Investigation of molecular mechanisms in the development, regeneration and plasticity of vestibular system  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
67641
Type K
Principal investigator Matesz, Klára
Title in Hungarian Molekuláris mechanizmusok vizsgálata a vestibularis rendszer fejlődése, regenerációja és plaszticitása során
Title in English Investigation of molecular mechanisms in the development, regeneration and plasticity of vestibular system
Keywords in Hungarian vestibularis rendszer, extracellularis matrix, sejtadhéiós molekulák, agytörzs
Keywords in English vestibular system, extracellular matrix, cell adhesion molecules, brainstem
Discipline
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Neurosciences
Department or equivalent Department of Anatomy, Histology and Embryology (University of Debrecen)
Participants Bácskai, Tímea
Deák, Ádám
Felszeghy, Szabolcs
Halasi, Gábor György
Mészár, Zoltán Mihály
Módis, László
Rácz, Éva
Székely, György
Starting date 2007-07-01
Closing date 2011-12-31
Funding (in million HUF) 17.969
FTE (full time equivalent) 12.42
state closed project
Summary in Hungarian
A pályázat célja a vestibularis rendszer fejlődése, plaszticitása és regenerációja hátterében álló molekuláris mechanizmusok vizsgálata különös tekintettel a szinaptikus sejtadhéziós molekulákra (CAM) valamint az extracellularis matrix (ECM) makromolekuláira. A vizsgálatok fő célkitűzései: (1) A neurexinek és neuroliginek valamint az ECM makromolekulák expressziós mintázatának vizsgálata a serkentő és a gátló szinapszisokban a vestibulo-ocularis kapcsolatok szintjén csirkeembrióban. (2) A neurexinek és neuroliginek, különböző ECM makromolekulák, valamint az ECM receptorainak kvalitatív és kvantitatív változásai a vestibularis kompenzáció és regeneráció során békában, csirkében és patkányban. Vizsgálataink számos adatot szolgáltathatnak a vestibularis rendszer fejlődésében, regenerációjában és plaszticitásában szereplő CAM-okról, ECM makromolekulákról és receptoraikról. A várható új megfigyelések kiindulópontul szolgáltathatnak újabb, a klinikumban is használható gyógyszerek és egyéb terápiás lehetőségek kifejlesztéséhez.
A pályázatban 3 PhD hallgató és 6 tudományos fokozattal rendelkező kutató vesz részt. A pályázat végére 2 PhD védés, 6 közlemény és 20 kongresszusi bemutató várható.
Summary
The proposal focuses on the underlying mechanisms of development, plasticity and regeneration of vestibular system with special emphasis to the synaptic cell adhesion molecules (CAM) and the macromolecules of extracellular matrix (ECM). The major objectives: (1) Investigation of expression pattern of neurexins and neuroligins in the excitatory and inhibitory synapses of vestibulo-ocular pathway of chicken embryo. (2) Qualitative and quantitative changes of neurexins, neuroligins, ECM macromolecules and their receptors during the vestibular compensation and regeneration in the frog, chicken and rat. The expected results may provide new insights into the role of CAMs, ECM macromolecules and their receptors in the development, regeneration and plasticity of the vestibular system. The results may also assist in developing new therapeutic strategies for the treatment of symptoms of vestibular lesion and other disorders.
The proposal will be implemented with 3 PhD students under the supervision of 6 accredited scientists. 2 PhD students are supposed to defend their PhD theses by the end of project. 6 scientific papers and 20 congress presentations are expected




 

Final report

  
Results in Hungarian
Csirkeembriók gerincvelőjében és agytörzsében kimutattuk, hogy a neuronok körüli, extracellularis matrixban (ECM) gazdag perineuronalis háló (PNN) az embrionális életben megjelenik, míg az emlősökben csak postnatalisan alakul ki. Ez arra utal, hogy a fészekhagyó madaraknál a kikeléskor megfigyelhető, koordinált mozgás hátterében álló neuronhálózat már az embrionális korban stabilizálódik. Leírtuk az ECM molekulák heterogén megoszlását a PNN-ben a vestibularis magokban, a kisagyban és a szemmozgató agyidegi magokban. A molekuláris heterogenitás magyarázhatja a neuronok eltérő viselkedését a regenerációs és a plaszticitási folyamataiban. A PNN békában csak hyaluronsavat (HA) tartalmaz, míg patkányban chondroitin szulfát proteoglycant (CSPG) is, ami összefüggésben lehet az alacsonyabbrendű élőlények idegrendszerének jelentős regenerációs képességével. A n. VIII. átvágása után kimutattuk, hogy a béka vestibularis magjaiban a HA, patkányban pedig a HA és a CSPG változása időbeli egyezést mutat kompenzációs folyamatokkal. A vestibularis rendszerhez tartozó neuronhálózatokban kimutattuk a vestibularis afferensek monoszinaptikus kapcsolatait és a neuronhálózatokban résztvevő motoneuronok közötti dendrodendritikus és dendroszomatikus kontaktusokat. Ezek a kapcsolatok képezhetik a morfológiai alapját a vestibularis ingerlést követő válaszok gyors és pontos kivitelezésének. Kvantitatív analízissel a patkány nucleus cochlearis dorsalisában azonosítottuk az óriás és a piramis sejteket.
Results in English
Distribution pattern of extracellular matrix (ECM) showed that the perineuronal net (PNN), condensation of ECM around the neurons, appears in the spinal cord and brainstem of chicken embryos, contrary to the mammalian species. This finding suggests the early stabilization of neuronal circuit underlying the posture and gaze in the precocial birds. The heterogeneous molecular composition of ECM in the PNN of the vestibular nuclei, cerebellum and eye moving motoneurons may be responsible for the different degree of plasticity and regeneration of various parts of the central nervous system (CNS). The hyaluronan-rich and chondroitin sulfat proteoglycan-free PNN of the frog may be associated with the regeneration and plasticity of the frog CNS. Unilateral lesion of eighth cranial nerve is accompanied by the modification of ECM expression in the vestibular nuclei complex of the frog and rat. It was shown that the vestibular fibers establish monosynaptic contacts with the motoneurons of vestibular neuronal circuit. The dendrodendritic and dendrosomatic contacts between the motoneurons of vestibular neuronal circuits did not show any morphological specialization; the long membrane appositions may provide electrotonic interactions and subserve the morphological substrates of co-activation, synchronization and timing of muscle contraction upon body displacement. Giant and pyramidal cells of the dorsal cochlear nucleus were identified by using quantitative analysis of neurons.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=67641
Decision
Yes





 

List of publications

  
Gaal B; Kecskes Sz; Matesz K.: Temporal and spatial assembly of extracellular matrix in the brainstem of chicken emryo., Champalimaud Neuroscience Symposium., 2011
Kecskes Sz; Gaal B; Matesz K; Birinyi A.: Distribution of trigeminal afferent terminals on functionally different glossopharyngeal and vagus motoneurons in the frog, Rana esculenta., Champalimaud Neuroscience Symposium, 2011
Gaal B; Kecskes Sz; Matesz K.: Organization of extracellular matrix in the brainstem of chicken embryo., MITT 13. Kongrasszusa, Frontiers Neurosci. 10.3389/conf.fnins.2011.84.00124, 2011
Clara Matesz, Andras Birinyi, Éva Rácz, György Székely, Tímea Bácskai: Organization of the hypoglossal nucleus in the frog, Rana esculenta, Tongue: Anatomy, Kinematics and Diseases Nova Science Publishers, Inc. ISBN: 978-1-62100-628-2, 2010
Mészár Z; Felszeghy Sz; Veress G; Matesz K; Székely Gy; Módis L.: Hyaluronan maybe required for neuronal differentiation in the spinal cord of chicken embryos., Brain Res Bull 75:414-418., 2008
Matesz C; Kovalecz, G; Veress G;, Deák A, Rácz E; Bácskai T.: Vestibulotrigeminal pathways in the frog, Rana esculenta., Brain Res Bull 75: 371–374, 2008
Bácskai T; Veress G; Halasi G;Deák A; Rácz E; Székely Gy; Matesz C.: Dendrodendritic and dendrosomatic contacts between the oculomotor and trochlear motoneurons of the frog, Rana esculenta., Brain Res Bull 75: 419-423., 2008
Rácz E; Bácskai T; Szabo G; Székely G; Matesz C.: Organization of last order premotor interneurons related to the protraction of tongue in the frog, Rana esculenta., Brain Res 1187: 111-115., 2008
Matesz C.: Morphological background underlying the gaze and posture control., Clinical Neurosci. 61(S1): 10., 2008
Gaál B; Rácz E; Mészár Z; Módis L; Matesz K.: Composition of the perineuronal net of the motoneurons in the frog., Clinical Neurosci. 61(S1): 28., 2008
Rácz E; Gaál B; Hunyadi A; Székely Gy; Matesz K.: Distribution of extracellular matrix in the vestibular nuclear complex of the frog., Clinical Neurosci. 61(S1): 53., 2008
Hunyadi A; Rácz E; Veress G; Székely Gy; Matesz K.: Direct connection between the vestibular afferents and abducens motoneurons in the frog., Clinical Neurosci. 61(S1): 35., 2008
Bácskai T; Veress G; Matesz K.: Projection of retinal afferents to the oculomotor neurons in the frog., Clinical Neurosci. 61(S1): 13., 2008
Klara Matesz, Adam Deak, Timea Bacskai, Botond Gaal, Gabor Veress, György Szekely: Peripheral vestibular lesion modifies the molecular composition of perineuronal net in the vestibular nuclei of the rat, SfN. 659.12/D37, 2011
Deak A; Bácskai T; Matesz C.: Vestibular lesion induced changes in the extracellular matrix molecules of the vestibular nuclei of the rat., FENS Forum of European Neuroscience . 088.2., 2008
Halasi G; Wolf E; Bácskai T; Székely Gy; Módis L; M. Szigeti Zs; Mészár Z; Felszeghy Sz; Matesz C.: The effect of vestibular nerve section on the expression of the hyaluronan in the frog, Rana esculenta., Brain Struct. Funct. 212: 321-334., 2007
Matesz K; Hunyadi A; Rácz E; Veress G; Mihaly E; Székely G;: Vestibular afferent fibers establish direct connection with the abducens motoneurons of the frog, Rana esculenta., FENS Forum of European Neuroscience. 088.8., 2008
Rácz E; Gaal B; Veress G; Hunyadi A; Székely Gy; Matesz K.: Organization of extracellular matrix in the vestibular nuclear complex and cerebellum of the frog, Rana esculenta., FENS Forum of European Neuroscience. 088.11., 2008
Mészár Z; Sz Holló K; Matesz K; Székely Gy; Módis L.: Expression pattern of chondroitin-sulphate proteoglycans in embryonic spinal cord of chicken., FENS Forum of European Neuroscience. 074.25., 2008
Bácskai T; Veress G; Matesz K.: Monosynaptic connection between the retinal afferents and the oculomotor neurons in the frog, Rana esculenta., FENS Forum of European Neuroscience. 123.2., 2008
Deák Á; Bácskai T; Veress G; Matesz C.: Vestibular afferents to the motoneurons of glossopharyngeal and vagus nerves in the frog, Rana esculenta, Brain Res . 1286: 60-65., 2009
Matesz C., Bácskai T., Deák A., Rácz É., Veres G., Székely Gy:: Using of Confocal Laser Scanning Microscope in the Examination of Neural Network Underlying the Gaze and Posture Control, Fiber Lasers: Research, Technology and Applications . Editor: Masato Kimura, pp. 1-5., 2009
Deák Á, Bacskai T, Matesz K:Matesz C., Bácskai T., Deák A., Rácz É., Veres G., Székely Gy:: Vestibular lesion-induced changes in the extracellular matrix molecules of the vestibular nuclei of the rat., MITT 12. Kongresszusa Budapest, 2009
Gaál B, Rácz É, Veress G, Székely G., Matesz K.: Molecular organization of perineuronal net of the oculomotor neurons in the frog., MITT 12. Kongresszusa Budapest, 2009
Bácskai T; Veress G; Halasi G; Matesz C.: Crossing dendrites of the hypoglossal motoneurons: possible morphological substrate of coordinated and synchronized tongue movements of the frog, Rana esculenta., Brain Res. 1313:89-96., 2010
Deák Á; Nikkhah A; Szakszon K; Gaál B; Bácskai T; Matesz C.: Distribution of extracellular matrix macromolecules in the brainstem of rodents., Frontiers in Neuroscience. IBRO International Workshop. 10.3389/conf.fnins.2010.10.00156, 2010
Gaal B; Kecskes Sz; Matesz C; Szekely G; Birinyi A.: Direct contacts between trigeminal afferent terminals and glossopharyngeal and vagus motoneurons in the frog, Rana esculenta., Frontiers in Neuroscience. IBRO International Workshop. 10.3389/conf.fnins.2010.10.00213, 2010
Kecskes Sz; Kőszeghy Á; Birinyi A; Szücs G; Matesz C; Rusznák Z.: Morphometrical analysis of the giant and pyramidal cells in the cochlear nucleus of the rat., Frontiers in Neuroscience. IBRO International Workshop 10.3389/conf.fnins.2010.10.00073, 2010
Deák Á; Nikkhah A; Szakszon K; Gaál B; Bácskai T; Matesz C.: Distribution of chondroitinsulphate proteoglycans in the brainstem of mice., 6th European Conference on Comparative Neurobiology. Valencia, Spain., 2010
Bacskai T; Veress G; Matesz C.: Direct projection of retinal afferents to the oculomotor neurons in the frog, Rana esculenta., 6th European Conference on Comparative Neurobiology. Valencia, Spain., 2010
Kecskés Sz; Kőszeghy Á; Birinyi A; Szűcs G; Matesz C; Rusznák Z.: Quantitative morphologocal studies of the giant and pyramidal cells in the cochlear nucleus of the young rat., 6th European Conference on Comparative Neurobiology. Valencia, Spain., 2010
Gaál B; Kecskés Sz; Matesz C; Székely G; Birinyi A.: Termination of trigeminal afferent terminals on glossopharyngeal and vagus motoneurons in the brainstem of frog, rana esculenta., 6th European Conference on Comparative Neurobiology. Valencia, Spain., 2010
Gaál B; Kecskes Sz; Matesz C; Szekely G; Birinyi A.: Fluorescens fiber labeling for identifying direct contacts between trigeminal afferents and glossopharyngeal and vagus motoneurons in the frog, Rana esculenta., FENS Forum of European Neuroscience., 2010
Bácskai T; Kelentey B; Deák Á; Zelles T; Skopkó B; Matesz C.: Effect of fluorokinolone treatment on the peptidergic innervation of the salivary glands., Frontiers in Neuroscience. IBRO International Workshop. 10.3389/conf.fnins.2010.10.00020, 2010



Back »