretický koncept sobecké imunity nahlíží inzulinovou rezistenci jako životně důležitý mechanismus, který zajišťuje imunitním buňkám dostatek živin potlačením inzulinové signalizace, a tudíž i potlačením spotřeby živin v jiných tkáních. Dosud však bylo experimentálních důkazů potvrzujících tento koncept velmi málo. Publikace Ellen McMullen ze skupiny Tomáše Doležala v časopise Cell Communication and Signalingje teprve druhou publikací, která tento koncept testuje na modelu drozofily a ukazuje, že akutní inzulínová rezistence je ve skutečnosti prospěšný metabolický program, který je nutný pro dosažení efektivní imunitní odpovědi a teprve v chronickém stavu se stává patologií.
McMullen, E., Strych, L., Chodakova, L., Krebs, A., Dolezel, T. JAK/STAT mediated insulin resistance in muscles is essential for effective immune response. Cell Commun Signal 22, 203 (2024). https://doi.org/10.1186/s12964-024-01575-0
Kontakt: Ellen McMullen (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Obrázek: Ellen McMullen
V časopise Journal of Insect Physiology vyšel článek, na kterém se podílel i Jiří Kubásek z katedry experimentální biologie rostlin. Článek se zabývá problémem, jak předejít nákaze včel (Apis mellifera) virem deformovaných křídel (DWV), který je dnes nejčastějším virem většiny včelstev. Ukazuje, že správně podávaný alkoholový extrakt z houby sluky svraskalé (Cortinarius caperatus) může efektivně zabraňovat rozvoji infekce DWV. A to tím, že stimuluje antivirovou imunitní odpověď včel. Sluka svraskalá je poměrně častou, ale méně známou houbou vyskytující se v českých lesích na konci léta. Při správném postupu se tak může stát levným a účinným nástrojem prevence proti rozvoji DWV infekce, dostupným i lokálním včelařům.
Svobodová K, Krištůfek V, Kubásek J, Krejčí A. Alcohol extract of the gypsy mushroom (Cortinarius caperatus) inhibits the development of Deformed wing virus infection in western honey bee (Apis mellifera). Journal of Insect Physiology, 152:104583. doi.org/10.1016/j.jinsphys.2023.104583
Fyzikálně chemické vlastnosti proteinů jsou nevyhnutelně ovlivňovány roztokem, v němž se nacházejí. Tento roztok působí na jejich stabilitu, dynamiku struktury proteinů a také na jejich aktivitu. Mezi jednoduché a zároveň intenzivně studované mechanismy náleží Hofmeisterův jev, který souvisí s působením různých anorganických solí na iontovou sílu roztoku. Je známo, že složení solí v roztoku ovlivňuje řadu biofyzikálních a biochemických procesů, včetně stability proteinů a jejich enzymatické aktivity. Výzkum těchto procesů má uplatnění v řadě odvětví, včetně astrobiologie, protože roztoky solí představují podstatný prvek prostředí na řady jiných světů Sluneční soustavy, počínaje Marsem.
Babak Minofar z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a jeho spolupracovníci ve své nové studii systematicky analyzovali vliv roztoků vybraných solí na proteázu HRV 3C, která pochází z lidského rhinoviru-14 ze skupiny pikornanivů, jednoho z původců rýmy. Tuto konkrétní proteázu, která je zodpovědná za zpracování polyproteinu zmíněného viru si zvolili především kvůli tomu, že je perspektivní pro využití v rekombinantních proteinech pro farmaceutické a biochemické aplikace.
Badatelé ve výzkumu použili pět aniontů sodných solí – sulfát, fosfát, chlorid, bromid a perchlorát a zkoumali jejich vliv na katalytické a konformační vlastnosti proteázy HRV 3C. Vlastnosti proteázy přitom sledovali pomocí spektra cirkulárního dichroismu, tyrosinové fluorescence, diferenční skenovací kalorimetrie a simulací molekulární dynamiky. Výsledky výzkumu ukázaly, že anionty mají významný vliv na vlastnosti studovaného proteinu, v souladu s Hofmeisterovým jevem. Korelace stabilizujícího vlivu aniontů na protein s hustotou elektrického náboje aniontu přitom naznačují, že dochází k přímé interakci mezi anionty a proteázou HRV 3C.
Dušeková, E., Berta, M., Sedláková, D., Řeha, D., Dzurillová, V., Shaposhnikova, A., Fadaei, F., Tomková, M., Minofar, B., Sedlák, E. 2022. Specific anion effect on properties of HRV 3C protease. Biophysical Chemistry 287: 106825.
Kontakt: Babak Minofar (minofar at nh.cas.cz)
Obrázek: Vliv soli na proteázu. Kredit: Dušeková et al. (2022).
Individuální rozdíly v chování neboli osobnost jsou v současné době popsány u řady druhů živočichů od octomilek po šimpanze. Pod pojmem osobnost si lze představit, že někteří jedinci jsou například agresivnější nebo zvědavější než jiní, což jim za určitých okolností přináší výhody (např. zvědavější jedinci rychleji najdou potravu) a jindy to pro ně může být naopak nevýhodné (např. zvědavější neutečou včas v nebezpečné situaci). Mechanismy, které udržují v populacích živočichů různé typy osobností, ale stále zůstávají nejasné. A právě vztah mezi osobností a reprodukčním úspěchem či biologickou zdatností by mohl být jedním z takových mechanismů. Tento vztah je ale překvapivě málo prozkoumán u primátů, kteří přitom nabízejí rozličné sociální a reprodukční strategie.
Michaela Másílková, Martina Konečná a David Boukal z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a jejich kolegové v rámci svého výzkumu detailně prozkoumali vztahy mezi vybranými znaky osobnosti rodičů a jejich reprodukčním úspěchem u kosmanů bělovousých (Callithrix jacchus), kteří jsou oblíbeným modelovým druhem v biomedicínském výzkumu. Jde o první podobnou studii u primáta s kooperativní péčí o mláďata, tj. s podobnou strategií jaká se nachází u lidí. U kosmanů, pro které jsou typické porody dvojčat, se rozmnožuje jediný reprodukční pár, o jehož mláďata se stará celá skupina, včetně otce.
Badatelé sledovali rodiče obou pohlaví, přičemž se soustředili na pětici vybraných osobnostních znaků: Přívětivost, Asertivita, Svědomitost, Zvídavost a Trpělivost. Původně předpokládali, že páry, v nichž budou mít samice a samec podobnější osobnost, budou úspěšnější při rozmnožování. Takový vztah je známý od jiných druhů živočichů s dlouhodobými svazky a se zapojením rodičů do péče o potomky. U kosmanů bělovousých se to ale nepotvrdilo. Ukázalo se, že osobnost samic, zejména jejich Přívětivost a Zvídavost, podstatně ovlivňuje intervaly mezi porody a míru plodnosti. Naopak osobnost samců kosmanů měla na úspěšnost rozmnožování daného páru jen omezený vliv, což může být dáno i přítomností ostatních členů skupiny, kteří se starají o mláďata. Autoři studie dospěli k závěru, že různé aspekty osobnosti kosmanů do jisté míry ovlivňují jejich rozmnožování. Jejich výzkum přináší nové pohledy na mechanismy, které udržují různé typy osobností v populacích druhů s kooperativní péčí o mláďata.
Másílková, M., Boukal, D., Ash, H., Buchanan-Smith, H. M., Konečná, M. 2022. Linking personality traits and reproductive success in common marmoset (Callithrix jacchus). Scientific Reports 12: 13341.
Kontakt: Mgr. Michaela Másílková, Ph.D. (michaela.masilkova at gmail.com)
Obrázek: Kosman bělovousý, autor: Tereza Šindelářová
Insulin resistance has largely been seen as pathological, most often associated with diabetes. However, the conserved nature of insulin resistance suggests it may play an important role in the fitness of the organism. The theoretical concept of selfish immunity characterizes insulin resistance as vital mechanism to ensure immunes cells receive sufficient nutrients, by suppressing insulin signaling, and thus nutrient consumption in other tissues. However, up until now, experimental evidence validating this concept has been sorely lacking. A publication by Ellen McMullen and the group of Tomas Dolezal in the journal Cell Communication and Signalingis only the second to test this concept in a Drosophila model, showing that acute insulin resistance is in fact a beneficial metabolic program that is required for an effective immune response, only becoming pathology in the chronic state.
McMullen, E., Strych, L., Chodakova, L., Krebs, A., Dolezel, T. JAK/STAT mediated insulin resistance in muscles is essential for effective immune response. Cell Commun Signal22, 203 (2024). https://doi.org/10.1186/s12964-024-01575-0
Contact: Ellen McMullen (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Image credit: Ellen McMullen
Podzemní savci žijí v prostředí, které je pro nás do značné míry cizí. Pokud chceme pochopit jejich životní styl a biologii, tak je nejprve nutné prozkoumat podmínky, v nichž tito savci tráví prakticky celý den. Odborníci předpokládají, že se v podzemních obydlích savci musejí mimo jiné vyrovnat s ovzduším, v němž není mnoho kyslíku a naopak je v něm zvýšené množství oxidu uhličitého, neboť mají celou řadu nejrůznějších adaptací proti hypoxii a hyperkapnii. V tomto ohledu je asi nejznámější rypoš lysý, který bez následků přežije téměř 20 minut v atmosféře bez jakéhokoliv kyslíku. Hypoxické a hyperkapnické prostředí by mělo být nejvýraznější v hnízdech, která jsou umístněná ve větší hloubce a kde je kyslík během odpočinku vlastníka podzemního labyrintu postupně spotřebováván. Zároveň je ale ovzduší v podzemních obydlích savců jen vzácně podrobováno výzkumu.
Radim Šumbera z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích se svými kolegy nedávno prozkoumal složení vzduchu v norách a hnízdech, které byly právě obývané velkými africkými podzemními savci hlodouny velkohlavými Tachyoryctes macrocephalus. Tito hlodouni se přitom vyskytují pouze v afroalpinské zóně pohoří Bale v Etiopii. Badatelé se přitom zaměřili na koncentrace kyslíku, oxidu uhličitého a metanu v těchto podzemních obydlích, které měřili opakovaně v průběhu dne. K zjištění přesné polohy hnízd určili díky sledování jedinců, který připevnili rádiové vysílače. Díky tomu mohli speciální jehlou odebírat vzorky plynů přímo přes strop hnízda.
Podle dostupných informací jde o vůbec první terénní studii, která zahrnuje analýzy vzduchu odebraného přímo z hnízd aktivně obývaných volně žijícími podzemními savci. Výsledky analýz ukázaly, že hloudouni, kteří tráví celou noc ve svých hnízdech, ve skutečnosti netrpí nedostatkem kyslíku. Jeho hladina se v podzemních obydlích hlodounů pohybuje v rozsahu 19,7 až 21,6 procent. Koncentrace oxidu uhličitého se mírně zvyšovaly poté, co hlodouni večer uzavřeli vstupy do svých obydlí. Nepřekročily ale úroveň, která by mohla být pro hlodouny problematická. Nejvyšší hladina oxidu uhličitého v norách se objevila v období dešťů a dosáhla 0,44 procenta. V hnízdech během období sucha k ránu dosáhl obsah oxidu uhličitého (stále neškodné) úrovně 1,31 procenta. V té době byl ve hnízdech i zvýšený obsah metanu, který dosahoval až 13,5 ppm. Jak je vidět, ovzduší v norách a hnízdech podzemních hlodounů není pro tyto savce nebezpečné, zřejmě díky jejich nadzemní aktivitě, relativně velkým rozměrům, jak nor, tak i hnízd, a také lehkému substrátu v místech obývaných hlodouny.
Šumbera, R., Lövy, M., Marino, J., Šimek, M., Šklíba, J. 2020. Gas composition and its daily changes within burrows and nests of an Afroalpine fossorial rodent, the giant root-rat Tachyoryctes macrocephalus. Zoology online 4. 7. 2020.
Kontakt: doc. Mgr. Radim Šumbera, Ph.D. (sumbera at prf.jcu.cz)
Obrázek: Odběr vzorků plynů z podzemních systémů v Africe ve výšce 3500 m nad mořem. Kredit: Lorenz Fischer.
