Aktivitetsrapport 2012 Forskningslaboratorium for Stereologi og Neurovidenskab Bispebjerg Hospital Forskningslaboratorium for Stereologi og Neurovidenskab Bispebjerg Hospital Bispebjerg Bakke 23 2400 København NV Tlf.: 3531 6421 Epost: forsklab@bbh.regionh.dk Hjemmeside: http://www.bispebjerghospital.dk/forskningslaboratorium Eller google: Forskningslaboratorium for Stereologi og Neurovidenskab 1
I 2012 bestod forskningslaboratoriet af: Laboratoriechef: Bente Pakkenberg, dr. med. Sektionschef for molekylærbiologi Susana Aznar Kleijn, ph.d., cand.scient. Seniorforskere: Tomasz Brudek, ph.d., cand.scient. Sylwia Owczarek, postdoc, ph.d., cand.scient. Mikkel Vestergaard Olesen, ph.d., cand.scient. Ph.d.-studerende: Nina Eriksen, cand.scient. Sanne Simone Kaalund, cand.scient. Lisette Salvesen, cand.med. Anna Schou Karlsen, cand.scient. Solveig Walløe Hansen, cand.scient. Jesper Lind Riise, cand.scient. Evi Vlassaks, Master in Biomedical Sciences Affilierede forskere Birgitte Haugan Ullerup, cand.scient. Majken Kjær, cand.scient. Affilierede studerende: Signe Korbo, stud.mol.biomed. Jack Hou, stud.med. Rasmus Krarup Sigaard, stud.med. Christina Brix Skautrup, stud.scient. Signe Kjær Nedergaard, stud.scient. Bioanalytikere: Susanne Sørensen (ledende) Serap Yüksel Sekretær/koordinator/webmaster Dvora Berenstein 2
Årets aktiviteter Susana Aznar Kleijn startede den 1. oktober 2012 på laboratoriet som sektionschef for molekylærbiologi. Hendes videnskabelige interesser omfatter den molekylære, funktionelle og anatomiske karakterisering af det serotonerge system og dets interaktion med andre hjernesystemer involveret i neuropsykiatriske og neurodegenerative sygdomme. Hun har flere års erfaring som gruppeleder fra en stilling som seniorforsker på en forskningsenhed på Rigshospitalet. Susanas visioner i den nuværende stilling er at fremme synergien mellem den kliniske forskning på neurologisk afdeling og den molekylære og cellulære forskning i laboratoriet og dermed styrke laboratoriets og afdelingens position som attraktive samarbejdspartnere. De første projekter vil omhandle karakteriseringen af serotonerge ændringer i Parkinson s sygdom som underliggende patologi bag de non-motoriske symptomer, der ses ved sygdommen. Tomasz Brudek fortsætter med Q-PCR kvantificering af udtryk af specifikke markører for neuroner, astrocytter, oligodendroglia og aktiverede macroglia i udvalgte områder af hjernen og sammenligner med kontrolpersoner. Da α-synuclein, parkin og synphilin-1 splejsningsvarianter viser differentielle transskriptionsniveauer i Lewy body disease og Parkinson s sygdom, har vi undersøgt, hvordan de er udtrykt i udvalgte områder af MSA hjerner. α-synuclein140 og α-synuclein112mrna isoformer er signifikant forøget i MSA hjerner sammenlignet med kontrolgruppen, hvorimod niveauet af α-synuclein126 isoform er nedsat i MSA patienter vs kontroller i alle undersøgte hjerneområder. MSA patienter viser også forhøjede niveauer af synphilin-1a-isoform, der forårsager neuronal toksicitet. Forandringer i α-synuclein, parkin og synphilin-1-isoformen kan være medvirkende til patogenesen ved MSA. Herudover har vi vist forøgede niveauer af Toll-Like Receptor (TLR)-3, TLR-4 og TLR-5 mrna i substantia nigra, striatum, hjernebarken, og nucleus dentatus fra MSA hjerner vs kontroller. Forøget aktivering af TLRs i CNS kan føre til akkumulering af cytotoksiske faktorer, såsom reaktive oxygenformer, cytokiner og proteaser som kan føre til neurodegeneration. To papers er submitted. Ved hjælp af In situ Fluorescence Hybridizering og immunofarvning undersøger vi nu blandt andet hvilke celler der er ansvarlige for et øget udtryk af proteiner. Mikkel Vestergaard Olesen har startet et projekt vedrørende elektrochokbehandling af rotter. Man ved at elektrochok giver anledning til nydannelse af nerveceller i hippocampus i forsøgsdyr. Formålet med dette projekt er blandt andet at undersøge om de nydannede hjerneceller, der ses efter elektrochokbehandling af rotter, er permanente eller cellerne blot lever en kort tid hvorefter de går til grunde. Herudover benytter vi molekylærbiologiske teknikker til at undersøge de signaleringsmekanismer, der kan vise sammenhæng med cellenydannelse. Projektet sker i et samarbejde med Anders Fink-Jensen og Gitta Wörtwein, Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, Psykiatrisk Center København. Sanne S. Kaalund har arbejdet videre med et studie af synaptisk plasticitet i en rottemodel for psykose (akut PCP) i samarbejde med H. Lundbeck A/S, et arbejde der blev påbegyndt i slutningen af 2011. Hun arbejder nu med færdiggørelsen af to artikler, der skal indgå i hendes PhD: differential expression of parvalbumin interneurons in neonatal phencyclidine-treated rats and socially isolated rats og Expression of dopamine receptors D1 and D2 in brain areas of patients with schizophrenia and mood disorders. Den første 3
artikel er blevet accepteret i Journal of Neurochemistry. Derudover har Sanne arbejdet på et samarbejdsprojekt om hjernevæv fra fostre mellem vores laboratorium på Bispebjerg Hospital, Skejby sygehus og Lieber Institute for Brain Development, USA. Samarbejdet skal udmunde i et forskningsprojekt om udviklingen af midthjernen. I den forbindelse har hun arrangeret et besøg med de amerikanske samarbejdspartnere Prof. Dr. Daniel Weinberger og Dr. Tom Hyde og arrangeret et velbesøgt foredrag af Daniel Weinberger som blev afholdt på Panum i februar. Sanne har været på barsel fra slutningen af maj 2012 og kommer tilbage til april 2013. Anna S Karlsen (ASK) har i 2012 afsluttet studiet Parvalbumin expression (mrna) i voksne neopcp dyr i samarbejde mellem Synaptisk Transmission 1 (Niels Plath) og Institut for Neurobiologi og Farmakologi, Panum (Morten Møller). Herudover er hun medforfatter til artiklen "Differential expression of parvalbumin interneurons in neonatal phencyclidine treated rats and socially isolated rats af Kaalund et al. 2012. Data fra Snap25 in situ hybridiseringsforsøg hos Morten Møller, INF, er skrevet sammen til to manuskripter: Developmental and Diurnal Expression of the Synaptosomal-Associated Protein 25 (Snap25) in the Rat Pineal Gland (publiceret) og Expression of presynaptic markers in a neurodevelopmental phencyclidine model with relevance to schizophrenia (forventes submitted i foråret 2013). Arbejdet med estimering af celler i den mediodorsale thalamus i hjerner fra mennesker med Down syndrom fortsætter ind i 2013 med inklusion af hjerner fra patienter med Alzheimer s demens. Fra september til december 2012 arbejdede ASK på Lieber Institute for Brain Development (LIBD), Johns Hopkins Medical campus, Baltimore, USA, som gæste-ph.d. studerende. Projektet Identification of genotypes associated with increased risk of cognitive deficits and schizophrenia er et samarbejde mellem Forskningslaboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Synaptisk Transmission 1 Lundbeck og LIBD. Dette projekt vil fortsætte ind i 2013 og forventes afsluttet i november 2013, hvor ASKs ph.d.afhandling skal afleveres. Lisette Salvesen har afsluttet sine celletællinger i udvalgte områder af hjerner fra patienter med Multiple System Atrophy (MSA). De har blandt andet vist at der ikke er tab af nerveceller i hjernebarken hos MSA patienter, hvilket er i tråd med de beskedne kongitive deficit hos disse patienter. Lisette skal opgøre alle resultaterne når hun vender tilbage fra barsel i 2013. Birgitte Haugan Ullerup har brugt megen energi på at applicere en ny stereologisk tællemetode, the proportionator, som blandt andet er en langt mere effektiv tællemetode til estimering af celler med en inhomogen fordeling i væv. Med den vil Birgitte bestemme et eventuelt tab af nerveceller i lillehjernen i hjerner fra MSA patienter og Parkinson patienter og sammenligne med en kontrolgruppe. Arbejdet forventes færdigtalt i 2013. Nina Eriksen er i den afsluttende fase af sin ph.d. i det internationale samarbejde COSBID (the Co-Operative Study on Brain Injury Depolarizations) om projektet kvantificering af svær hjerneskade hos patienter med erhvervet hjerneskade (traumatisk hjerneskade og hjerneskade som følge af subaraknoidalblødning). Scanninger af patienterne umiddelbart efter skaden er blandt andet korreleret til graden af spreading depolarization for at undersøge om der er en sammenhæng mellem hjerneskadens størrelse, dens lokalisation og spreading depolarizations. Hos patienter med subaraknoidalblødning har Nina fundet flere spreading depolarizations hos de patienter, hvor parenkymal skade og intracerebral 4
hjerneblødning var tilstede. Derudover er der fundet sammenhæng mellem størrelsen af subdural hjerneblødning og spreading depolarizations. Hos patienter med en forøgelse af den parenkymale skade findes endelig korrelation til en speciel type spreading depolarizations kaldet isoelectric spreading depolarizations, der forekommer i isoelektrisk (dødt) hjernevæv hos patienter med traumatisk hjerneskade. Sylwia Owczarek fortsætter sit forskningsprojekt vedrørende selektiv regulering af NMDA receptorer via såkaldte celleadhæsionsmolekyler, neurexin og neuroligin. Disse molekylære mekanismer studeres in vitro på primære neuronale cellekulturer fra cortex. Sylwia har blandt andet undersøgt hvilke signaleringsveje der bliver initieret af neurexin. Foreløbige resultater viser at neurexin har en effekt på signaleringveje relateret til skizofreni. Jesper Riise har i 2012 fortsat sit ph.d. projekt på Lundbeck vedrørende en specifik signaleringsvej i nerveceller kaldet wnt pathway. Fokus er rettet mod Alzheimers (AD), der har vist sygdomsrelaterede wnt forandringer på extracellulært såvel som intracellulært niveau. To transgene dyremodeller med AD/demens relateret overekspression af henholdsvis amyloid precursor protein (APP) og tau, Tg2576 og Tg4510, danner udgangspunkt for studier på mrna niveau såvel som protein niveau. Desuden er der initieret in vitro studier på humane neuroblastoma celler transfekteret med wildtype humant tau eller frontotemporal demens relateret mutant tau. Herudover er Jesper delt første forfatter på publikationen Differential expression of parvalbumin interneurons in neonatal phencyclidine treated rats and socially isolated rats af Kaalund og Riise et al. 2012 samt medforfatter på artiklen Advantages and disadvantages of using immunohistochemistry in cell counting studies illustrated with the Göttingen minipig, Hou et al.2012. Artikler: 1. Hermund NU, Stavropoulos A, Donatsky O, Nielsen H, Clausen C, Reibel J, Pakkenberg B, Holmstrup P. Reimplantation of cultivated human bone cells from the posterior maxilla for sinus floor augmentation. Histological results from a randomized controlled clinical trial. Clin Oral Implants Res. 2012;23(9):1031-7. 2. Owczarek S, Berezin V. Neuroplastin: Cell adhesion molecule and signaling receptor. Int J Biochem Cell Biol. 2012;44:1-5. Review. 3. Andersen K, Andersen BB, Pakkenberg B. Stereological quantification of the cerebellum in patients with Alzheimer`s disease. Neurobiol Aging. 2012;33(1):197.e11-20. 4. Salvesen L, Bech S. Lokkegaard A, Hjermind LE, Nielsen JE, Pakkenberg B, Tanassi JT, Heegaard NH, Winge K. The DJ-1 concentration in cerebrospinal fluid does not differentiate among Parkinsonian syndromes. Parkinsonism Relat Disord. 2012;18(7):899-901. 5
5. Laska MJ, Brudek T, Nissen KK, Christensen T, Møller-Larsen A, Petersen T, Nexø BA. Expression of HERV-Fc1, a human endogenous retrovirus, is increased in patients with active multiple sclerosis. J Virol. 2012;86 (7):3713-22. 6. Furlong C, Garcia-Fiñana M, Puddephat M, Anderson A, Fabricius K, Eriksen N, Pakkenberg B, Roberts N. Application of stereological methods to estimate postmortem brain surface area using 3T MRI. Magnetic Resonance Imaging 2012, Dec 10. Epub ahead of print. 7. Fabricius K, Jacobsen JS, Pakkenberg B. Effect of age on neocortical brain cells in 90+ year old human females a cell counting study. Neurobiology Aging.2013; 34(1):91-9. 8. Karlsen AS, Rath MF, Rohde K, Toft T, Møller M. Developmental and diurnal expression of the synaptosomal-associated protein 25 (Snap25) in the rat pineal gland. Neurochem Res. 2012, Nov 8. Epub ahead of print. 9. Eriksen N, Rasmussen RS, Overgaard K, Johansen FF, Pakkenberg B. Comparison of quantitative estimation of intracerebral hemorrage and infarct volumes after thromboembolism in an embolic stroke model. Int J Stroke 2012, Aug 29. Epub ahead of print. 10. Kaalund SS, Riise J, Broberg BV, Fabricius K, Karlsen AS, Secher T, Plath N, Pakkenberg B. Differential expression of parvalbumin in neonatal phencyclidinetreated rats and socially isolated rats. J Neurochem 2012, Oct 20. Epub ahead of print. 11. Hou J, Riise J, Pakkenberg B. Application of immunohistochemistry in stereology for quantitative assessment of neural cell populations illustrated in the Göttingen minipig. PLoS One. 2012;7(8):e43556. 12. Dmytriyeva O, Pankratova S, Owczarek S, Sonn K, Soroka V, Ridley CM, Marsolais A, Lopez-Hoyos M, Ambartsumian N, Lukanidin E, Bock E, Berezin V, Kiryushko D. The metastasis-promoting S100A4 protein confers neuroprotection in brain injury. Nat Commun. 2012;3:1197. 13. Hou J, Pakkenberg B. Age-related degeneration of corpus callosum in the 90+ years measured with stereology. Neurobiol Aging 2012;33 (5):1009.e1-9. Bogkapitel Eriksen N, Pakkenberg B. The Marine Mammal Brain: Comparative Stereologcial Studies. In: Neurostereology, ed. P. Mouton, John Wiley Press, in press. 6
Posters AS Karlsen, SS Kaalund, N Plath, B Pakkenberg, M Møller. Analysis of the presynapse in a neurodevelopmental model for schizophrenia expression of SNAP-25 in rats treated postnatally with PCP. Panum, INF (Institut for Neurovidenskab og Farmakologi) Conference, februar 2-3, 2012; Scandinavian College of Neuropharmacology, april 2012. B Haugan, K. Winge, L. Salvesen, T. Agander, B Pakkenberg. Total numbers of neurons and glial cells in the basal ganglia from patients with Multiple System Atrophy (MSA). EFNS 16 th Congress, Stockholm, september 2012; Neurodag, Københavns Universitet, d. 1. november 2012; Lassendag, Bispebjerg og Frederiksbergs Hospitalers forskningsdag, Bispebjerg Hospital, december 2012. T Brudek, K Winge, TK Agander, B Pakkenberg. Alpha-synuclein and its splice variant expression in multiple system atrophy brain. Society for Neuroscience 42 nd Annual Meeting, New Orleans, USA, oktober 2012. J Riise, L Refsgaard, A Parachikova, N Plath. Characterization of wnt signaling in APP and tau transgenic mouse models of Alzheimer disease. SfN conference, October 2012 New Orleans, og Lassendag, Bispebjerg og Frederiksberg Hospitalers forskningsdag, december 2012. N Eriksen, R Rasmussen, K Overgaard, FF Johansen, B Pakkenberg. Comparison of quantitative estimation of intracerebral haemorrage and infarct volumes after thromboembolism in an embolic stroke mode. 8 th Stroke Congress, Sydney, Australia, august 2012. N Eriksen, Rostrup E, Lauritzen MJ, Fabricius ME, Dreier JP, Hartings JA, Pakkenberg B. Estimation of structural brain changes related to spreading depolarizations after severe brain injury. Neurodag, Københavns Universitet, d. 1. november 2012; Lassendag, Bispebjerg og Frederiksbergs Hospitalers forskningsdag, Bispebjerg Hospital, december 2012. Opponent Bente Pakkenberg: Vlassaks Evi. Elucidating the underlying mechanisms of inflammation caused by perinatal asphyxia and chorioamnionitis. Maastricht Universitet, d. 17. december 2012. Foredrag Nina Eriksen. Estimation of structural brain changes related to spreading depolarizations after traumatic brain injury. 11 th annual OAK meeting - årlig mode. Danish Brain Research Laboratories Meeting, juni 2012; Afd. for Fysiologi og Nuklearmedicin, Billeddiagnostik gruppe, Glostrup Hospital, juni 2012; og til COSBID årligt møde i COSBID (Co-Operative Study on Brain Injury Depolarizations). Kings College Hospital, London, UK, september 2012 (Abstract). 7
Mikkel Vestergaard Olesen. ECS-treatment of stress-induced depression: The effects on neurogenesis and the survival of newly formed neurons in the rat hippocampus. 11 th annual OAK meeting, Odense, juni 2012. Bente Pakkenberg. (keynote) Brain stereology and the proportionator. First Asian and African Stereology Congress, Samsun, Turkey, d. 7. november 2012. Undervisning/formidling Birgitte Haugan Ullerup. Stereologiske undersøgelser af hjernevæv fra patienter med Multipel System Atrofi (MSA). MSA årsmøde, Bispebjerg Hospital, d. 3. marts 2012. Birgitte Haugan Ullerup. Stereologiske undersøgelser af hjernevæv fra patienter med Multipel System Atrofi (MSA) og Parkinsonisme. Parkinsonforeningens årlige uddelinger til forskning, Københavns Universitets Festsal, d. 6. oktober 2012. Nina Eriksen. Brain size and intelligence in animals. Afd. for Fysiologi og Nuklearmedicin, Billeddiagnostik gruppe, Glostrup Hospital, november 2012. Nina Eriksen: "Estimation of structural brain changes related to spreading depolariazations after severe brain injury", Afd. for Billeddiagnostik, Glostrup Hospital, juni 2012. Mikkel Vestergaard Olesen. Elektrochokbehandling af depression: Effekten på nydannelse og overlevelse af hjerneceller i rottehippocampus. Neuropsykiatrisk laboratorium, Rigshospitalet, København, april 2012. Bente Pakkenberg. Hjernekortlægning med stereologisk metode. Bispebjerg Hospital, juni 2012. Anna S Karlsen. Foredrag for gymnasieklasser om forskning i og udvikling af stoffer til behandling af mentale lidelser. DrugHunter dysten, april 2012. Anna S Karlsen. Validation of a neurodevelopmental model for schizophrenia. PLab spring meeting 2012. Proteinlaboratoriets årlige møde. Panum Instittut, Københavns Universitet. Sanne Kaalund. Expression of DRD2 and DRD1 transcripts in the prefrontal cortex, hippocampus and causate nucleus of patients with schizophrenia and affective disorders. PLab spring meeting 2012. Proteinlaboratoriets årlige møde. Panum Instittut, Københavns Universitet. Jesper Riise. Foredrag for gymnasieklasser om forskning i og udvikling af stoffer til behandling af mentale liderlser. DrugHunter dysten, april 2012. Jesper Riise. Instruktør på kurset Advanced cell biology course - Human biologi, Proteinlaboratoriet, Panum, oktober 2012. 8
Jesper Riise. Foredrag for universitetsstuderende fra Aarhus universitet Wnt og Alzheimers Gone with the wnt, november 2012. Jesper Riise. Uddannelses formidling Universitet versus industrien for universitetsstuderende fra RUC, november 2012. Nina Eriksen. Estimation of structural brain changes related to spreading depolarizations after traumatic brain injury. Afd. for Fysiologi og Nukleærmedicin, Billeddiagnostik gruppe, Glostrup Hospital, juni 2012. Studenteropgaver Nedergaard Signe Kjær. Vocal imitation in the rosy-faced lovebird (Agapornis roseicollis) and its correlation to neuron count and volume of the vocal brain nucleus, Moc. Cand.scient. forsvar, med karakter 12, Københavns Universitet, d. 14. december 2012. Guest visitors Pd.d. student Evi Vlassaks, Department of Pediatrics, Maastricht University, Maastricht 6200 MD, The Netherlands. Post.doc Maria Martha Papachatzaki, Royal London Hospital, Blizard Institute of the cell, Neuroscience & Trauma department, Barts Health NHS Trust. 9