Naše skupina se zabývá dvěma směry výzkumu. Jeden se týká pochopení vztahu včel a dvou faktorů v jejich stravě, které mohou ovlivňovat jejich imunitu a celkové zdraví. Těmito faktory jsou sekundární metabolity pylu a nektaru a mikroorganismy. Tento výzkumný směr je řešen v rámci grantu NAZV QJ1210047 a problematice se věnují Ph.D. studenti Ing. Zuzana Hroncová a MVDr. Martin Kamler. Odborným garantem skupiny je Dr. Jiří Killer (ÚŽFG AV ČR).
Ve druhém směru výzkumu se zabýváme člověkem, vztahy mikrobiálních obyvatel našeho trávicího traktu a potravou, kterou přijímáme. Tento výzkum je financován z prostředků grantu MŠMT COST CZ. Jsme členy Evropské akce COST Infogest a zabývají se jím Ph.D. studenti Ing. Ivo Doskočil a Ing. Tereza Volštátová. Podílí se na něm i ostatní členové katedry KMVD.
Naši Mgr a Bc. Studenti pracují na problematice obou výzkumných směrů. Méme k dispozici techniku tkáňových kultur s Caco-2 a HT-29 nádorovými liniemi, na kterých simulujeme interakce, ke kterým dochází ve střevě mezi mikroorganismy a epiteliálními buňkami. Máme k dispozici chromatografické techniky jako preparativní HPLC se sběračem frakcí, HPLC-DAD. Naši studenti se věnují i biologické aktivitě rostlinných sekundárních metabolitů, jejich interakci s epiteliálními buňkami, toxicitou, expresí enzymů, cytokinů, oxidačního stresu. Spolupracujeme s ostatními členy katedry KMVD s týmem vedoucího katedry prof. Rady a prof. Vlkové.
COST INFOGEST - Projekt Cost CZ - Adheron
Pochopení vztahů mezi mikroorganismy a matricí potravy
Náš tým se stal plnohodnotným členem evropské výzkumné sítě COST Infogest (https://www.cost-infogest.eu/). Akce Infogest je prestižní sítí pracovišť, které se společně v rámci velkého projektu EU zabývají otázkami přeměny živin v průběhu trávení, jejich nutriční i nenutriční funkcí a vzájemnými vztahy se střevní mikroflorou a buňkami střeva. V rámci akce se řeší zejména harmonizace a sjednocení metody in vitro simulace procesů v trávicím traktu, která umožňuje předpovídat metabolickou přeměnu živin. KMVD má nyní jako účastník a člen výboru akce možnost účastnit se studentských letních škol, kongresů a dlouhodobých vědeckých stáží pro Ph.D. nebo Mgr. studenty. V návaznosti na to, že je KMVD členem akce, jí byly z MŠMT přiděleny grantové prostředky na grant COST CZ, který umožní se plnohodnotně integrovat do Evropské sítě výzkumu a přispět k poznání souvislostí, jak matrice stravy a živiny v průběhu trávení ovlivňují životaschopnost střevních bakterií a zejména schopnost adherence na povrch tlustého střeva. Adherence, tedy schopnost uchytit se je významným faktorem jejich účinnosti. Na KMVD jsou tyto vztahy studovány s pomocí tkáňových kultur kultivovaných nádorových buněk.
Obr. 1 Adherence bifidobakterií na nádorové buňky střevního epitelu Caco-2
Projekt NAZV
Porozumění vztahům včel, mikroorganismů a dalších složek včelí stravy
Katedra mikrobiologie, výživy a dietetiky vstupuje do třetího roku řešení grantu Ministerstva zemědělství NAZV, v rámci něhož zkoumá vztahy mezi potravou včel, jejich imunitou, zdravím a osídlením traktu střevními mikroorganismy.
Imunita včel je zcela odlišná od savců. Včelám zcela chybí adaptivní imunita, kterou nahrazují řadou jiných mechanismů. V hemolymfě včel jsou velmi významně zastoupeny antimikrobiální peptidy s účinky proti mikroorganismům a velký význam má i buněčná imunita a fagocytóza. Včely jsou označovány jako super-organismus a úzkostlivé rozdělení úloh ve včelstvu, kdy například o mladé larvy starají zcela jiné včely, než ty, které v úle uklízí, bývá zase označováno jako imunita sociální.
Obr.2. Role mikroorganismů na životaschopnost larev je testována in vitro na mikrotitračních destičkách. Larvičky jsou přelarvovány z úlu ve stáří několika hodin a odchovány na umělé výživě do dospělosti. U toho vyhdonocujeme jejich mortalitu a imunitní parametry
Včelstva jsou v posledních letech vystavena velkému tlaku patogenů, nejvýznamnějšími jsou roztoči Varroa a mor včelího plodu. Výzkum posledních pěti let nám ukazuje, že velkou roli v imunitě včel možná hrají mikroorganismy, ale i pestrá strava a malé koncentrace antimikrobiálních fenolů a alkaloidů v nektaru a pylu. Zjistili jsme, že mikroflora včel je nesmírně rozmanitá a že určité druhy bakterií rodu Gilliamella a Lactobacillus jsou typické pro určitá vývojová stadia, přesto i v tomto existuje velká variabilita a například sesterské larvy nakladené matkou během několika minut mají po sedmi dnech vzájemně naprosto odlišnou mikrofloru.
Obr. 3. Denaturační gradientová elektroforéza produktů 16S rDNA genu ukazuje variabilitu mikrobiálních společenstev v průběhu vývoje nebo po podání libovolného faktoru do stravy
Mikroflora včel létavek, tedy nejstarších včel nosících do úlu pyl, nektar nebo vodu je zase úplně jiná. Je velmi pestrá, s vysokým obsahem laktobacilů, zejména z květů. V úlech se slabšími koloniemi, které jsou sub-klinicky napadeny nějakým patogenem se zase vyskytuje mikroorganismus Frischella perrara. Zkoumáme vliv stravy, věku včely i stanoviště. Cílem grantu je pochopit vztahy mezi mikroorganismy a včelami a navrhnout pro včely výživový doplněk k optimalizaci včelí mikrobioty a tedy zvýšení odolnosti proti onemocněním. Z výsledků připravujeme publikaci pro časopis Plos ONE.
Cílem projektu je na základě teoretických poznatků vyvinout komerční přípravek pro zlepšení imunity včel.
Obr. 4 Variabilita složení včelí mikroflory v závislosti na věku včely a stanovišti, ze kterého byla odebrána vyhodnocená vícerozměrnou statistickou metodou RDA
Dále řešíme následující interní granty CIGA:
