Physiology of the epithelium - MB150P38

• Title: Fyziologie epitelů
• Czech title: Fyziologie epitelů
• Form of teaching: lecture+practicals
• Guaranteed by: Department of Physiology (31-152)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2020
• Duration in semesters: 1
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:oral
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Maximum number of enrolled students: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Jiří Pácha, DrSc.
• Teacher(s): prof. RNDr. Jiří Pácha, DrSc.

Annotation

English

The lecture focuses on the physiology of epithelial tissue as one of the fundamental tissue types in the vertebrate body. It explains its structure, polarity, cell junctions, cytoskeleton, basement membrane, and mechanisms of substance transport. Furthermore, it introduces electrophysiological and biochemical methods used to study epithelia and describes key transport systems for inorganic and organic solutes. Finally, it addresses the hormonal regulation of epithelial transport and the pathogenesis of diseases associated with epithelial disorders. Specialized course (lecture and laboratory exercises) for Mgr. degree students. Obligatory for animal physiology, facultative for neurobiology and other interested students. Please note, the lectures are given in Czech language only.

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Czech

Přednáška se zaměřuje na fyziologii epiteliální tkáně jako jednoho ze základních typů tkání těla obratlovců. Vysvětluje její strukturu, polaritu, buněčné spoje, cytoskelet, bazální membránu a mechanizmy transportu látek. Dále představuje elektrofyziologické a biochemické metody používané ke studiu epitelů a popisuje klíčové transportní systémy pro anorganické a organické soluty. Závěrem se věnuje hormonálním regulacím epiteliálního transportu a patogenezi chorob spojených s poruchami epitelu. Specializační kurz pro magisterský stupeň studia. Povinně volitelný pro specializaci fyziologie živočichů a člověka a pro specializaci neurobiologie, volitelný pro ostatní zájemce.

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Literature

B. Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Publ., Inc. 1994. (vybrané kapitoly)

W.F. Boron, E.L. Boulpaep (eds.) Medical Physiology, 3rd a 4th Edition, Elsevier 2017, 2026 (vybrané kapitoly)

R. Greger, U. Windhors (eds.) Comprehensive Human Physiology, Springer 1996 (vybrané kapitoly)

K.L. Hamilton, D.C. Devor, Basic Epithelial Ion Transport Principles and Function: Ion Channels and Transporters of Epithelia in Health and Disease, Vol. 1, Springer 2021

Vybrané přehledné články v News in Physiological Sciences, Annual Review of Physiology, Journal of Experimetal Biology

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Course assessment methods and requirements for successful completion, grading scheme

Zápočet se uděluje na základě předložení správného řešení modelových úloh. Předmět je ukončen ústní zkouškou.

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Syllabus

English

Introduction to epithelial tissue (epithelial characteristics, cell polarity, functions of epithelium, relationship between absorption and secretion).

Cytoskeleton, basement membrane, and cell junctions of the epithelium.

Epithelial tightness (tight vs. leaky epithelia, physiological examples).

Transport of substances across the epithelium and its formal description.

Electrophysiological methods for studying epithelia.

Biochemical methods for studying epithelia.

Epithelial transport systems for inorganic ions (Na⁺, K⁺, Cl^-, Ca²⁺, H⁺, HCO₃^-, and phosphate).

Transport systems for organic solutes (carboxylic acids, amino acids, sugars, fats, vitamins, xenobiotics).

Vesicular transport in epithelia.

Water transport in epithelia.

Osmoregulation in epithelia.

Hormonal regulation of epithelial transport.

Nervous, neurohumoral, and immunomodulatory regulation of the epithelium.

Pathogenesis of diseases caused by negative interactions with the microbiome or by changes in transport and regulatory proteins in epithelia.

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Czech

1/ Úvod do epiteliální tkáně (charakteristika epitelu, polarita buněk, funkce epitelu, vztah mezi absorpcí a sekrecí)
2/ Cytoskelet, bazální membrána a buněčné spoje epitelu
3/ Těsnost epitelu (tight vs. leaky epitel, fyziologické příklady)
4/ Transport látek přes epitel a jeho formální popis
5/ Elektrofyziologické metody studia epitelu
6/ Biochemické metody studia epitelu
7/ Transportní systémy epitelu pro přenos anorganických iontů (Na+, K+, Ca2+, H+, bikarbonát a fosfát)
8/ Transportní systémy pro přenos organických solutů (karboxylové kyseliny, aminokyseliny, cukry, tuky, vitamíny, xenobiotika)
9/  Vezikulární transport v epitelech
10/ Transport vody v epitelech
11/ Osmoregulace v epitelech
12/ Hormonální regulace epiteliálního transportu
13/ Nervová, neurohumorální a imunomodulační regulace epitelu

14/ Patogeneze chorob, které jsou způsobené negativní interakcí s mikrobiomem nebo působením změn transportních a regulačních proteinů v epitelech

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (24.01.2026)

Learning outcomes

Fyziologie epitelu MB150P38

Po absolvování přednášky student:

·         vysvětlí, co epitel odlišuje od ostatních tkání a charakterizuje rozdíl mezi apikální a bazolaterální membránou

·         graficky znázorní a vysvětlí strukturu a funkci cytoskeletu epiteliálních buněk

·         charakterizuje bazální membránu a její molekulární složení a popíše její význam v diferenciaci a obnově epitelu

·         popíše strukturu a funkci gap junctions, desmozomů, zonula adherens, tight junctions a hemidesmozomů

·         vysvětlí molekulární složení tight junctions a jejich roli v regulaci paracelulární permeability

·         rozebere koncept těsného a volného epitelu a uvede příklady tkání reprezentujících oba typy epitelů

·         popíše fyzikálně-chemickou podstatu transportu látek přes epitel

·         porozumí elektrofyziologickým metodám studia transportu a popíše, jak lze měřit vlastnosti jednotlivých membrán a iontových kanálů

·         vysvětlí princip Ussingovy komory, kabelové analýzy, napěťového zámku a patch clampu a interpretuje naměřené elektrofyziologické veličiny

·         porozumí biochemickým metodám přípravy membránových váčků a popíše principy měření „uptake“, „efflux“ a „one-way flux“

·         porozumí klíčovým transportním systémům epitelu pro transport anorganických solutů Na⁺, K⁺, Cl^-, Ca²⁺, H⁺, HCO₃^- a fosfátu  a uvede konkrétní příklady kde a jak operují

·         porozumí klíčovým transportním systémům epitelu pro transport karboxylových kyselin, aminokyselin, cukrů, tuků, vitamínů a celých peptidů/proteinů

·         diskutuje transportní systémy pro „uptake“ a „efflux“ xenobiotik

·         interpretuje tříkompartmentový model transportu vody přes epitel

·         vysvětlí roli epitelu při osmoregulaci a popíše systémy, kterými se epiteliální buňka brání změně tonicity svého extracelulárního prostředí

·         popíše hormonální regulaci epiteliálního transportu Na⁺, K⁺, Cl^-, Ca²⁺, H⁺, HCO₃^- a fosfátu  a na příkladech detailně vysvětlí mechanismy těchto regulací

·         rozebere nervovou, neurohumorální a imunomodulační regulaci epitelu a vyjmenuje konkrétní příklady parakrinně působících transmitterů/hormonů

·         popíše patogenezi chorob, které jsou důsledkem změn transportních a regulačních proteinů v epitelech

·         popíše patogenezi chorob způsobených negativní interakcí s mikrobiomem

Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (29.01.2026)