Okruhy otázek k magisterské státní zkoušce - Oddělení fyziologie a imunologie živočichů

Pokyny ke státní magisterské zkoušce:

Před zkouškou si vylosujete jeden z okruhů prvního státnicového předmětu Vaší specializace (tj. Srovnávací fyziologie nebo Vývojová a srovnávací imunologie nebo Vývojová biologie). Členové komise Vám k němu zadají další okruhy z navazujících 3 předmětů SZZ. Všechny okruhy jsou vypsány níže. Potom budete mít 20 minut na přípravu a ve zhruba 60minutovém bloku budete o tématech hovořit a odpovídat na otázky zkoušejících. Už při domácí přípravě na SZZ si proto můžete sami zkusit strukturovat svůj výklad a okruhy logicky propojovat. Zkoušející ale mohou zadat k vylosovanému okruhu doplňující otázky volně.

Při výkladu se snažte postupovat od obecných věcí ke konkrétním a nepřeskakovat. Pro získání známky A bude potřeba přednést:

Státnicové okruhy jsou rozděleny podle magisterských specializací:

Fyziologie živočichů
Imunologie
Vývojová biologie

Uvedené okruhy otázek platí pro státnicové zkoušky od června 2021, okruhy platné pro předchozí období najdete zde.

Okruhy otázek k magisterským státnicím studijního směru “Učitelství biologie” najdete na webu garančního pracoviště Ústav botaniky a zoologie.

Strukturované, úplné, přesné a samostatné podání problému v celku i detailech. Na všechny dotazy přesně odpovíte. Nebudete potřebovat všechny detaily jako při dílčích zkouškách Vašeho předchozího studia. Známka F znamená, že nejste schopni správného představení problému ani obecně, ani v detailech.

Výsledné hodnocení Vašich znalostí bude sestávat ze 4 známek odpovídajících 4 výše zmíněným předmětům SZZ. Ve výsledné známce je zohledněna ještě známka za obhajobu DP. V případě neúspěchu (známka F) budete při dalším pokusu opakovat jen předmět(y) klasifikované F.

Specializace: Fyziologie živočichů

SROVNÁVACÍ FYZIOLOGIE

Předpoklad: Bi3030 Fyziologie živočichů
Základ: Bi7630 Srovnávací fyziologie bezobratlých, Bi4099 Srovnávací fyziologie obratlovců, Bi6728 Speciální fyziologie krve

Doplnění: Bi1100 Mechanismy hormonálního řízení, Bi3080 Neurofyziologie smyslů
Okruhy:

Homeostáza, adaptace, regulace. Otázky velikosti těla. Význam homeostatické regulace, volba strategie, vlivy prostředí, regulační systém zpětné vazby. Glykémie a krevní tlak jako příklady regulace. Alometrie a vztahy mezi hmotností a životními ději.
Membránová fyziologie. Transport, potenciály. Typy iontového transportu, kanály, pumpy, klidový potenciál, vzrušivé membrány, akční potenciál a jeho šíření. Elektrická aktivita orgánů a její měření.
Synapse. Stavba, funkce, mediátory, receptory, potenciály, význam při přenosu, zpracování, ukládání informací, elektrické synapse.
Energetika živočichů, metabolizmus. Energetický rozpočet organismu, vztah k velikosti těla, přeměny látek a energií, intermediární metabolismus sacharidů, proteinů a lipidů, transporty živin, biochemie aerobní a aneaerobní tvorby ATP, v klidu a námaze, hypoxii, obezita, hladovění.
Termální fyziologie. Termoregulace. Cesty tepla, vlivy teploty na buněčné děje. Termoregulační řídící a výkonné systémy těla. Vztah k velikosti těla, metabolismu. Tolerance, aklimatizace, Homoiotermie/Poikilotermie. Adaptace na chlad, zmrznutí tolerující a netolerující strategie, třesová, netřesová termogeneze. Adaptace na horko. Protiproudá výměna. Klidové stavy.
Dýchání. Kyslík v různých prostředích, orgány respirace ve vodě a na souši, fylogeneze dýchacích systémů, tracheje ve vodě i na souši, ventilace, recepční, regulační a výkonné systémy, difuze, transport plynů v těle, dýchací pigmenty, Hypoxie.
Tělní tekutiny. Typy, význam, složení, funkce, fylogenetické srovnání. Hemolymfa, plasmatické složky, hemocyty. Hematologie tříd obratlovců. Hemopoéza, typy krvinek, komunikace. Hemokoagulace. Acidobazická regulace. Krevní plasma (složení, funkce nejvýznamnějších komponent); červené krvinky (funkce), hemoglobin; lymfatický systém; krevní destičky; hemokoagulace (jednotlivé faktory, vnitřní a vnější koagulační kaskáda, poruchy koagulace, terapeutické možnosti).
Imunitní odpověď. Imunita ve fylogenezi, nástroje specifické/nespecifické imunity, imunita látková/buněčná, Nodulace, enkapsulace. Typy, funkce a komunikace různých imunitních buněk, antigen, protilátka, zánět, rozlišení cizí/vlastní, MHC systém, krevní skupiny.
Kardiovaskulární systém. Význam, fylogenetické srovnání. Otevřené/uzavřené. Stavba srdce a cév. Řízení aktivity srdce a řízení oběhu. Elektrická aktivita srdce. Krevní tlak, kapilární výměna, regulace cévního průtoku, fetální oběh, lymfatický systém. Angiogeneze (základní principy).

Vylučovací systémy, vodní hospodářství. Úlohy v různých prostředích, fylogeneze, stavba a fce vylučovacích orgánů. Odpadní dusík, tvorba a úprava filtrátu v tubulu, protiproudá výměna, iontové a vodní transporty, ledvina, Malpighické trubice. Regulace složení a tvorby moči.
Trávicí děje, vstřebávání. Význam, stavba trávicích orgánů, fylogenetické srovnání. Úlohy oddílů trávicí trubice a komunikace mezi nimi. Enzymy trávicích soustav. Trávení a absorpce živin. Játra, slinivka. Endosymbionti. Centrální řízení trávicích dějů.
Pokryv těla. Význam, stavba, funkce, fylogenetické srovnání. Kůže, kutikula. Tvorba kutikuly hmyzu. Metabolismus, žlázy, smyslové receptory, funkce, prokrvení.
Skeletální systém a růst těla. Význam, stavba skeletálních struktur, skelet v různých prostředích, fylogenetické srovnání skeletů. Úloha savčí kosti v motorice, imunitě a metabolismu. Růst kosti.
Svalový systém, pohyb. Význam a typy lokomoce v různých prostředích, fylogenetické srovnání. Chůze, let (hmyzu) a jejich řízení, energetika. Myokard, svalovina hladká, kosterní, vlákna červená, bílá: stavba, funkce, řízení, rozdíly mezi nimi. Řízení kontrakcí a elektro-mechanické spřažení. Energetika svalového stahu.
Hormonální řízení – žlázy. Látková řídící soustava ve fylogenezi. Osy řízení u bezobratlých i obratlovců. Typy a skupiny hormonů. Mozek a periferní endokrinní žlázy hmyzu, obratlovců, člověka. Endokrinologie nervového systému, trávicího systému, kůže, srdce, ledvin, tukové tkáně, placenty, prsní žlázy.
Hormonální řízení – úkoly. Úkoly a specifika hormonálního řízení ve fylogenezi. Endokrinní regulace: homeostázy živin a energetiky, homeostázy látek, růstu, metamorfózu, trávení, imunity, stresové reakce, klidových stavů a termoregulace, chování. Menstruační cyklus samic savců a spermatogeneze. Feromony. Základy řízení cirkadiánní rytmicity těla.
Nervová soustava a řízení chování. Nervová řídící soustava, její význam a vývoj ve fylogenezi. Stavba centrální a periferní NS obratlovců a hmyzu. Vývoj oddílů mozku a jejich funkce. Vegetativní NS. Řízení motoriky. Neurální základy jednoduchých prvků paměti a chování.
Smyslová fyziologie. Úloha exteroreceptorů. Laterální inhibice, adaptace. Orgánová úroveň a molekulární podstata transdukce hmatu, sluchu, čichu, chuti a zraku. Zpracování signálů v mozku.

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE

Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
Okruhy:

Buněčné membrány a jejich funkce – funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozómy, peroxizóm;
Cytoskelet a jeho funkce – základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval;
Buněčné jádro – přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách;
Kontakty buňky s okolím – spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozómy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace, spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce;
Buněčný metabolismus – principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
Buněčná signalizace – základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy;
Významné signální dráhy – signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt);
Regulace buněčných systémů – hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů;
Regulace buněčných systémů vnějšími vlivy – odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz),

Buněčný cyklus a regulace buněčné proliferace – základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace;
Buněčná smrt a její formy – základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
Buněčná diferenciace – obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt;
Kmenové buňky a hierarchická organizace tkání – definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
Střevní epitel jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání;
Prostata a prsní epitel jako příklady endokrinně regulovaných tkání; funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace;
Kůže, její obnova a regenerace; funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže;
Krvetvorba – systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu;
Játra a slinivka – vývoj a architektura jater; jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně; játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk; jaterní zonace, metabolismus; stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce;
Plíce a dýchací cesty – stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu;
Homeostáza, zdraví, nemoc – organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací; stress;

PATOBIOLOGIE TKÁNÍ A ORGÁNŮ

Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze
Doplnění: Bi6726 Fyziologie působení farmak a toxických látek
Okruhy:

Základní patologické pojmy a patofyziologie buňky. Symptom vs. syndrom, progrese, prognóza, příčiny vzniku chorob, stádia buněčné odpovědi na stres, mechanizmy buněčného poškození (reverzibilní, ireverzibilní), alterace buněčné morfologie a funkce za patologických stavů (atrofie, hypertrofie, hyperplazie, dysplazie, metaplazie) a jejich příklady v různých typech tkáních, typy nekróz a jejich příklady, odpověď buňky na poškození (mitochondrie, membrány, jádro,..), akumulace metabolitů (intra a extracelulární).
Skeletální a svalový systém. Struktura a typy kostních tkání, skeletogeneze, příklady vývojových defektů postihujících skelet, regulace růstu a příčiny poruch růstu (proporcionální a disproporcionální), remodelace kostních tkání, fraktura kosti a stádia hojení zlomenin, metabolická onemocnění kostí (osteoporóza, osteomalacie, osteopetróza), zánětlivá onemocnění kostí (osteomyelitida, artritidy, osteoartróza). Struktura a funkce jednotlivých typů svalových tkání, fyziologie svalového stahu u příčně pruhované kosterní a hladké svaloviny, odpověď svalu na podráždění, rigor mortis, myogeneze a příklady vývojových poruch, regulace a funkce nervosvalové ploténky, myasthenia gravis, funkce a příklady poškození svalového vřeténka, svalový tonus a turgor a jejich změny, příklady odpovědí svalu na poškození (atrofie, hypertrofie, nekróza), klasifikace svalových dystrofií, myopatie, crush syndrom, tetanus
Kardiovaskulární systém. Mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév, vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze, vývoj cévního řečiště a související vývojové poruchy. Struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, vývoj srdce a srdeční kongenitální vady, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční.
Gastrointestinální systém I – ústní dutina. Stavba a funkce struktur ústní dutiny (patro, jazyk, slinné žlázy, zuby), patologie sliznice ústní dutiny (regresivní změny, poruchy cirkulace, stomatitis), vývoj ústní dutiny a faryngeálních oblouků včetně vzniku souvisejících vývojových poruch (cheilopalatoschisis, brachygnathia, Edwardsův syndrom, aglossia, ankyloglossia, oligodontia), chuťový pohárek a vnímání chuti, malé a velké slinné žlázy, stádia sekrece slin a jejich regulace, poruchy tvorby slin (ptyalismus, xerostomie, sialolitiáza), zánětlivá onemocnění (sialoadenitida, pulpitis, periodontitis), karies
Gastrointestinální systém II – jícen, žaludek, střevo. Funkce GIT, principy motility GIT, řízení činnosti GIT. Struktura a funkce jícnu, vývoj jícnu a jeho vrozené vady (ageneze, atrézie, stenóza, duplikace), polykání (fáze, řízení), patologie jícnu (poruchy polykání, divertikulitida, obstrukce, Barrettův jícen, hiátová hernie, jícnové varixy). Struktura a funkce žaludku (typy buněk), vývoj žaludku a jeho vrozené vady (atrézie, hypoplazie svaloviny, divertikly, vrozená dislokace), řízení peristaltiky a vyprazdňování žaludku, zvracení, produkce žaludečních šťáv, poruchy obnovy a diferenciace epitelových buněk žaludku, gastritida, ulcerace. Struktura a funkce střeva (typy buněk), vývoj střeva a jeho vrozené vady (atrézie, diverticulum Meckeli, pupeční hernie, situs inversus, rektální píštěle), regulace vstřebávání živin, poruchy regulace obnovy střevní výstelky, poruchy trávení a vstřebávání potravy (maldigesce, malabsorpce, Crohnova choroba, celiakie, diarea, obstipace, ulcerózní kolitida, divertikly)
Gastrointestinální systém III – játra a žlučník, pankreas. struktura a funkce jater, jaterní lalůček jako základní organizační jednotka jaterní tkáně; jaterní zonace; vznik a vývoj jater v embryonálním vývoji vs. regenerace a udržování jaterní tkáně v dospělosti; základní typy patologií – steatóza, cirhóza a fibróza jater – molekulární a buněčné změny doprovázející tato onemocnění; příklady genetických poruch jaterních funkcí; žlučník a jeho onemocnění; struktura a funkce pankreatu; poruchy sekrečních funkcí pankreatu, diabetes, komplikace diabetu, sepse, šok, multiorgánové selhání
Dýchací systém – průdušky a plicní tkáň. struktura a funkce dýchacích cest a plic; přehled základních buněčných typů dýchacího systému – dýchací cesty vs. plíce; možnosti trvalého poškození a regenerace plicní tkáně; obstrukční a restrikční poruchy respirace – chronická obstrukční plicní nemoc, chronická bronchitida, emfyzém, apod., cystická fibróza; vnější faktory ovlivňující poruchy a činnost plic, pneumotorax
Vylučovací systém. struktura a funkce ledviny a vývodných cest močových, filtrace primární moči a její regulace v jednotlivých částech nefronu, úloha podocytů a mesangiocytů, vývoj ledviny a vývodných cest močových a s nimi související vývojové defekty (dystopická a podkovovitá ledviny, oligomeganefronie, aplazie, hypoplazie a dysplazie ledviny, renkulizace, defekty ureteru a močového měchýře), renální cysty a příčiny jejich vzniku, poruchy tvorby a vylučování moči, selhání ledvin, renální nedostatečnost, poruchy cirkulace krve, patologické léze glomerulů a tubulů, tubulointersticiální léze (pyelonefritidy, intersticiální nefritidy), nemoci vývodných cest močových (poruchy cirkulace krve, záněty močových cest – ureteritis, urocystitis, urethritis), urolitiáza

Reprodukční systém. stavba a funkce varlete a vývodných cest samčího pohlavního systému, úloha Sertoliho a Leydigových buněk, hematotestikulární bariéra, regulace spermiogeneze a pohybu spermií a negativní faktory, které je ovlivňují, vývoj indiferentních gonád a řízení diferenciace samčích orgánů, descensus testium a jeho regulace, vývojové anomálie samčího pohlavního systému (kryptorchismus, ageneze a fúze varlat, ektopie varlat, polyorchidie, cystické rete testis, testikulární hypoplazie), patologie varlat (degenerace varlat, atrofie, kalcifikace, poruchy cirkulace krve, ischémie, krváceniny, trombotizace, orchitis), struktura a funkce přídatných pohlavních žláz (glandula vesicularis, glandula bulbourethralis, prostata), patologie žláz (hyperplazie a hypertrofie, cysty, zánětlivá onemocnění). Stavba a funkce vaječníku a vývodných cest samičího pohlavního systému, regulace folikulogeneze a oogeneze, řízení diferenciace samičích orgánů, vývojové defekty (ageneze vaječníků, nadpočetné vaječníky, hypoplazie vaječníků, defekty derivátů Mullerových vývodů), atrézie folikulů, folikulární cysty, patologie vejcovodu (salpingitis, neprůchodnost vejcovodů) a dělohy (dystopie dělohy, hyperplazie endometria, endometritida, pyometra).
Nervový systém. Stavba a funkce centrálního a periferního nervového systému, typy a funkce buněk nervového systému, vnímání bolesti (centrální a periferní bolest), bazální ganglia a jejich poruchy, vývoj nervového systému (neurulace, regionalizace mozku) a příklady vrozených vývojových vad (spina bifida, meningokéla, meningoencefalokéla, anencefalus), sclerosis multiplex, dysestezie a parestézie nervových vláken, ischémie mozku, hematom, subarachnoidální krvácení, intrakraniální tlak, hydrocefalus a edém
Základní principy a znaky karcinogeneze – Mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, neomezená replikace, odolnost k buněčné smrti, neoangiogeneze, invaze a metastázování, zánět, přestavba energetického metabolismu. Klasifikace nádorů (dle původu/ typu tkáně, systematika, rozdělení, vysvětlení, benigní/maligní)
Signální dráhy a jejich deregulace v průběhu karcinogeneze – Wnt, Hedgehog, Notch, systémy receptorových tyrozinkináz, BMP/TGF-beta signalizace
Invaze, metastázování – vznik metastáz, nádorové cirkulující buňky, plasticita nádorových buněk, definice nádorových kmenových, jejich úloha v rozvoji nádorových onemocnění, heterogenitě nádorů a rezistenci vůči terapii.
Zánět, nádorové mikroprostředí a neoangiogeneze – chronický zánět, rakovina jako nikdy nezhojená rána, cytokiny, role mezibuněčné komunikace, nádory krve a pankreatu jako modelový příklad.
Modelové příklady nádorových onemocnění. Nádory prostaty a prsu – molekulární charakteristika, hormonální závislost, diagnostika, léčba, prognóza. Nádory kolonu a rekta (CRC) – genetické a epigenetické základy vzniku nádoru, molekulární charakteristika, deregulace klíčových signálních drah u CRC, klasifikace, vývoj a léčba CRC.
Mutace a genetická nestabilita – základní definice, protoonkogeny a onkogeny, nádorově supresorové geny, mutace – definice, typy, příklady, mutace u nádorů, integrita genomu, imortalizace buněk (telomery, telomeráza) a její důsledky.
Buněčný cyklus a buněčná smrt u nádoru – defekty na různých úrovních regulace buněčného cyklu ve vztahu k vývoji nádorového onemocnění a jeho léčbě, deregulace signálních drah buněčné smrti u nádorů, konkrétní příklady, interakce těchto drah, důsledky a využití v léčbě nádorů; kůže jako modelový příklad.
Epigenetika a nádory – základní epigenetické mechanismy – metylace DNA, metylace a acetylace histonů, microRNA, epigenom, epigenetické změny u nádorů a jejich důsledky, epigenetika ve vývoji a terapii nádorů, modelový příklad – nádory plic a epigenetika.
Přestavba energetického metabolismu nádoru – metabolismus nádorové buňky – hlavní metabolické dráhy, srovnání s normálními buňkami, metabolismus versus diagnostika a léčba nádorových onemocnění, onkogenní signály versus metabolismus, hypoxie, metabolismus versus základní buněčné procesy v nádoru; játra jako modelový příklad.
Vnější faktory ovlivňující vznik a rozvoj nádorů. Životní prostředí a životní styl, Výživa – složky potravy, lipidové složky výživy. Úloha lipidů a změny lipidového metabolismu v karcinogenezi, vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK) a nádorová onemocnění: molekulární mechanismy působení VNMK, bun. membrány, metabolismus VNMK – eikosanoidy, NSAIDs, oxidativní metabolismus, praktické aspekty – prevence, klinika.
Základní principy diagnostiky a protinádorové léčby – základní modely pro testování odpovědi nádoru na léčbu – jejich charakteristika a srovnání, současné možnosti terapie nádorových onemocnění, základní mechanismy působení protinádorových léčiv, prediktivní markery.

METODY EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE

Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
Základ: Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury, Bi6111 Behaviorální metody ve fyziologii
Okruhy:

Základní principy průtokové cytometrie a sortrování. Fluorescence a fluorochromy. Zdroje excitace, optické systémy a způsoby detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu. Vizualizace a analýza dat. Hmotnostní cytometrie. Multispektrální cytometrie.
Aplikace průtokové cytometrie v klinické imunologii a hematologii. Monoklonální a konjugované protilátky. Imunofenotypizace. Multibarevné analýzy. Funkční analýza imunitních buněk.
Analýza buněčného cyklu. DNA histogram. Analýza syntézy DNA – různé principy. Multiparametrické analýzy. Fucci systém.
Analýza vitálních buněčných funkcí pomocí průtokové cytometrie. Viabilita. Analýza pH, vápníkových iontů, reaktivních kyslíkových skupin.
Aplikace fluorescenčních proteinů v analytické cytometrii. Základní principy aplikace fluorescenčních proteinů v biologii. Sensory pro analýzu buněčného cyklu. Sensory pro detekci buněčných funkcí.
Metody detekce buněčné smrti pomocí analytické cytometrie. Základní principy a mechanismy buněčné smrti. Detekce na úrovni změn buněčné membrány. Detekce aktivity kaspáz. Detekce změn DNA. Detekce změn funkce mitochondrií.
Principy digitální mikroskopie. Fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, „temporally-resolved” digitální mikroskopie, “time/frequency-resolved” digitální mikroskopie.
Klinické a biologické aplikace digitální mikroskopie. Chromozómová a genová analýza. Analýza buněčných kompartment a metabolismu (pH, ionty). Aplikace FRET a FRAP. Základní principy a příklady analýzy obrazu.
Využití tkáňových kultur 1. Při studiu mechanismů a principů: vývoje buněk, tkání a orgánů (proliferace, diferenciace, apoptóza, migrace,..).

Využití tkáňových kultur 2. Při studiu mechanismů a principů: komunikace mezi buňkami, tkáněmi, orgány (cytokiny a růstové faktory, malé molekuly a metabolity,..).
Využití tkáňových kultur 3. Při studiu mechanismů a principů: příčin poruch fyziologických funkcí (chyby v metabolismu, transportu látek, přenosu vzruchu, aktivity iontových kanálů, buněčné adheze, kontrakce, fagocytózy, atd…)
Využití behaviorálních technik 1. Při studiu: účinnosti psychoaktivních látek, psychofarmak, sedativ, opiátů a analgetik, při léčbě závislostí.
Využití behaviorálních technik 2. Při studiu: vztahu parazit – hostitel, vlivu střevní mikrobioty, orientace, paměti, cirkadiánních rytmů a spánku.
Využití behaviorálních technik 3. Při studiu: účinnosti repelentů, biocidů proti hospodářským škůdcům, smyslových a kognitivních schopností zvířat.
Měření a ovlivnění elektrické aktivity buněk, tkání a orgánů (základy: in-cell recording, patch-clamp, voltage clamp, optogenetické přístupy, EKG).
Zárodečné, kmenové a embryonální kmenové buňky. Definice kmenových buněk. Embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití. Embryonální nádorové buňky. Indukované pluripotentní kmenové buňky.
Analýza proteinů. Separační techniky, Western blotting. Proteomika (dvourozměrná ELFO, hmotnostní spektrometrie). Proteinové interakce. Modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů.
DNA a RNA. Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting, RT-PCR, microarrays, siRNA.

Specializace: Imunologie

VÝVOJOVÁ A SROVNÁVACÍ IMUNOLOGIE

Předpoklad: Bi5220 Imunologie
Základ: Bi8250 Vývojová a srovnávací imunologie, Bi6728 Speciální fyziologie krve
Doplnění: Bi9350 Imunogenetika a imunogenomika
Okruhy:

Imunitní systém. Obecná charakteristika IS. Základní pojmy (imunitní odpověď, antigen, protilátka). Mechanismy nespecifické a specifické imunity (buněčné a humorální složky).
Anatomie imunitního systému. Lymfoidní orgány (primární, sekundární), lymfoidní tkáň a lymfatický cévní systém. Buňky imunitního systému (mononukleární a polymorfonukleární fagocytární systém, lymfocyty). Slizniční imunitní systém.
Antigeny, hlavní histokompatibilní systém. Antigeny ve vztahu k organismu a podle vztahu dvou organismů. Vlastnosti antigenů. Imunogen. Zpracování antigenů a jejich prezentace. Hlavní histokompatibilní systém – struktura a prezentace peptidů, výskyt (MHC I vs. MHC II), funkce, regulace exprese. Krevní skupiny – dělení, význam, dědičnost.
Protilátky. Struktura, rozdělení a význam jednotlivých tříd Ig. Vazba Ag (variabilní a hypervariabilní oblasti – alelická exkluze; afinita, avidita). Primární a sekundární protilátková odpověď. Monoklonální protilátky (hybridizace, humanizace, diagnostika a léčba).
Mechanismy nespecifické imunity. Bariéry, mikrobicidní peptidy, nespecifické rozpoznání patogenů a poškozených tkání. PRRs a PAMPs, DAMPs.
Cytokiny a jiné solubilní mediátory imunitní odpovědi. Základní vlastnosti a funkce cytokinů. Cytokiny v regulaci zánětu, hematopoézy, vývoje T lymfocytů. Dělení cytokinů. Cytokinové receptory a intracelulární signalizace. Regulace odpovědi buněk na cytokin. Leukotrieny, prostaglandiny, PAF – jejich původ, struktura, účinek, mechanismus působení – receptory, metabolismus a regulace).
Zánět. Příčiny vzniku zánětu a průběh zánětlivé reakce (signály k rozvoji zánětlivé reakce, doprovázející děje, aktivované systémy). Mediátory zánětu (cytokiny, lipidové mediátory zánětu). Zapojení různých typů buněk.
Komplement. Základní funkce komplementu. Nomenklatura proteinů komplementového systému a produktů. Obecný princip kaskády komplementové aktivace a cesty aktivace komplementu. Účinky komplementu (užitečné vs. škodlivé).
Interakce mezi buňkami imunitního systému. Adhezivní molekuly, komplementové receptory, imunoreceptory (BCR, TCR, Fc receptory). Intracelulární přenos signálu. Chemotaxe a adheze leukocytů, přestup leukocytů přes endotel.
Fagocyty. Typy a funkce fagocytů a obecně buněk myeloidní řady. Fagocytóza podrobně. Dendritické buňky a jejich funkce.

Lymfocyty. T-lymfocyty, B-lymfocyty, NK buňky. Jejích vývoj, diferenciace, mechanismus působení. Receptory TCR a BCR, jejich interakce s antigeny, intracelulární přenos signálu.
Imunoloická tolerance. Klonální selekce, útlum, antigenní paralýza.
Protiinfekční imunita vůči virům. Infekce buňky virem (př. HIV). Vrozená imunita. Specifická imunita. Mechanismy virů na překonávaní imunitního systému (antigenní drift a shift, imunosuprese, latentní formy).
Protiinfekční imunita vůči bakteriím a parazitům. Průběh bakteriální infekce (mukózní povrchy, aktivace imunitní odpovědi). Intracelulární infekce (mykobakterie). Mechanismy úniku bakterií před imunitním systémem (serotypy, rezistence, produkce proteinů, toxinů). Extracelulární vs. intracelulární paraziti.
Imunomodulace. Vakcinace, stimulátory a inhibitory imunity.
Imunogenetika, imunogenom a jeho analýza. Struktura imunogenomu, organizace, polymorfismus, evoluce, vznik diversity, selekce, přeskupování genů, vztah k nemocem.
Imunita bezobratlých mimo členovců (houbovci, žahavci, hlístice, pásnice, sumýšovci, kroužkovci, měkkýši). Vnější fyzikální bariéry. Buněčná imunita (hemocyty, coelomocyty) – fagocytcytóza, enkapsulace a nodulace, cytotoxické reakce, odvržení transplantátu. Humorální imunita (koagulační kaskáda, fenoloxidázová kaskáda, complement-like faktory).
Imunita členovců (korýši, hmyz). Buněčná imunita, humorální imunita (komplement). Fagocytární orgán, tukové tělísko. Drosofila jako modelový organismus – Toll a Imd dráhy.
Imunita obratlovců (ryby, obojživelníci, plazi, ptáci, savci). Lymfohematopoetické orgány. Adaptivní imunita – protilátky. Imunitní systém vybraných savců.
Obecné vlastnosti a funkce krve. Obecné vlastnosti krve, složení krve – funkce nejvýznamnějších komponent. Hemopoéza (erytropoéza, lymfopoéza, granulopoéza, trombopoéza). Krevní destičky a hemokoagulace (jednotlivé faktory, vnitřní a vnější koagulační kaskáda).

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE

Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
Okruhy:

Buněčné membrány a jejich funkce – funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozómy, peroxizóm;
Cytoskelet a jeho funkce – základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval;
Buněčné jádro – přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách;
Kontakty buňky s okolím – spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozómy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace, spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce;
Buněčný metabolismus – principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
Buněčná signalizace – základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy;
Významné signální dráhy – signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt);
Regulace buněčných systémů – hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů;
Regulace buněčných systémů vnějšími vlivy – odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz),

Buněčný cyklus a regulace buněčné proliferace – základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace;
Buněčná smrt a její formy – základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
Buněčná diferenciace – obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt;
Kmenové buňky a hierarchická organizace tkání – definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
Střevní epitel jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání;
Prostata a prsní epitel jako příklady endokrinně regulovaných tkání; funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace;
Kůže, její obnova a regenerace; funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže;
Krvetvorba – systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu;
Játra a slinivka – vývoj a architektura jater; jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně; játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk; jaterní zonace, metabolismus; stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce;
Plíce a dýchací cesty – stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu;
Homeostáza, zdraví, nemoc – organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací; stress;

PATOBIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU

Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze, Bi6727 Imunopatologie
Doplnění: Bi6726 Fyziologie působení farmak a toxických látek, Bi9901 Volné radikály ve fyziologii živočichů, Bi9902 Fotobiologie, Bi6728 Speciální fyziologie krve
Okruhy:

Primární imunodeficience. Mutace jako hlavní příčina PID. Dělení PID – humorální, buněčné a kombinované, fagocytární, komplementové; příklady, jejích výskyt, patofyziologie, projevy, diagnostika a terapie.
Sekundární imunodeficience. Příčiny a mechanismy vzniku SID, příklady – poruchy lymfatických orgánů, poruchy počtu a funkce periferních leukocytů, ID v důsledku metabolických chorob, malnutrice a hypovitaminóz, úrazů a operací, vyvolaná infekčními činiteli. Projevy a terapeutické možnosti.
Autoimunitní onemocnění. Definice pojmů autoimunita a autoprotilátky. Navozovaní tolerance a příčiny vzniku patologické autoreaktivity (genetické predispozice, pohlaví, deregulována apoptóza, infekce a vliv prostředí). Vybraná autoimunitní onemocnění, jejich podstata a léčba.
Hypersensitivita I. – IV. TYPU. Typy hypersenzitivních reakcí. Alergie zprostředkovaná IgE (I. typ), možné alergeny. Faktory, které mohou ovlivňovat vznik alergické reakce. Hyposenzibilizační léčba. Anafylaktická reakce.
Transplantační imunologie. Typy transplantací (auto-, alo-, xeno, syngenní, ortotopická, heterotopická). Histokompatibilita – hlavní a vedlejší antigeny a zásady křížení. Specifika transplantací jednotlivých orgánů. Mechanismus odvrhování štěpu, hyperakutní, akutní a chronická rejekce. Reakce štěpu proti hostiteli. Imunosupresivní terapie.
Nádorová imunologie: Antigeny specifické pro nádory a asociované s nádory. Efektorové mechanismy protinádorové imunity. Protinádorová imunoterapie.
Nádorové onemocnění hematopoetického systému: Leukémie, lymfomy, zásady protinádorové imunoterapie.
Reprodukční imunologie. Embryo jako semialograft. Imunologická tolerance v placentě u člověka. Imunologická sterilita. Ontogenetický vývoj imunitního systému.
Interakce vybraných infekčních činitelů s imunitním systémem. Herpetické viry, virus spalniček, chřipkové viry, HIV. Helicobacter pylori, Borrelie, Mycobacterium tuberculosis.
Imunotoxikologie: mechanismy a nežádoucí účinky xenobiotik, hodnocení in vivo a in vitro imunotoxických látek. Klinické aspekty poruch imunity vyvolaných léky a chemickými látkami z prostředí.
Vznik a fyziologie volných radikálů. Co jsou volné radikály. Vznik volných radikálů (oxido-redukční reakce, homolytické štěpení kovalentní vazby) a význam iontů přechodných kovů. Zdroje volných radikálů endogenní a exogenní. Fyziologické funkce volných radikálů (mikrobicidní účinky fagocytů, VR jako signální molekuly, modifikace signálních molekul).

Obrana proti volným radikálům. Definice antioxidantu. Rozdělení antioxidantů a princip jejích fungování – primární, sekundární (kompartmentalizace, vychytávače), terciární (oprava poškození – mechanismy). Antioxidační farmakologická intervence.
Úloha volných radikálů při onemocněních. Poškození biologicky důležitých makromolekul – DNA (modifikace vedoucí k mutacím), lipidů (lipidová peroxidace), cukrů (glykace a glykooxidace), proteinů – a jejich důsledky. Patologie volných radikálů (neurodegenerativní onemocnění, oxidační poškození oka, patologie v těhotenství, stárnutí, ateroskleróza).
Fotostárnutí a fototoxicita. Kůže a pigmentace. Efekt UV záření na buňky kůže – fotochemické reakce (ROS, poškození makromolekul, indukce apoptóza), akutní a chronické efekty (stárnutí kůže a fotokarcinogeneze). Reparace fotolézí. Ochrana kůže před působením UV.
Fotoalergie, fotoimunosuprese a fotomedicína. Subakutní změny kůže po UV ozáření – fotosensitivita. Fototoxické vs. fotoalergické reakce. Fotoimunosuprese – imunitní systém v kůži. Diagnostika onemocnění pomocí světla. Terapie založená na působení světla – nízkovýkonná laserová terapie, helioterapie.
Mechanismy buněčné smrti. Apoptóza – mechanismy indukce, vnitřní vs. vnější cesta apoptózy, kaspázy, pro-apoptické proteiny. Další typy buněčné smrti – autofagie, nekróza.
Zánět, nádorové mikroprostředí a neoangiogeneze. Význam zánětu pro karcinogenezi – nádor jako nikdy se nehojící rána (růstové faktory, infiltrace imunitních buněk, mezibuněčná komunikace angiogeneze, poškození DNA ROS).
Základní principy karcinogeneze. Mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, odolnost vůči buněčné smrti, invaze a metastázování. Typy karcinogenů.
Obecná patofyziologie buňky. Příčiny poškození buněk (hypoxie, ischemie, fyzikální příčiny, chemické příčiny, mikroorganismy, imunitní reakce, genetické vady, intracelulární akumulace složek metabolismu) a buněčná adaptace na stres (hypertrofie, hyperplazie, atrofie, hypoplazie, metaplazie, dyplazie, neoplazie). Odpověď buňky na poškození (snížení produkce ATP, defekt permeability membrán, ztráta homeostázy Ca²⁺).
Patofyziologie kardiovaskulárního systému. Mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév (vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze). Struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční.

METODY EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE

Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
Základ: Bi9250 Speciální imunologické metody, Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury
Okruhy:

Práce s buňkami IS. Práce s krví. Izolace leukocytů. Stanovení koncentrace a životnosti buněk, morfologická charakteristika. Funkční testy – povrchové nebo intracelulární znaky, testy fagocytární aktivity, testy aktivace lymfocytů, testy specifické buněčné imunity.
Metody stanovení oxidativního poškození. Metody detekce volných radikálů (kolorimetrické, fluorescenční, luminometrické, přímá spotřeba O₂). Měření antioxidační aktivity biologických tekutin. Měření poškození biologických makromolekul.
Sérologické metody. Precipitační křivka, precipitace v roztoku. Imunodifuzní metody a imunoelektroforéza. Elektroforéza séra. Aglutinační a hemaglutinační metody (latex fixační test, Coombsův test, HIT). Komplementové metody (KFR).
Imunochemické metody. RIA (RAST test), FIA (detekce fluorescence), EIA (homogenní a heterogenní). ELISA (základní složky systému ELISA, typy ELISA testů, sestavení vlastní ELISA, optimalizace).
Monoklonální protilátky. B lymfocyty a monoklonální protilátky. Hybridizační teorie přípravy monoklonálních protilátek. Humanizace protilátek. Využití mAb v praxi (transplantace, alergie, autoimunitní onemocnění, infekční onemocnění, nádory).
Alergologická vyšetření. Diferenciální počet eozinofilů, kožní testy. Stanovení celkové hladiny IgE, stanovení specifických IgE – ELISA, RAST, CAP Systém, AlaSTAT, IMMULITE. Expoziční testy. Detekce uvolnění mediátorů po expozici alergenu (histamin, tryptáza, CAST test, stanovení ECP, BAT)
HLA typizace. Serologická typizace HLA antigenů – lymfocytotoxický test. Molekulárně genetická typizace HLA antigenů pomocí PCR.
Stanovení komplementu. Vyšetřované složky komplementu. Vyšetření hemolytické aktivity komplementové kaskády (CH50).
Luminometrické aplikace v biologii a medicíně. Detekce fagocytózy, měření antioxidační kapacity tělních tekutin, měření ATP (hygiena pracovního prostředí, biomasa ve vodných roztocích, blastická transformace lymfocytů, reporter gene assay). Imunodiagnostika – chemiluminiscenční značky.
Mikroskopie. Fluorescenční mikroskopie (FISH, FRAP, FRET), konfokální mikroskopie (rozmítaný laserový paprsek, rotující Nipkowov kotouč), digitální mikroskopie (rastrové vs. vektorové obrazy, využití analýzy obrazu). Klinické a experimentální aplikace digitální mikroskopie – chromozómová a genová analýza – analýza buněčných kompartment a metabolismu (pH, ionty), aplikace FRET a FRAP).

Principy průtokové cytometrie a sortrování. Zdroj excitace, fluidika, optika a detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu, vizualizace a analýza dat. Víceparametrové analýzy. Biologické aplikace průtokové cytometrie – analýza buněčného cyklu, buněčného fenotypu, chromozomů, buněčných funkcí, buněčné smrti.
Aplikace průtokové cytometrie v charakterizaci a stanovení funkce lymfocytů. Imunofenotypizace (povrchové markery, intracelulární produkce cytokinů) a funkční testy (změna exprese povrchových markerů, blastická transformace/ proliferace, stanovení intracelulárních cytokinů, stanovení cytotoxicity)
Aplikace průtokové cytometrie v charakterizaci a stanovení funkce fagocytů. Změna exprese povrchových markerů, mikrobicidní aktivita (fagocytóza, produkce reaktivních metabolitů kyslíku).
Buněčně kultury. Základní předpoklady pro provozování tkáňových kultur. Specifity v kultivaci buněk bezobratlých, poikilotermní obratlovci, teplokrevní živočichové. Adherentní nádorové linie a suspenzní nádorové linie.
Zárodečné, kmenové a embryonální kmenové buňky. Definice kmenových buněk. Embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití. Embryonální nádorové buňky. Indukované pluripotentní kmenové buňky.
Analýza proteinů. Separační techniky, Western blotting. Proteomika (dvourozměrná ELFO, hmotnostní spektrometrie). Proteinové interakce. Modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů.
DNA a RNA. Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting, RT-PCR, microarrays, siRNA.
Aplikace in vivo modelů v imunologickém výzkumu. Nejvýznamnější modelové organismy, bezobratlí a poikilotermní obratlovci, teplokrevní živočichové, genetické manipulace se zvířaty.
Analýza lipidů a sacharidů. Separace lipidů a sacharidových struktur, identifikace, HPLC techniky a modifikace, hmotnostní spektrometrie.

Specializace: Vývojová biologie

VÝVOJOVÁ BIOLOGIE

Předpoklad: Bi6140 Embryologie
Základ: Bi9903 Vývojová biologie živočichů, Bi8790 Molekulární embryologie
Doplnění: Bi0580 Vývojová genetika, Bi6336 Biologie zárodečných buněk
Okruhy:

REGULACE DIFERENCIACE BUNĚK A ZACHOVÁNÍ BUNĚČNÉHO DIFERENCIAČNÍHO STATUSU: morfogeneze, klasifikace morfogenetických procesů, morfogen – definice, příklady, hlavní signalizační dráhy – příklady jejich uplatnění ve vývoji; diferenciační potenciál, mechanismy diferenciace, symetrické/asymetrické buněčné dělení, dediferenciace a regenerace
ÚLOHA BUNĚČNÉ SMRTI A SENSCENCE V MORFOGENEZI: příklady buněčných procesů, kde se apoptóza podílí na morfogenezi, eliminace buněk a ukončení jejich signalizace, formování apiko-bazální konstrikce pro produkci záhybů, efekt buněčných procesů na okolní buňky (indukce proliferace a apoptózy), molekulární mechanizmy zapojené do buněčné smrti během vývoje, narušení buněčné smrti a asociované vývojové defekty; definice senescence, molekulární mechanismy zahrnuté v kontrole senescence, příklady senescence v regulaci morfogeneze, příklady vývojových poruch spojených s abnormalitami buněčné senescence
EPITELIO-MEZENCHYMÁLNÍ TRANSFORMACE A EXTRACELULÁRNÍ MATRIX VE VÝVOJI: definice epitelio-mezenchymální a mezenchymálně-epiteliální transformace, její úloha v gastrulaci a tvorbě mezodermu, EMT při formování neurální lišty, MET během formování somitů a vzniku obratlů; komponenty ECM, struktura a funkce proteoglykanů a jejich úloha při signalizaci, zapojení ECM do jednotlivých vývojových drah, tvorba koncentračního gradientu, funkce glykoproteinů při migraci buněk, funkce integrinů, anoikis, remodelace ECM ve vývoji, buněčná adheze, kadheriny, selektivní afinita v buněčné adhezi
REGULACE SYMETRIE/ASYMETRIE A POLARITY BUNĚK VE VÝVOJI: asymetrická segregace determinant ve vajíčku/zygotě, planární buněčná polarita, buněčné procesy a principy při kolektivní migraci, „migrace“ částí buněk, společný sub-buněčný základ určení polarity a migrace; buněčné mechanismy přispívající k determinaci symetrie/asymetrie, molekulární regulace symetrie, modely regulace, příklady poruch symetrie a asymetrie (situs ambiguus, situs inversus, ..)
REGULACE VELIKOSTI BUNĚK A ORGÁNŮ VE VÝVOJI A PŘÍKLADY JEJICH NEZBYTNOSTI: signální dráhy v regulaci velikosti, regulace tempa růstu a její příklady, regulace doby trvání růstu, imaginální disky octomilky jako model pro studium regulace velikosti
ÚLOHA A REGULACE EPITELOVÉHO VĚTVENÍ V MORFOGENEZI: pučení, tvorba štěrbin, regulace prodlužování větví a jejich maturace, příklady orgánů s větvením epitelových tkání, příklady poruch regulace větvení
VLIV FYZIKÁLNÍCH JEVŮ NA VÝVOJ: jak a čím buňka vnímá mechanické síly, úloha kadherinů a integrinů ve vnímání mechanických sil, úloha mechanických sil v průběhu specifikace mezodermu, smykové síly a vývoj srdce a chlopní, aktino-myosinový systém v kontrakci buněk a indukci mechanických sil
KMENOVÉ BUŇKY – ZÁKLADNÍ DEFINICE: definice, identifikace a potenciál kmenových buněk, jak lze identifikovat kmenovou buňku?; úloha kmenových buněk v regeneraci a homeostáze tkání
NIKA KMENOVÝCH BUNĚK: její význam, složení, interakce s kmenovými buňkami

PŮVOD KMENOVÝCH BUNĚK A JEJICH VYUŽITÍ: příklady konkrétních somatických kmenových buněk; klinické aplikace, experimentální využití, příprava geneticky modifikovaných organizmů
REPROGRAMOVÁNÍ BUNĚK: princip/podstata a průběh reprogramování
RANÝ VÝVOJ U BEZOBRATKÝCH A OBRATLOVCŮ: oplození, superficiální rýhování, determinace os těla, gastrulace, časová souslednost genové exprese, hlavní regulátory vývoje a příklady jejich poruch, homeotické geny
RANÝ VÝVOJ U OBRATLOVCŮ: morfologie vajíčka obojživelníků, ptáků a savců, oplození a rýhování, determinace os těla, „bottle cells“, Spemannovy experimenty, funkce šedého srpku, primární embryonální indukce, organizátor – definice a molekulární regulace, indukce mezodermu a neurální tkáně, determinace regionálních rozdílů
FORMOVÁNÍ EKTODERMÁLNÍCH STRUKTUR: primární a sekundární neurulace, regulace a poruchy uzavírání nervové trubice, determinace buněk neurální lišty, mezidruhové rozdíly při delaminaci neurální lišty, regionalizace neurální lišty a jejich derivátů, migrace buněk neurální lišty, neurokristopatie, evoluční význam neurální lišty
VÝVOJ MEZODERMU: vznik mezodermu a jeho regulace, jednotlivé části mezodermu a jejich deriváty, somitogeneze, metamerie, oscilační hodiny, separace somitů, poruchy somitogeneze a dysostózy, epitelializace somitů, jejich specifikace podél kranio-kaudální osy, mezidruhové rozdíly, regulace diferenciace sklerotomu, myotomu a dermatomu
DETERMINACE POHLAVÍ: primární a sekundární determinace pohlaví, determinace chromozomální, regulace vývoje samčích a samičích gonád, interakce mezonefros se základy gonád, příklady poruch determinace pohlaví, determinace pohlaví prostředím, teorie buněčné proliferace, teorie hormonální regulace, příklady poruch determinace pohlaví vlivem prostředí
VÝVOJ HLAVY A KRANIOFACIÁLNÍCH STRUKTUR: raný vývoj obličeje a indukce stomodea, organizační centra, holoprosencefalie, regulace vývoje horních cest dýchacích, palatogeneze, rozštěpy rtů/patra, odontogeneze, determinace počtu a pozice zubů, poruchy regulace vývoje zubů, tvorba náhradních zubních generací a související mezidruhové rozdíly
VÝVOJ ENTODERMU: determinace entodermu, regionalizace entodermu, faryngeální oblouky a jejich deriváty, indukce dolních cest dýchacích a jejich vývoj, regionalizace trávicí trubice a molekulární regulace vzniku jejich derivátů (játra, pankreas)
VÝVOJ A DIGITALIZACE KONČETIN: specifikace končetinových polí, regulace pozice končetin, indukce končetinových pupenů, specifikace hrudní a pánevní končetiny, apikální ektodermální hřeben, zóna polarizační aktivity, specifikace jednotlivých částí končetiny a identity prstů, digitalizace, regulace vzniku kloubů, klinická relevance a příklady poruch
EVOLUČNÍ ASPEKTY EMBRYOLOGIE: definice EVO-DEVO, homologické a analogické znaky, homologická signalizace, pleziomorfní a apomorfní znaky, makroevoluční změny – modularita a molekulární parsimonie, heterotopie, heterochronie, heterometrie, heterotypické změny

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE

Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů, Bi7575 Biologie kmenových buněk
Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
Okruhy:

BUNĚČNÉ MEMBRÁNY A JEJICH FUNKCE: funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy, peroxizóm
CYTOSKELET A JEHO FUNKCE: základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval
BUNĚČNÉ JÁDRO: přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách
KONTAKTY BUŇKY S OKOLÍM: spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozomy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace, spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce
BUNĚČNÝ METABOLISMUS: principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
BUNĚČNÁ SIGNALIZACE: základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy
VÝZNAMNÉ SIGNÁLNÍ DRÁHY: signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt)
REGULACE BUNĚČNÝCH SYSTÉMŮ: hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů
REGULACE BUNĚČNÝCH SYSTÉMŮ VNĚJŠÍMI VLIVY: odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz)

BUNĚČNÝ CYKLUS A REGULACE BUNĚČNÉ PROLIFERACE: základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace
BUNĚČNÁ SMRT A JEJÍ FORMY: základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
BUNĚČNÁ DIFERENCIACE: obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt
KMENOVÉ BUŇKY A HIERARCHICKÁ ORGANIZACE TKÁNÍ: definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
STŘEVNÍ EPITEL: jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání
PROSTATA A PRSNÍ EPITEL JAKO PŘÍKLADY ENDOKRINNĚ REGULOVANÝCH TKÁNÍ: funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace
KŮŽE, JEJÍ OBNOVA A REGENERACE: funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže
KRVETVORBA: systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu
JÁTRA A SLINIVKA: vývoj a architektura jater, jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně, játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk, jaterní zonace, metabolismus, stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce
PLÍCE A DÝCHACÍ CESTY: stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu
HOMEOSTÁZA, ZDRAVÍ, NEMOC: organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací, stres

PATOBIOLOGIE – PATOFYZIOLOGIE TKÁNÍA ORGÁNŮ

Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze
Okruhy:

ZÁKLADNÍ PATOLOGICKÉ POJMY A PATOFYZIOLOGIE BUŇKY: symptom vs. syndrom, progrese, prognóza, příčiny vzniku chorob, stádia buněčné odpovědi na stres, mechanizmy buněčného poškození (reverzibilní, ireverzibilní), alterace buněčné morfologie a funkce za patologických stavů (atrofie, hypertrofie, hyperplazie, dysplazie, metaplazie) a jejich příklady v různých typech tkáních, typy nekróz a jejich příklady, odpověď buňky na poškození (mitochondrie, membrány, jádro,..), akumulace metabolitů (intra a extracelulární)
SKELETÁLNÍ A SVALOVÝ SYSTÉM: struktura a typy kostních tkání, skeletogeneze, příklady vývojových defektů postihujících skelet, regulace růstu a příčiny poruch růstu (proporcionální a disproporcionální), remodelace kostních tkání, fraktura kosti a stádia hojení zlomenin, metabolická onemocnění kostí (osteoporóza, osteomalacie, osteopetróza), zánětlivá onemocnění kostí (osteomyelitida, artritidy, osteoartróza); struktura a funkce jednotlivých typů svalových tkání, fyziologie svalového stahu u příčně pruhované kosterní a hladké svaloviny, odpověď svalu na podráždění, rigor mortis, myogeneze a příklady vývojových poruch, regulace a funkce nervosvalové ploténky, myasthenia gravis, funkce a příklady poškození svalového vřeténka, svalový tonus a turgor a jejich změny, příklady odpovědí svalu na poškození (atrofie, hypertrofie, nekróza), klasifikace svalových dystrofií, myopatie, crush syndrom, tetanus
KARDIOVASKULÁRNÍ SYSTÉM: mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév, vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze, vývoj cévního řečiště a související vývojové poruchy; struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, vývoj srdce a srdeční kongenitální vady, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční
GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM I – ÚSTNÍ DUTINA: stavba a funkce struktur ústní dutiny (patro, jazyk, slinné žlázy, zuby), patologie sliznice ústní dutiny (regresivní změny, poruchy cirkulace, stomatitis), vývoj ústní dutiny a faryngeálních oblouků včetně vzniku souvisejících vývojových poruch (cheilopalatoschisis, brachygnathia, Edwardsův syndrom, aglossia, ankyloglossia, oligodontia), chuťový pohárek a vnímání chuti, malé a velké slinné žlázy, stádia sekrece slin a jejich regulace, poruchy tvorby slin (ptyalismus, xerostomie, sialolitiáza), zánětlivá onemocnění (sialoadenitida, pulpitis, periodontitis), karies
GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM II – JÍCEN, ŽALUDEK, STŘEVO: funkce GIT, principy motility GIT, řízení činnosti GIT; struktura a funkce jícnu, vývoj jícnu a jeho vrozené vady (ageneze, atrézie, stenóza, duplikace), polykání (fáze, řízení), patologie jícnu (poruchy polykání, divertikulitida, obstrukce, Barrettův jícen, hiátová hernie, jícnové varixy); struktura a funkce žaludku (typy buněk), vývoj žaludku a jeho vrozené vady (atrézie, hypoplazie svaloviny, divertikly, vrozená dislokace), řízení peristaltiky a vyprazdňování žaludku, zvracení, produkce žaludečních šťáv, poruchy obnovy a diferenciace epitelových buněk žaludku, gastritida, ulcerace; struktura a funkce střeva (typy buněk), vývoj střeva a jeho vrozené vady (atrézie, diverticulum Meckeli, pupeční hernie, situs inversus, rektální píštěle), regulace vstřebávání živin, poruchy regulace obnovy střevní výstelky, poruchy trávení a vstřebávání potravy (maldigesce, malabsorpce, Crohnova choroba, celiakie, diarea, obstipace, ulcerózní kolitida, divertikly)
GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM III – JÁTRA A ŽLUČNÍK, PANKREAS: struktura a funkce jater, jaterní lalůček jako základní organizační jednotka jaterní tkáně; jaterní zonace; vznik a vývoj jater v embryonálním vývoji vs. regenerace a udržování jaterní tkáně v dospělosti; základní typy patologií – steatóza, cirhóza a fibróza jater – molekulární a buněčné změny doprovázející tato onemocnění; příklady genetických poruch jaterních funkcí; žlučník a jeho onemocnění; struktura a funkce pankreatu; poruchy sekrečních funkcí pankreatu, diabetes, komplikace diabetu, sepse, šok, multiorgánové selhání
DÝCHACÍ SYSTÉM – PRŮDUŠKY A PLICNÍ TKÁŇ: struktura a funkce dýchacích cest a plic; přehled základních buněčných typů dýchacího systému – dýchací cesty vs. plíce; možnosti trvalého poškození a regenerace plicní tkáně; obstrukční a restrikční poruchy respirace – chronická obstrukční plicní nemoc, chronická bronchitida, emfyzém, apod., cystická fibróza; vnější faktory ovlivňující poruchy a činnost plic, pneumotorax
VYLUČOVACÍ SYSTÉM: struktura a funkce ledviny a vývodných cest močových, filtrace primární moči a její regulace v jednotlivých částech nefronu, úloha podocytů a mesangiocytů, vývoj ledviny a vývodných cest močových a s nimi související vývojové defekty (dystopická a podkovovitá ledviny, oligomeganefronie, aplazie, hypoplazie a dysplazie ledviny, renkulizace, defekty ureteru a močového měchýře), renální cysty a příčiny jejich vzniku, poruchy tvorby a vylučování moči, selhání ledvin, renální nedostatečnost, poruchy cirkulace krve, patologické léze glomerulů a tubulů, tubulointersticiální léze (pyelonefritidy, intersticiální nefritidy), nemoci vývodných cest močových (poruchy cirkulace krve, záněty močových cest – ureteritis, urocystitis, urethritis), urolitiáza

REPRODUKČNÍ SYSTÉM: stavba a funkce varlete a vývodných cest samčího pohlavního systému, úloha Sertoliho a Leydigových buněk, hematotestikulární bariéra, regulace spermiogeneze a pohybu spermií a negativní faktory, které je ovlivňují, vývoj indiferentních gonád a řízení diferenciace samčích orgánů, descensus testium a jeho regulace, vývojové anomálie samčího pohlavního systému (kryptorchismus, ageneze a fúze varlat, ektopie varlat, polyorchidie, cystické rete testis, testikulární hypoplazie), patologie varlat (degenerace varlat, atrofie, kalcifikace, poruchy cirkulace krve, ischémie, krváceniny, trombotizace, orchitis), struktura a funkce přídatných pohlavních žláz (glandula vesicularis, glandula bulbourethralis, prostata), patologie žláz (hyperplazie a hypertrofie, cysty, zánětlivá onemocnění); stavba a funkce vaječníku a vývodných cest samičího pohlavního systému, regulace folikulogeneze a oogeneze, řízení diferenciace samičích orgánů, vývojové defekty (ageneze vaječníků, nadpočetné vaječníky, hypoplazie vaječníků, defekty derivátů Mullerových vývodů), atrézie folikulů, folikulární cysty, patologie vejcovodu (salpingitis, neprůchodnost vejcovodů) a dělohy (dystopie dělohy, hyperplazie endometria, endometritida, pyometra)
NERVOVÝ SYSTÉM: stavba a funkce centrálního a periferního nervového systému, typy a funkce buněk nervového systému, vnímání bolesti (centrální a periferní bolest), bazální ganglia a jejich poruchy, vývoj nervového systému (neurulace, regionalizace mozku) a příklady vrozených vývojových vad (spina bifida, meningokéla, meningoencefalokéla, anencefalus), sclerosis multiplex, dysestezie a parestézie nervových vláken, ischémie mozku, hematom, subarachnoidální krvácení, intrakraniální tlak, hydrocefalus a edém
ZÁKLADNÍ PRINCIPY A ZNAKY KARCINOGENEZE: mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, neomezená replikace, odolnost k buněčné smrti, neoangiogeneze, invaze a metastázování, zánět, přestavba energetického metabolismu, klasifikace nádorů (dle původu/typu tkáně, systematika, rozdělení, vysvětlení, benigní/maligní); signální dráhy a jejich deregulace v průběhu karcinogeneze (Wnt, Hedgehog, Notch, systémy receptorových tyrozinkináz, BMP/TGF-beta signalizace)
INVAZE, METASTÁZOVÁNÍ: vznik metastáz, nádorové cirkulující buňky, plasticita nádorových buněk, definice nádorových kmenových, jejich úloha v rozvoji nádorových onemocnění, heterogenitě nádorů a rezistenci vůči terapii
ZÁNĚT, NÁDOROVÉ MIKROPROSTŘEDÍ A NEOANGIOGENEZE: chronický zánět, rakovina jako nikdy nezhojená rána, cytokiny, role mezibuněčné komunikace, nádory krve a pankreatu jako modelový příklad
MODELOVÉ PŘÍKLADY NÁDOROVÝCH ONEMOCNĚNÍ: nádory prostaty a prsu – molekulární charakteristika, hormonální závislost, diagnostika, léčba, prognóza, nádory kolonu a rekta (CRC) – genetické a epigenetické základy vzniku nádoru, molekulární charakteristika, deregulace klíčových signálních drah u CRC, klasifikace, vývoj a léčba CRC
MUTACE A GENETICKÁ NESTABILITA: základní definice, protoonkogeny a onkogeny, nádorově supresorové geny, mutace – definice, typy, příklady, mutace u nádorů, integrita genomu, imortalizace buněk (telomery, telomeráza) a její důsledky
BUNĚČNÝ CYKLUS A BUNĚČNÁ SMRT U NÁDORU: defekty na různých úrovních regulace buněčného cyklu ve vztahu k vývoji nádorového onemocnění a jeho léčbě, deregulace signálních drah buněčné smrti u nádorů, konkrétní příklady, interakce těchto drah, důsledky a využití v léčbě nádorů, kůže jako modelový příklad
EPIGENETIKA A NÁDORY: základní epigenetické mechanismy – metylace DNA, metylace a acetylace histonů, microRNA, epigenom, epigenetické změny u nádorů a jejich důsledky, epigenetika ve vývoji a terapii nádorů, modelový příklad – nádory plic a epigenetika
PŘESTAVBA ENERGETICKÉHO METABOLISMU NÁDORU: metabolismus nádorové buňky – hlavní metabolické dráhy, srovnání s normálními buňkami, metabolismus versus diagnostika a léčba nádorových onemocnění, onkogenní signály versus metabolismus, hypoxie, metabolismus versus základní buněčné procesy v nádoru, játra jako modelový příklad
VNĚJŠÍ FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VZNIK A ROZVOJ NÁDORŮ: životní prostředí a životní styl, výživa – složky potravy, lipidové složky výživy, úloha lipidů a změny lipidového metabolismu v karcinogenezi, vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK) a nádorová onemocnění: molekulární mechanismy působení VNMK, buněčné membrány, metabolismus VNMK – eikosanoidy, NSAIDs, oxidativní metabolismus, praktické aspekty – prevence, klinické aspekty
ZÁKLADNÍ PRINCIPY DIAGNOSTIKY A PROTINÁDOROVÉ LÉČBY: základní modely pro testování odpovědi nádoru na léčbu – jejich charakteristika a srovnání, současné možnosti terapie nádorových onemocnění, základní mechanismy působení protinádorových léčiv, prediktivní markery

METODY VÝVOJOVÉ BIOLOGIE

Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
Základ: Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury, Bi1130 Experimentální embryologie, Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
Okruhy:

ZÁKLADNÍ PRINCIPY PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE A SORTROVÁNÍ: fluorescence a fluorochromy, zdroje excitace, optické systémy a způsoby detekce fluorescence, zpracování a kompenzace signálu, vizualizace a analýza dat, hmotnostní cytometrie, multispektrální cytometrie
APLIKACE PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE V KLINICKÉ BIOLOGII: konjugované protilátky, imunofenotypizace, multibarevné analýzy, funkční analýza imunitních buněk
ANALÝZA BUNĚČNÉHO CYKLU: DNA histogram, analýza syntézy DNA – různé principy, multiparametrické analýzy, Fucci systém
ANALÝZA VITÁLNÍCH BUNĚČNÝCH FUNKCÍ POMOCÍ PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE: viabilita, analýza pH, vápníkových iontů, reaktivních kyslíkových skupin
APLIKACE FLUORESCENČNÍCH PROTEINŮ V ANALYTICKÉ CYTOMETRII: základní principy aplikace fluorescenčních proteinů v biologii, sensory pro analýzu buněčného cyklu, sensory pro detekci buněčných funkcí
METODY DETEKCE BUNĚČNÉ SMRTI POMOCÍ ANALYTICKÉ CYTOMETRIE: základní principy a mechanismy buněčné smrti, detekce na úrovni změn buněčné membrány, detekce aktivity kaspáz, detekce změn DNA, detekce změn funkce mitochondrií
PRINCIPY DIGITÁLNÍ MIKROSKOPIE: fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, „temporally-resolved” digitální mikroskopie, “time/frequency-resolved” digitální mikroskopie
KLINICKÉ A BIOLOGICKÉ APLIKACE DIGITÁLNÍ MIKROSKOPIE: chromozómová a genová analýza, analýza buněčných složek a metabolismu (pH, ionty), aplikace FRET a FRAP, základní principy a příklady analýzy obrazu
PRINCIPY EXPERIMENTÁLNÍ PRÁCE: základní typy studií, experimentální design, hypotéza
MODELOVÉ ORGANIZMY VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Danio rerio, Ambystoma mexicanum, Xenopus laevis, Anolis carolinensis, Alligator mississippiensis, Gallus gallus, Mus musculus, Sus scrofa

METODY PRÁCE S DNA A RNA, ANALÝZY GENOVÉ EXPRESE VYUŽÍVANÉ VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting In situ hybridizace, PCR, microarray, RNA sekvenace, single cell sequencing
METODY ANALÝZY PROTEINŮ VYUŽÍVANÉ VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: analýza proteinů separační techniky, Western blotting, proteinové interakce, modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů
ANALÝZA LIPIDŮ A SACHARIDŮ: separace lipidů a sacharidových struktur, identifikace, HPLC techniky a modifikace, hmotnostní spektrometrie
STUDIUM ÚLOHY GENŮ: „GAIN-OF-FUNCTION“ PŘÍSTUPY: editace genomu s využitím CRISPR/Cas9 technologie, „animal cap assay“, injekce morfogenů nebo nukleových kyselin
STUDIUM ÚLOHY GENŮ – „LOSS-OF-FUNCTION“ PŘÍSTUPY: editace genomu s využitím CRISPR/Cas9 technologie, RNA interference, morpholiny, farmakologické inhibice
ANALÝZY BUNĚČNÉ MIGRACE A SLEDOVÁNÍ OSUDU BUNĚK: live-imaging, IVF, transgenní modely (GFP, confetti, Lac-Z reporter), DiI
VYUŽITÍ TKÁŇOVÝCH KULTUR 1: základní předpoklady pro provozování tkáňových kultur, principy metod a příklady jejich využití při studiu základní vývojových buněčných procesů (proliferace, diferenciace, apoptóza, migrace,..).
VYUŽITÍ TKÁŇOVÝCH KULTUR 2: principy metod a příklady jejich využití při studiu komunikace mezi buňkami, tkáněmi, orgány (cytokiny a růstové faktory, malé molekuly a metabolity,..), metody studia příčin poruch fyziologických funkcí (chyby v metabolismu, transportu látek, přenosu vzruchu, aktivity iontových kanálů, buněčné adheze, kontrakce, fagocytózy, atd…)
CHIMÉRY: definice, příklady využití ve výzkumu vývojových otázek, výhody a nevýhody jejich využití
ORGANOIDY: definice, jejich základní typy a charakterizace, procesy jejich přípravy a kultivace, příklady jejich využití v bazálním a klinickém výzkumu, jejich výhody a nevýhody