Cell Biology

Scurtă prezentare a proiectului

Bolile neurodegenerative sunt în prezent o problemă majoră de sănătate și un subiect de cercetare prioritar la nivel mondial. Astfel, bolile neurodegenerative apar frecvent în populația adultă de peste 65 de ani, sunt responsabile de invaliditate progresivă ireversibilă și reprezintă o povară socio-economică semnificativă. Până în prezent nu există nicio intervenție terapeutică aprobată sau cu rezultate pozitive certe care să opreasca sau să încetinească evoluția acestor boli, ci doar terapii simptomatice, cu beneficii nete, dar adesea modeste. Rezultatele unor studii clinice și experimentale recente au arătat existența unor posibile legături cauzale între diferitele particularități ale compoziției microbiotei intestinale și bolile neurodegenerative, în special în boala Parkinson. Substratul acestor legături cauzale este mediat atât de anumiți produși ai microbiotei (de exemplu, proteine ​​amiloid funcționale, biosurfactanți, endotoxine), cât și de proteine endogene a căror expresie poate fi modulată/indusă de microbiotă (de exemplu, calprotectina este un marker inflamator, dar și o proteină potențial amiloidogenă). De asemenea, disfuncția care de produce între gazdă și microbiota intestinala (disbioză cu reacție inflamatorie intestinală) ar putea produce modificări neuronale favorabile neurodegenerării (de exemplu, modificări secundare ale alterării barierei intestinale și/sau ale barierei hemato-encefalice, ori ca urmare a perturbării axei microbiotă-intestin-creier, a stresului oxidativ, disfuncției mitocondriale etc.). Toate aceste aspecte nu au fost investigate până acum în detaliu și reprezintă o temă de cercetare de interes.

Scopul proiectului:

Caracterizarea efectului proteinelor bacteriene amiloid funcționale și al altor produse amiloidogene ale microbiotei intestinale asupra agregării patologice a proteinelor și asupra propagării patologiei conform unui model prionic în modele de neurodegenerare, în vederea identificării de noi biomarkeri și ținte moleculare, dezvoltării unor strategii profilactice și a unor terapii personalizate în boala Parkinson sporadică și în alte boli neurodegenerative, contribuind astfel la îmbunătățirea abordării patologiilor cu impact major asupra sănătății. 

Obiectivele proiectului:

1. Dezvoltarea și îmbunătățirea protocolului pentru o testare/imuno-dozare standardizată a produselor amiloidogene bacteriene de interes. 
2. Evaluarea asocierii dintre nivelul fecal al produșilor amiloidogeni bacterieni de interes, nivelul calprotectinei fecale și boala Parkinson în fază motorie incipientă – studiu analitic observațional caz-control. 
3. Confirmarea rezultatelor privind asocierea dintre nivelul fecal al produșilor amiloidogeni bacterieni, nivelul de calprotectină și boala Parkinson, respectiv testarea posibilelor asocieri cu alte proteinopatii neurodegenerative. 
4. Caracterizarea efectelor produșilor amiloidogeni ai microbiotei intestinale asociați cu boala Parkinson în fază motorie timpurie și calprotectină asupra agregării și internalizării/propagării alfa-sinucleinei, in vitro, pe linii celulare, în prezența și absența rotenonei . 
5. Evaluarea efectului produșilor amiloidogeni ai microbiotei intestinale asociați cu boala Parkinson, calprotectină și acizi grași cu lanț scurt asupra manifestărilor clinice, patologiei intestinale și patologiei cerebrale in vivo, pe modele murine de boala Parkinson, în condiții de microbiotă intestinală sălbatică, folosind protocoale bazate pe rezultatele studiilor in vitro. 
6. Evaluarea efectului produșilor amiloidogeni ai microbiotei intestinale asociați cu boala Parkinson, calprotectinei și acizilor grași cu lanț scurt asupra manifestărilor clinice, patologiei intestinală și patologiei cerebrale în modele murine de boala Parkinson, în condiții de microbiotă intestinală controlată, folosind protocoale pe baza rezultatelor anterioare. 
7. Evaluarea efectului produșilor amiloidogeni ale microbiotei intestinale (selectați în funcție de rezultatele anterioare), al calprotectinei și al acizilor grași cu lanț scurt asupra liniilor celulare și modelelor murine pentru alte boli neurodegenerative care implică plierea defectuoasă și agregarea patologică a unor proteine. 
8. Dezvoltarea unui model etiopatogenic privind implicarea proteinelor amiloidogene bacteriene, a altor produși amiloidogeni ai microbiotei intestinale și a calprotectinei în boala Parkinson, cu extrapolare la boala Alzheimer și alte proteinopatii neurodegenerative.

Rezultate estimate:

1. biomarkeri fecali pentru stadiul motor incipient al bolii Parkinson – pot fi biomarkeri de microbiotă, sau biomarkeri micști, gazdă-microbiotă.
2. biomarkeri fecali pentru stadiul motor incipient al bolii Parkinson confirmați pe un alt grup de pacienți, și care să aibă o specificitate cunoscută în raport cu alte boli neurodegenerative. 
3. paradigmă experimentală optimizată pentru evaluarea efectelor produșilor microbiotei intestinale și ale altor molecule asupra agregării, internalizării și propagării alfa-sinucleinei în diferite condiții experimentale. 
4. model etiopatogen intermediar pentru boala Parkinson/Alzheimer privind relația cauzală dintre expunerea la produse amiloidogene bacteriene, agregarea patologică a alfa-sinucleinei și răspândirea după un model prionic a patologiei de la intestin la creier. 
5. model murin optimizat pentru studiul microbiotei intestinale în boala Parkinson. 
6. model etiopatogen privind implicarea proteinelor amiloid funcționale bacteriene și a altor produși amiloidgeni ai microbiotei intestinale în agregarea patologică a proteinelor și în propagarea după model prionic a patologiei în boala Parkinson, extrapolat la boala Alzheimer și la alte boli neurodegenerative cu implicarea unor proteine anormale.
7. listă de noi ținte moleculare potențiale pentru intervenții/strategii terapeutice profilactice personalizate, sau pentru stoparea/încetinirea evoluției bolilor neurodegenerative, identificate în cadrul proiectului.

Livrabile:

Comunicări la manifestări științifice

• • B.O. Popescu – Bacteriile și neurodegenerarea (Bacteria and neurodegeneration) – Conferința Națională Alzheimer 2019, București, România, februarie 2019, prezentare orală
  • B. Popescu – Gastrointestinal dysmotility is the major cause of motor fluctuations in PD (host of the debate) – The 13th World Congress on Controversies in Neurology (CONy), Madrid, Spania, aprilie 2019 – prezentare orală
  • B. Popescu – Are microbiota reasonable targets in the therapy of neurodegenerative diseases? – YES – The 13th World Congress on Controversies in Neurology (CONy), Madrid, Spania, aprilie 2019 – prezentare orală
  • Laura Dumitrescu, Daciana Marta, Emilia Manole, Adela Danau, Antonia Lefter, Laura Cristina Ceafalan, Mihaela Gherghiceanu, Bogdan Ovidiu Popescu – Intestinal barrier integrity, bacterial endotoxin exposure and inflammation markers in Parkinson’s disease. Annual Scientific Meeting of Victor Babes Institute; The 12th National Pathology Symposium, November 21-23, 2019, Bucharest, Romania prezentare orală

• Laura Dumitrescu, Daciana Marta, Adela Danau, Antonia Lefter, Delia Tulba, Liviu Cozma, Emilia Manole, Mihaela Gherghiceanu, Laura Cristina Ceafalan, Bogdan Ovidiu Popescu – Intestinal inflammation and intestinal barrier integrity markers in sporadic Parkinson’s disease, International Pathology Conference of “Victor Babes” Institute, Bucharest, Romania, 4-6 November, 2021, Modern Medicie, Supplement 1/2021:60, prezentare orală

• Bogdan Ovidiu Popescu – Microbiota and neurodegenerative diseases, International Pathology Conference of “Victor Babes” Institute, Bucharest, Romania, 4-6 November, 2021, Modern Medicie, Supplement 1/2021:37, prezentare orală
• Emilia Manole, Gisela Gaina, Oana Mosoia, Alexandra Bastian, Laura Ceafalan – The two different faces of Interleukin-6, as a myokine and as a cytokine. International Pathology Conference of “Victor Babes” Institute, Bucharest, Romania, 17-19 November, 2022, prezentare orală

Publicații

1. Octavian Ioghen, Emilia Manole, Mihaela Gherghiceanu, Bogdan O. Popescu, Laura Cristina Ceafalan, Non-Myelinating Schwann cells in health and disease. In Demyelination disorders, Cap. 4, Ed. Emeritus Prof. Stavros Baloyannis, Fabian H. Rossi, Welwin Liu, 2020, IntechOpen, ISBN: 978-1-83968-654-2, Print ISBN: 978-1-83968-653-5.
2. Emilia Manole, Alexandra Bastian, Ana Maria Oproiu, Monica Teodora Neagu, Carolina Constantin, Gheorghita Izvoranu, Schwann cell plasticity in peripheral nerve regeneration after injury. In Demyelination disorders, Cap. 3, Ed. Emeritus Prof. Stavros Baloyannis, Fabian H. Rossi, Welwin Liu , 2020, IntechOpen, ISBN: 978-1-83968-654-2, Print ISBN: 978-1-83968-653-5.
3. Laura C. Ceafalan, Maria Dobre, Elena Milanesi, Andrei M. Niculae, Emilia Manole, Mihaela Gherghiceanu, Mihail E. Hinescu, Gene expression profile of adhesion and extracellular matrix molecules during early stages of skeletal muscle regeneration, Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2020; 24(17): 10140–10150. IF 5.295
4. Emilia Manole, Laura Dumitrescu, Cristina Niculite, Bogdan Ovidiu Popescu, Laura Cristina Ceafalan, Potential roles of functional bacterial amyloid proteins,bacterial biosurfactants and other putative gut microbiota-products in the etiopatho-geny of Parkinson’s Disease, BIOCELL 2021, 45(1), 1-16.  IF 1.110
5. E Manole, C Niculite, IM Lambrescu, G Gaina, O Ioghen, LC Ceafalan, ME Hinescu, Macrophages and Stem Cells-Two to Tango for Tissue Repair? Biomolecules 2021;11(5):697 IF 6.064
6. Laura Dumitrescu, Daciana Marta, Adela Danau, Antonia Lefter, Delia Tulba, Liviu Cozma, Emilia Manole, Mihaela Gherghiceanu, Laura Cristina Ceafalan,  Bogdan Ovidiu Popescu, Serum and fecal markers of intestinal inflammation and intestinal barrier permeability are elevated in Parkinson’s disease, Frontiers in Neuroscience Vol 15, Art. nr. 689726 IF 5.152
7. Emilia Manole, Gisela Gaina, Laura Cristina Ceafalan, Mihail Eugen Hinescu, Skeletal muscle stem cells in aging: asymmetric/symmetric divisions switching, Symmetry, 2022, 14, 2676. IF 2.7