Komunikace střevních bakterií s mladým rostoucím hostitelem za podmínek chronické podvýživy a při normální dietě

• Název práce v češtině: Komunikace střevních bakterií s mladým rostoucím hostitelem za podmínek chronické podvýživy a při normální dietě
• Název v anglickém jazyce: Intestinal bacteria – host cross-talk in growing juvenile host during chronic undernutrition and standard diet regime
• Klíčová slova: gnotobiologie, NOD2, tenké střevo, výživa, růst
• Klíčová slova anglicky: Gnotobiology, NOD2, Small intestine, Nutrition, Growth
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Martin Schwarzer, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Střevní mikrobiota je nezbytná k udržení optimálního přírůstku hmotnosti a lineárního růstu
mladých myší při krmení standardní stravou nebo nutričně ochuzenou izokalorickou stravou
(Schwarzer et al., Science 2016). Specifický kmen Lactiplantibacillus plantarum WJL,
vybraný v modelu chronické podvýživy u mouchy octomilky pro jeho růst podporující
schopnosti, byl schopen zlepšit růst u monokolonizovaných podvyživených myší a
rekapituloval celý účinek mikrobioty na růst. Stejný bakteriální kmen zlepšil postnatální růst
podvyživených konvenčních zvířat a zvýšil jak hladinu inzulínu podobného růstového
faktoru-1 (IGF-1), tak produkci a aktivitu inzulínu. Dále jsme ukázali, že buněčné stěny
izolované z LpWJL, stejně jako muramyl dipeptid a mifamurtid, jsou dostatečné podněty ke
stimulaci růstu zvířat navzdory podvýživě. Dále jsme zjistili, že intracelulární receptor
přirozené imunity NOD2 je nezbytný ve střevních epiteliálních buňkách, aby se projevili
benefiční účinky podávání LpWJL (Schwarzer et al., Science 2023).
Dále zkoumáme molekulární mechanismus, který stojí za podporou růstu hostitele řízenou
bakteriemi s konečným cílem zlepšit současnou léčbu podvýživy v lidské populaci. Další
četba (Schwarzer et al., Calcif Tissue Int 2018; Brabec et al., J Exp Med 2023).
Metodika: V rámci PhD. studia si osvojíte manipulaci s bezmikrobními a konvenčními
myšmi a selaty a budete využívat možnosti naší špičkové gnotobiotické odchovny. Budete
využívat klasické a molekulárně-biologické metody pro detekci a kultivaci bakterií. Osvojíte
si různé metody, jako je ELISA, Western-blot, PCR a real-time PCR, průtoková cytometrie,
in vitro kultivace buněk a buněčných linií, histologie a imunohistochemie.
Místo působení: Vědecká skupina Martina Schwarzera v laboratoři gnotobiologie
(http://gnotobio.mbu.cas.cz/), Mikrobiologický ústav AV ČR, Doly 183, Nový Hrádek, 54922
(Doktorské studium na Přírodovědecké fakultě Karlovy Univerzity – Obor Immunologie nebo
Vývojová a buněčná biologie)
Kontakt pro další info: [e-mail]

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Previously, we have shown that microbiota is necessary to sustain optimal weight gain and linear growth of infant mice when fed a standard diet or a nutritionally depleted isocaloric diet (Schwarzer et al., Science 2016). Using monocolonized mouse model we showed that lactobacilli previously selected in Drosophila model of chronic undernutrition for their growth promoting capabilities were sufficient to increase linear growth of mice in a strain-dependent manner and recapitulated the whole microbiota's effect on growth. The same bacterial strain sustained the postnatal growth of malnourished conventional animals and supports both insulin-like growth factor–1 (IGF-1) and insulin production and activity. We have identified cell walls isolated from LpWJL, as well as muramyl dipeptide and mifamurtide, as sufficient cues to stimulate animal growth despite undernutrition. Further, we found that NOD2 is necessary in intestinal epithelial cells for LpWJL-mediated IGF-1 production and for postnatal growth promotion in malnourished conventional animals (Schwarzer et al., Science 2023).
We are further dissecting the molecular mechanism behind the bacteria driven host growth promotion with the ultimate goal to improve the current treatment of undernutrition in human population. Further reading (Schwarzer et al., Calcif Tissue Int 2018; Brabec et al., J Exp Med 2023).
Methods: Within the framework of the Ph.D. study you will master the handling of germ-free and conventional mice and piglets and exploit the capabilities of our state-of-the-art gnotobiotic unit. You will use classical and molecular-biological methods for bacterial detection and cultivation. You will master different methods such as ELISA, Western-blot, PCR and real-time PCR, flow cytometry, in vitro cell and cell line cultivation, histology and immunohistochemistry.
Location: Martin Schwarzer’s group at Laboratory of Gnotobiology (http://gnotobio.mbu.cas.cz/), Institute of Microbiology of the Czech Academy of Sciences, Doly 183, Nový Hrádek, 54922 (Doctoral studies of Immunology at Charles University in Prague)
Interested applicants feel free to contact [e-mail] for further details.