Aktivitetsrapport 2013 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 2013 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. Gæsteforsker: Bahar Sunay, MD, assistant professor, Balikesir Universitet, Tyrkiet Ph.d.-studerende: Nina Eriksen, cand.scient. Lisette Salvesen, cand.med. Anna Schou Karlsen, cand.scient. Solveig Walløe Hansen, cand.scient. Jesper Lind Riise, cand.scient. Mona El-Sayed, cand.scient. Affilierede forskere Birgitte Haugan Ullerup, cand.scient Majken Kjær, cand.scient. Sanne Simone Kaalund, ph.d. Affilierede studerende: Signe Korbo, stud.mol.biomed. Rasmus Krarup Sigaard, stud.med. Christina Brix Skautrup, stud.scient. Signe Kjær Nedergaard, stud.scient. Nadja Bredo Rasmussen, stud.med. Sophie Wiese, stud.scient. Esther Kjær Needham, stud.scient. Bioanalytikere: Susanne Sørensen (ledende) Serap Yüksel Anders Blomsen Sekretær/koordinator/webmaster Dvora Berenstein 2
Aktivitetsrapport 2013 Susana Aznar Kleijn (SAK) har startet adskillige videnskabelige projekter med fokus på det serotonerge system. Et af disse drejer sig om karakteriseringen af en bestemt serotonin-receptor, serotonin 2A, i regulering af hjernebaner, der er involveret i beslutningstagning. Projektet indgår i Mona El Sayed PhD. Flere hjernebaner er involveret i den proces, der omfatter aktivering af præfrontal cortex når man udsættes for en ny stimulus. Formålet med projektet er at undersøge i en musemodel, hvordan 2A serotonin receptorer i præfrontale kortikale områder er involveret i reguleringen af frygt og dermed påvirker belønningskredsløbet. Det er vigtigt for at forstå, hvordan forskelle eller ændringen i serotonin eller receptor niveauer i dette område kan føre til forskelle i risikovurdering af bestemte reaktioner eller handlinger, og hvordan det i ekstreme situationer kan medføre en ubalance, der giver anledning til patologisk adfærd. Et andet projekt omhandler serotonin 2A receptor ændringer i forbindelse med Parkinson s sygdom. Projektet indgår som en medicinsk forskningsårsprojekt for stud. med. Nadja Bredo Rasmussen. Hun undersøger blandt andet forskelle i serotonin 2A receptor-bindings-profiler i den præfrontale cortex i hjernevæv fra afdøde Parkinson patienter (projekt i samarbejde med Per Plenge fra Institut for Farmakologi og Neurovidenskab, Sundhedsvidenskabelige fakultet) samt om alpha-synuclein overekspression medfører ændringer i serotonin receptor funktionalitet. Til projektet benyttes en genmanipuleret musemodel som overudtrykker human alpha-synuclein (projekt i samarbejde med Karina Fog, Lundbeck A/S, og Gitta Wörtwein, Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, Psykiatrisk Center København). Ved hjælp af forskellige teknikker undersøges der for in vivo funktionalitet, bindingsniveauer og genekspression af både serotonin 2A og 1A receptor i en musemodel. Herudover er SAK involveret i flere samarbejdsprojekter med grupper i hhv. Universidad de Almeria og Universidad Autonoma de Barcelona, med henblik på karakterisering af serotonin-receptorers rolle i kompulsiv og impulsiv adfærd og andre adfærdsmanifestationer forbundet med øget risiko for skizofreni. Tomasz Brudek fortsætter med Q-PCR kvantificering af specifikke markører for neuroner, astrocytter, oligodendroglia og aktiverede macroglia i udvalgte områder af hjernen hos patienter med multiple system atrofy (MSA). Da α-synuclein, parkin og synphilin-1 splejsningsvarianter viser forskellige 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. Projektet vil forsætte med at undersøge α-synuclein expression på protein niveau blandt andet i samarbejde med Justyna MC Bahl fra Department of Clinical Biochemistry and Autoimmunology, Statens Serum Institut. I samarbejde med Lars Østergård fra Lundbeck undersøgertomasz endvidere α- synuclein antistoffer i plasmaprøver fra patienter med MSA og Parkinson s sygdom. Der findes ingen forskel mellem anti-alfa-synuclein antistofniveauer mellem MSA og PD patienter vs kontroller, men indtil nu har ingen undersøgt forskelle i antistof affinitet. Forskellen i affinitet kan have betydning for clearance af ekstracellulær alfa-synuclein og design af fremtidig antistofbehandling. 3
Ved hjælp af en semi-kvantitativ RT-PCR har vi sammenlignet mrna niveauerne for specifikke markører for neuroner, oligodendrocytter, astrocytter og aktiverede mikroglia i substantia nigra og striatum af 10 MSA og 14 kontrol-hjerner.betydelig lavere niveauer af neuronale og oligo markører finder vi i substantia nigra og striatum fra MSA hjerner. I modsætning hertil er niveauerne af astroglia og aktiverede microgliamarkører signifikant forøget i MSA vs kontrol hjerner. Resultaterne er i overensstemmelse med Lisette Salvesens celletællinger. Der er 2 papers under sammenskrivning. Endelig samarbejder vi med Tom Hyde fra Lieber Institute, John Hopkins Hospital i Baltimore, hvor vi er i gang med at opsætte analyser af gen-transskription mønstre i MSA hjerner og alder-matchede kontroller. Disse undersøgelser vil hjælpe os til at forstå den direkte involvering af gen-transskription deregulering i de berørte områder af MSA hjerner. Mikkel Vestergaard Olesen er i gang med et projekt vedrørende elektrochokbehandling af rotter. Man har tidligere vist 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 vil vi benytte 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. Det første delprojekt er analyseret og første paper er under sammenskrivning. Herudover arbejder MIkkel med stereologisk kvantificering af bl.a. granula- og Purkinje celler i cerebellum hos patienter med MSA og Parkinson s sygdom. Sanne S. Kaalund har afleveret og forsvaret sin PhD, som hun påbegyndte i 2009, og hun har publiceret to artikler som førsteforfatter: Differential expression of parvalbumin interneurons in neonatal phencyclidine-treated rats and socially isolated rats og Contrasting changes in DRD1 and DRD2 splice variant expression in schizophrenia and affective disorders, and associations with SNPs in postmortem brain. Dertil har Sanne en publikation som anden forfatter: Expression of presynaptic markers in a neurodevelopmental phencyclidine model with relevance to schizophrenia, Karlsen et al. 2013. Nu er Sanne startet på et pilotstudie om udviklingen af en grisemodel for præmatur fødsel og betydningen af denne for hjernens udvikling. Projektet er et samarbejde med NEOMUNE centeret, der ledes af professor Per Sangild og hans grupper på Institut for Idræt og Ernæring, Sektion for Klinisk og Eksperimentel Ernæring, Science, Københavns Universitet. Sanne vendte tilbage fra barsel d.15-04-2013. Anna S Karlsen (ASK) har i 2013 publiceret studiet Expression of presynaptic markers in a neurodevelopmental phencyclidine model with relevance for schizophrenia i NeuroReport i samarbejde med Synaptisk Transmission 1 (Niels Plath) og Institut for Neurobiologi og Farmakologi, Panum (Morten Møller). Desuden udvidede ASK sit ophold ved the Lieber Institute for Brain Development (LIBD), Baltimore, USA, med 2,5 måned fra marts til maj 2013. Resultatet af opholdet er skrevet sammen til et manuskript: The WNT pathway in Schizophrenia: AXIN1 association with diagnosis, cognition, gene expression and DNA methylation, som forventes publiceret i foråret 2014. Arbejdet blev desuden præsenteret ved the årlige Society of Biological Psychiatry møde i San Francisco i maj. I november afleverede ASK sin ph.d.afhandling Quantitative analyses of genetic, molecular, and cellular parameters in brain regions involved in cognition til ph.d.skolen 4
ved det sundhedsvidenskabelige fakultet på Københavns Universitet. Afhandlingen forventes forsvaret i foråret 2014. I december genoptog ASK det stereologiske arbejde med at indhegne og tæller celler i den mediodorsale thalamus i hjerner fra patienter med Alzheimer s demens og Downs syndrom. Lisette Salvesen har afsluttet sine celletællinger i udvalgte områder af hjerner fra patienter med MSA. På grund af nogle tekniske vanskeligheder måtte flere af områderne gentælles. Lisette har fundet adskillige subcortikale forandringer i hjernen i form af nervecelletab og ændringer i gliacellerne hos MSA patienter samt tab i kortikale regioner, hvor vi tidligere ikke fik signifikante forandringer. Lisette er ved at sammenskrive sin PhD som skal indleveres til foråret 2014. Der er desuden 2 papers under sammenskrivning. Jesper Riise har i 2013 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 er blevet undersøgt på RNA og protein niveau. Der er blandt andet fundet et ændret udtryk af en række wnt pathway gener og proteiner samt en indvirkning på tau fosforyleringsgraden med betydning for AD tau patologien. Derudover er der opstartet studier af wnt signaleringsvejen i den humane hippocampus hos AD patienter som forventes afsluttet i 2014, hvor Jesper s PhD afhandling skal afleveres. Solveig Walløe vendte tilbage fra barsel i januar 2013 og fik i løbet af sommeren afsluttet sine tællinger på sang-regionerne hos 4 forskellige papegøjearter. Henover sommeren 2013 var Solveig på besøg hos Erich Jarvis og Mukta Chakraborty på DUKE University som led i afslutningen af hendes tællinger af MO-regionen hos papegøjerne. I december 2013 afleverede hun sin PhD-afhandling "Vocal modification abilities and brain structures in parrots - how do they correlate?". Afhandlingen, som består af 3 papers, skal forsvares d. 18 marts 2014. 5
Artikler: 1. 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 31(3):456-65, 2013 2. Fabricius K, Jacobsen JS, Pakkenberg B. Effect of age on neocortical brain cells in 90+ year old human females a cell counting study. Neurobiology of aging 34:91-99, 2013 3. 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. 38:1219-28, 2013 4. 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. 5. Kaalund SS, Riise J, Broberg BV, Fabricius K, Karlsen AS, Secher T, Plath N, Pakkenberg B. Differential expression of paralbumin in neonatal phencyclidinetreated rats and socially isolated rats. J Neurochem. 124(4):548-57, 2013 6. Brudek T, Winge K, Agander TK, Pakkenberg B. Screening of Toll-like receptors expression in multiple system atrophy brains. Neurochem Res. 38(6):1252-9, 2013 7. Aznar S, Klein AB. Regulating prefrontal cortex activation: An emerging role for the 5-HT2A serotonin receptor in the modulation of emotion-based actions? Mol Neurobiol 48:841-853, 2013 8. Møller-Larsen A, Brudek T, Petersen T, Petersen EL, Aagaard M, Hansen DT, Christensen T. Flow cytometric assay detecting cytotoxicity against human endogenous retrovirus antigens expressed on cultured multiple sclerosis cells. Clin Exp Immunol 173(3):398-410, 2013 9. Karlsen AS, Kaalund SS, Møller M, Plath N, Pakkenberg B. Expression of presynaptic markers in a neurodevelopmental animal model with relevance to schizophrenia. Neuroreport 24(16):928-33, 2013 10. Björkhem I, Lövgren_Sandblom A, Leoni V, Meaney S, Brodin L, Salvesen L, Winge K, Pålhagen S, Svenningsson P. Oxysterols and Parkinson`s disease: Evidence that levels of 24S-hydroxycholesterol in cerebrospinal fluid correlates with the duration of the disease. Neurosci Lett 555:102-5, 2013 11. Haugan B, Winge K, Salvesen L, Agander T, Pakkenberg B. Total numbers of neurons and glial cells in the basal ganglia of brains from patients with multiple system atrophy. Eur J Neurol 19:319-19, Supplement 1. 6
12. Ågren MS, Rasmussen K, Pakkenberg B, Jørgensen B. Growth factor and proteinase profile of Vivostat platelet-rich fibrin linked to tissue repair. Vox Sanguinis. Epub ahead of print 13. Klein AB, Ultved L, Adamsen D, Santini MA, Tobeña A, Fernandez-Teruel A, Flores P, Moreno M, Cardona D, Knudsen GM, Aznar S, Mikkelsen JD. 5-HT2A and mglu2 receptor binding levels are related to differences in impulsive behavior in the Roman low- (RLA) and high (RHA) avoidance rat strains. Neuroscience. Epub ahead of print 14. Santini MA, Ratner C, Aznar S, Klein AB, Knudsen GM, Mikkelsen JD. Enhanced prefrontal serotonin 2A receptor signaling in subchronic phencyclidine mouse model of schizophrenia. J Neuroscience Res 91:634-41, 2013. Bog kapitel Eriksen N. og Pakkenberg B. Comparative stereology studies of brains from marine mammals. In Neurostereology: Unbiased stereology of neural systems. First edition. Edited by Mouton PR. John Wiley & Sons, Inc. In Press. Undervisning/foredrag/populærvidenskab B. Pakkenberg. Intelligens og hjernen. Forelæsning på Folkeuniversitet, Emdrup, søndag d. 27. januar. T. Brudek, K Winge, TK Agander, B Pakkenberg. Expression of Alpha-synuclein splice variants in multiple system atrophy brains. Society for Neuroscience 42 nd Annual Meeting, New Orleans, USA, oktober 2012. Dubai, UAE, marts 01-03, 2013 S. Aznar. Serotonin 2A receptor i stress coping og beslutningstagning. Fælles Symposium Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, og Laboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Bispebjerg Hospital, d. 18. marts, 2013. M. Vestergaard Olesen. Elektrochokbehandling af stress-induceret depression: Effekten på nydannelse og overlevelse af hjerneceller i rotte hippocampus. Fælles Symposium Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, og Laboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Bispebjerg Hospital, d. 18. marts, 2013. C. Brix Skautrup. Variant alpha-syn and beta-syn isoforms expression in PBMCs from MSA patient. Fælles Symposium Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, og Laboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Bispebjerg Hospital, d. 18. marts, 2013. J. Riise. Alzheimers gone with the wnt? Fælles Symposium Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, og Laboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Bispebjerg Hospital, d. 18. marts, 2013. J. Riise. Drughunter dyst, Ordrup Gymnasium og Ørestadensgymnasium, marts 2013. 7
R. Krarup Sigaard. Udviklingen i cellepopulationen i den subkortikale hvide substans i børns hjerner. Fælles Symposium Neuropsykiatrisk Laboratorium, Rigshospitalet, og Laboratorium for Stereologi og Neurovidenskab, Bispebjerg Hospital, d. 18. marts, 2013. B. Pakkenberg. Er der forskel i antallet af hjerneceller hos mænd og kvinder og hvad sker der når vi bliver syge eller gamle? Forelæsning på Thorshavn Universitet, d. 8. maj 2013. R. Krarup Sigaard. Development of the cell population in subcortical white matter in brains of young children. OAK 12th Annual Meeting, Københavns Universitet, d. 15. juni 2013. C. Brix Skautrup. The expression of alpha-synuclein in blood from patients with parkinsonism. OAK 12th Annual Meeting, Københavns Universitet, d. 14. juni 2013. A. Schou Karlsen. Functional analyses of genetic variants in the Wnt pathway associated with cognitive function and risk of schizophrenia. OAK 12th Annual Meeting, Københavns Universitet, d. 15. juni 2013. A. Schou Karlsen. Temporal expression of genes in the Wnt pathway associated with cognition. Society of Biological Psychiatry's 68th Annual Meeting, May 16-18, 2013 in San Francisco, California. L. Salvesen. Total number of neurons and glial cells in cortical and subcortical structures in MSA and healthy controls. 8 th German-Scandinavian meeting on Movement Disorders, Gøteborg, oktober 2013. B. Pakkenberg. Stereologisk kvantitering. Institut for Idræt og Ernæring, Københavns Universitet, d.3. okt., 2013. T. Brudek. Expression of α-synuclein, Parkin and Synphilin-1 Splice Variants in Multiple System Atrophy Brains. 8th German-Scandinavian Meeting on Movement Disorders, Gøteborg-Kiel, oktober 2013 T. Brudek. Using neuroanatomical changes to track gene- transcription patterns involved in Multiple System Atrophy (MSA) Parkinsonforeningen møde, Oktober 2013 Posters T. Brudek, K Winge, TK Agander, B Pakkenberg. Expression of Alpha-Synuclein Splice Variants in Multiple System Atrophy Brains. International Conference on Alpha-Synuclein in Parkinson s Disease and Related Neurodegenerative Disease: From Mechanisms to Therapeutic Strategies, Dubai 1-4. marts 2013 AS. Karlsen; TM Hyde; R Tao; D Dickinson; AE Jaffe; A Parachikova; G Ursini; J Trampush; DR Weinberger; N Plath. Genetic variants in the Wnt pathway associated with cognition and schizophrenia. Lassen dag, d. 9. december 2013 og Brain Prize mødet, Hindsgavl slot, oktober 2013. 8
T. Brudek, K Winge, TK Agander, B Pakkenberg, Toll-Like Receptors Expression in Multiple System Atrophy Brains. Society for Neuroscience, San Diego, oktober 2013 T. Brudek, K Winge, TK Agander, B Pakkenberg. Expression of Alpha-Synuclein Splice Variants in Multiple System Atrophy Brains. Lassen-Dagen, BBH December 2013. Ph.d. forsvar Sanne Simone Kaalund. Prefrontal abnormalities in the brain of schizophrenia patients and animal models a study of dopamine receptors in the human brain and interneuron deficit in the rodent brain. d. 5. november 2013, Panum Instituttet, Københavns Universitet. Specialeforsvar Christina Brix Skautrup. Expression of alpha- and beta-synuclein splice variants in peripheral blood mononuclear cells from patients with Parkinson`s disease. cand.scient. forsvar d. 30. sept. 2013, karakter 12. Esther Kjær Needham og Ann-Sophie Wiese. Relationen mellem personlighedstræk og total antal neuroner i udvalgte hjerne områder i den amerikanske mink (Neovison vison). Cand.scient. forsvar d. 6. sept. 2013, karakter 12. Andet Bente Pakkenberg. Vejleder for cand. scient. thesis af Heidi S. Hansen. The cerebral cortex of the long-finned pilot whale (Globicephala melas). Forsvar ved Thorshavn Universitet, d. 8. maj 2013. Bente Pakkenberg. Chair ved OAK 12th Annual Meeting, Parkinson`s Disease section, Københavns Universitet, d. 14. juni 2013. Susana Aznar. Underviser på Sino-Danish Center i Beijing for kurset Introduction to Neuroscience under den Neuroimaging and Neuroscience master uddannelse. 21-30. september 2013 9