Laboratóriumunk minden tagja részt vett idén a Magyar Anatómus Társaság 2021. Évi Konferenciáján, mely idén Budapesten az Állatorvostudományi Egyetemen Prof. Sótonyi Péter rektor úr szervezésével szeptember 17-én és 18-án került lebonyolításra. A tudományos programban 6 előadással és 4 poszterrel vettünk részt. Dr. Nagy Nándor továbbá a Flerkó-Bárdos Emlékérem (Szenior Kategória 2021. évi nyertese) kitüntetést vehette át.
A megfelelően szabályozott glia-eredetű növekedési faktor (GDNF), illetve ezt megkötő RET tirozin kináz típusú receptor által mediált jelátviteli folyamat döntő fontosságú a ganglionléc eredetű őssejtek migrációja, proliferációja és differenciálódása során. A RET receptor hiánya ganglionmentes bél kialakulásához (Hirschsprung-kór) vezet, míg a túlműködő RET multiplex endokrin neoplázia (MEN) szindrómát okozhat. Egyes RET-mutációk az intestinalis aganglionosis, és a MEN szindrómához társuló tumorokban egyaránt előfordulnak. Ez a RET receptorhoz kapcsolható látszólag paradox fenotípus egy „Janus-mutáció” feltételezéséhez vezetett, amely a RET-aktivitás fokozódását vagy károsodását okozza a sejtkörnyezettől függően. A GDNF által közvetített RET-aktiváció hatásának vizsgálata során embryonális bélszakaszok ex vivo tenyésztési rendszerében disztális ganglionmentes vastagbél és ganglioneuromák egyidejű kialakulását mutattuk ki. Érdekes módon a GDNF-stimuláció által kiváltott tumorok olyan enterális neuronális progenitorokat tartalmaznak, amelyek képesek az enterális idegrendszer rekonstruálására, ha normális fejlődési környezetbe transzplantáljuk őket. Ezek a kísérleti eredmények azt sugallják, hogy nem feltétlenül szükséges Janus-mutáció a Hirschsprung-kór és a MEN-asszociált tumorok együttes előfordulásához, hanem a RET-stimuláció önmagában elegendő mindkét fenotípus kialakulásához. Az eredmények felvetik azt a lehetőséget, hogy a ganglioneuromákból izolált tumorsejteket a ganglionmentességgel jellemzett neurocristopathiak gyógyítására alkalmazzuk.
Az általunk bemutatott további előadások és poszterek absztraktjai:
The intestine is innervated by intrinsic neurons of the enteric nervous system (ENS) and by the afferent and efferent axons of peripheral ganglia. The nerve of Remak (NoR) is a sacral neural crest-derived (NCC) structure, an avian-specific ganglionated structure that extends from the cloaca to the proximal midgut and has role in extrinsic innervation of the gut. Development of NoR starts at early embryonic day 5 (E5) and axons projecting from the NoR reach the gut wall at E7. The molecular mechanism of NoR-derived axon growth is unknown. In mammals the presence of CXCR4, a cell surface receptor for the chemokine stromal cell-derived factor-1 (SDF1, also named CXCL12) is responsible for several embryonic developmental processes in response to CXCL12 including migration of neural crest cells, neuronal survival and axon pathfinding. We have employed chimeric tissue recombination, in situ hybridization, combined with immunofluorescence labeling to follow the precise spatiotemporal expression of CXCR4 molecule during migration of sacral NCC within the ENS. We have observed specific CXCR4 expression in NoR and CXCL12 in the mesenchyme around of NoR and pelvic plexus. Embryonic hindgut+NoR cultured in presence of CXCL12 results in significant increase of NCC migration and axon projection from the NoR, while inhibition of CXCR4 signaling with AMD3100 disrupt their migration out of explant, suggesting a novel role for CXCR4/CXCL12 signaling in the extrinsic innervation of the colorectum.
Grant: NKFI 124740
(Fejszák Nóra, Halasy Viktória, Kocsis Katalin, Szőcs Emőke, Soós Ádám, Nagy Nándor)
OTKA grant: 124740
(Vilmányi Csaba, H.-Minkó Krisztina, Goda Vera, Kriván Gergely, Prodán Zsolt és Bódi Ildikó)
A complex szívfejlődési rendellenességgel született gyermekek életük első hónapjaiban életmentő szívműtétere szorulhatnak, melyek során sokszor, a csecsemőmirigy mérete és elhelyezkedése miatt a sebész totális thymectomiara kényszerül. A thymectomia rövid távú következményei nem ismertek az immunrendszer működésében, azonban hosszú távon autoimmun folyamatok, allergiás reakciók, vagy akár daganatos megbetegedések is kialakulhatnak. Munkánk során gyermek szívsebészeti műtétekből származó thymusokat vizsgáltunk immuncitokémiai és elektronmikroszkópos technikákkal, valamint a perifériás vér analizálását végeztük áramlási citometriával. A thymus alapvázát az endodermális eredetű hámretikulum sejtek alkotják, melyek a kéregállományban cytokeratin pozitív hálózatot képeznek, ahol az adaptív immunitás kialakulásához szükséges hemopoietikus eredetű T-sejtek fejlődnek. Mintáinkban eltérő szívfejlődési rendellenességek mellett a thymus abnormális morfológiáját találtuk: a kéregállományban a T limfociták pozitív szelekciójában résztvevő hámsejtek cytokeratin negatívak és a thymus hámsejtekre specifikus Foxn-1 transzkripciós faktor expressziója is megszűnik. Elektronmikroszkópos megfigyeléseink szerint ezen sejtekben degeneratív folyamatokra jellemző morfológia figyelhető meg, miszerint a citoplazmában megnő a vakuolák száma, a mitokondriumok belső kristályos szerkezete és a sejtmag kromatinállománya is felbomlik. A hámsejtek mellett a thymus vaszkularizációja is sérül, mely feltehetőleg a Foxn-1 hiánya következtében alakulhat ki, hiszen a thymus hámsejtek keratinizációját és a vaszkularizációt is ezen transzkripciós faktor irányítja. A hámsejtek terminális differenciálódásához, valamint megfelelő működésükhöz a hámsejtek interakciója szükséges a ganglionlécből származó mesenchymával. Feltételezzük, hogy az abnormálisan fejlődő thymus kialakulása egy, a különböző szívfejlődési rendellenességekkel párhuzamosan megjelenő kórkép. Azon kérdés megválaszolására, hogy egy adott szívfejlődési rendellenességgel született gyermek központi nyirokszerve partialisan, totálisan vagy egyáltalán el legyen-e távolítva, további vizsgálatokra van szükség.
(Tamás Kovács, Viktória Halasy, Nándor Nagy)
The enteric nervous system (ENS), which is derived from enteric neural crest cells (ENCCs) during gut development, represents the neuronal innervation of the gastrointestinal tract and is critical for regulating normal intestinal function. Compromised ENCC migration can lead to Hirschsprung Disease, which is characterized by an aganglionic distal bowel. We find that removal of the ceca, a paired structure present at the midgut-hindgut junction in avian intestine, leads to severe hindgut aganglionosis, suggesting that the ceca are required for ENS development. To test this, we replaced the ceca of embryonic day 6 (E6) wild-type chicks with ceca from transgenic GFP chicks. Interestingly, the entire hindgut ENS arises from the GFP+ ceca-derived ENCC population. Comparative transcriptome profiling of the cecal buds compared to the interceca region shows that the non-canonical Wnt signaling pathway is preferentially expressed within the ceca. Specifically, Wnt11 is highly expressed in the ceca, as confirmed by RNA in situ hybridization, leading us to hypothesize that cecal expression of Wnt11 is important for ENCC colonization of the hindgut. Organ cultures were prepared using E6 avian intestine, when ENCCs are migrating through the ceca, and showed that Wnt11 inhibits enteric neuronal differentiation. These results reveal an essential role for the ceca during hindgut ENS formation and highlight an important function for non-canonical Wnt signaling in regulating ENCC differentiation and thereby promoting their migration into the colon.
(Dóra Dávid, Kovács Tamás, Nagy Nándor)
Neuroinflammation in the gut is associated with many gastrointestinal (GI) diseases, including inflammatory bowel disease. In the brain, neuroinflammatory conditions are associated with blood-brain barrier (BBB) disruption and subsequent neuronal injury. We sought to determine whether the enteric nervous system (ENS) is similarly protected by a physical barrier and whether that barrier is disrupted in colitis. We identified a blood-myenteric barrier (BMB) consisting of ECM proteins (agrin and collagen-4) and glial end-feet, reminiscent of the BBB, surrounded by a collagen-rich periganglionic space (PGS). The BMB is impermeable to the passive movement of 4 kDa FITC-dextran particles. A population of macrophages is present within enteric ganglia (intraganglionic macrophages, IGMs) and exhibits a distinct morphology from muscularis macrophages (MMs), with extensive cytoplasmic vacuolization and mitochondrial swelling, but without signs of apoptosis. IGMs can penetrate the BMB in physiological conditions and establish direct contact with neurons and glia. DSS-induced colitis leads to BMB disruption, loss of its barrier integrity, and increased numbers of IGMs in a macrophage-dependent process. In intestinal inflammation, macrophage-mediated degradation of the BMB disrupts its physiologic barrier function, eliminates the separation of the intra- and extra-ganglionic compartments, and allows inflammatory stimuli to access the myenteric plexus. This suggests a potential mechanism for the onset of neuroinflammation in colitis and other GI pathologies with acquired enteric neuronal dysfunction.
(Emőke Szőcs, Ádám Soós, Viktória Halasy, Dalma Jancsovics, Nándor Nagy)
The avian bursa of Fabricius (BF) is a primary lymphoid organ, critical to normal B-lymphocyte development. During embryogenesis the epithelial anlage of the BF emerges as a diverticulum of the cloaca surrounded by undifferentiated mesenchyme. While it is believed that CD45+ hematopoietic stem cells colonize the epithelial-mesenchymal primordium that would provide a selective microenvironment for B cell precursor expansion, it is more likely that separate B-cell, macrophage, dendritic cell precursors colonize the mesenchyme, and some precursors migrate to the surface epithelium initiating lymphoid follicle bud formation. The goal of this project is to characterize the developmental mechanisms of lymphoid follicle formation using a large panel of monoclonal antibodies (mAbs) specific for leukocytes (CD45), B-cells (chB6, EIVE12), macrophages (TIM4), bursal dendritic cells (CSF1R). The staining of embryonic BF by these mAbs helps to distinguish between three different lineages of hematopoietic cells. CD45+/EIVE12+ cells were first observed in the BF rudiment, many of them enter the surface epithelium to induce follicle bud formation. This will be colonized by the second cell type that belong to the CSF1R+/TIM4+ population, followed by chB6+ B cell precursors. In conclusion, we could determine three different types of precursors which colonize the embryonic BF, indicating that there is a pre-bursal segregation between these blood-borne cell lineages. Using chick-duck chimeras, we demonstrate that the first cell types which enter the bursal epithelium are not the dendritic/macrophages or B cell precursors, but are a transient lymphoid bud inducer cell population whose primary role is to induce follicle bud formation.
(Soós Ádám, Szőcs Emőke, Fejszák Nóra, Jancsovics Dalma, Halasy Viktória, Kovács Tamás, Nagy Nándor)
The bursa of Fabricius (BF) is a primary lymphoid organ, unique in birds, that is responsible for the development of B cells within its follicular microenvironment. The bursal lymphoid follicles consist of two histologically and embryological distinct compartments: the ectodermal medulla and the cortex of mesodermal origin. Despite the fact that the histology of the follicular medulla is well characterized, the morphology of the ontogenetically later emerging cortex is less clear. In this study, we describe the molecular composition and ontogeny of the BF follicular cortex. In contrast to medulla, the adult cortical CD45+/chB6+ B-lymphocytes express surface CXCR4. In the cortex the reticular cells produce extracellular matrix (ECM) rich in proteoglycans, collagens, and glycoproteins, unlike the medulla where there is no detectable ECM. Characterization of the ECM showed that compared to most of the ECM proteins, expression of Tenascin-C can be first observed on 16th day of embryogenesis surrounding the developing follicle buds. Tenascin-C blocked B-cell migration in the explant cultures of embryonic BF. Similarly, RCAS-Shh retroviral vector-induced overexpression of Tenascin-C inhibits B-cell colonization of developing follicles. In summary: 1) development of the follicle cortex starts before hatching; 2) the B-cells of the cortical follicle shows a specific Bu-1+/CXCR4+/IgM low expression pattern, and has a CSF1R+/TIM4+/Lep100+ macrophage population; 3) the scaffold of the cortex is composed of mesenchymal reticulum cells that produce ECM; 4) In vivo and in vitro experiments show that Tenascin-C provides an inhibitory environment for B-cell migration. Grant: NKFI-124740
(Kocsis Katalin, Bódi Ildikó, Fejszák Nóra, Oláh Imre)
The avian respiratory system shows unique morphological features compared to other vertebrates. Current explanations of its functional morphology suggest that it is optimized for gas exchange. The air passages start with the nasal and oral cavities, which are followed by the pharynx, larynx, trachea, syrinx, and primary bronchi. The primary bronchi enter the lungs, whereas the secondary bronchi branch from the intrapulmonary section of the primary bronchi. The organized bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) accumulates at the opening of the distal secondary bronchi. The primary bronchus and secondary bronchi are connected to the air sacs, which are air reservoirs that function as bellows. The tertiary bronchi, or parabronchi, offshoot from the secondary bronchi. The parabronchial unit is a complex structure of air passages and gas exchange areas. The atria open from the parabronchus (PB) cavity through the discontinuous smooth muscle layer. The atrium is the main surfactant-producing area, while the funnel-shaped infundibulum is the transition between the air passage and the air capillary-blood capillary system. The actual airflow may be regulated through the atrium by the smooth muscle layer of the PB. The diffusion barrier between the air and blood capillaries is extremely thin, approximately 0.1-0.2 μm. The directions of air and blood flows are opposite, which further increases the effectiveness of avian respiration. The branches of pulmonary arteries and veins run in interparabronchial septae. The airflow is unidirectional through most of the gas-exchanging part of the avian lung (in the paleopulmo), although bidirectional air flow is also described (neopulmo).
(Stefan Roch, H.-Minkó Krisztina, Sophie Creuzet, Bódi Ildikó)
A madarak thymus telepe a 3-4. garattasak endodermájából fejlődik, mely a ganglionléc eredetű mesenchymába nő bele. Az epithelio–mesenchymális interakció következtében kialakuló thymus strómája fogadja később a hemopoetikus sejteket. Csirke-fürj kiméra kísérletek megmutatták, hogy a thymus tokja, sövényei és a velőállományban található myoid sejtek ganglionléc eredetűek. Klasszikus szövettani ismereteink szerint a thymus kéreg- és velőállományra különül, azonban korábbi anti-citokeratinnal végzett immuncitokémiai vizsgálataink azt mutatták, hogy szerkezete ennél öszetettebb. A velőállományban a hámsejtek egy citokeratin pozitív hálózatot (keratin positive network-KPN) alkotnak, amit citokeratin negatív (keratin negative area-KNA) területek szabdalnak fel (Bódi et. al. 2015). A citokeratin negatív területek a kérgi lobulusokat elválasztó sövények tágulataiként folytatódnak, állományuk retikuláris kötőszövet. Ezek a megfigyelések fölvetik annak a lehetőségét, hogy a velőállomány keratin negatív területei a sövényekhez hasonlóan szintén ganglionléc eredetűek. A bemutatott kísérletek célja annak bizonyítása volt, hogy a velőállomány keratin mentes területei ganglionléc eredetűek. Hipotézisünk igazolására 33-38 órás csirke embriókban a 4-es rhomboméra és az 5-ös szomita között egyoldali ganglionléc irtást végeztünk, majd a műtétet túlélő embriókból a kialakult thymus telep fejlődését követtük nyomon immuncitokémiai módszerekkel. Megfigyeléseink szerint a ganglionléc írtást követően a velőállomány és abban a keratin pozitív és negatív területek nem a megszokott módon alakulnak ki. Ehhez társul a kéregállományban nagy kiterjedésű citokeratin negatív területek megjelenése, ahol a kapillarizáció is elmarad. A ganglionléc irtás következménye tehát a velőállomány szokásos kompartmentalizációjának elmaradása, ami a hámsejtek differenciálódási z
A konferencia honlapja: https://univet.hu/hu/mat2021/