Pokyny ke státní magisterské zkoušce:

Před zkouškou si vylosujete jeden z okruhů prvního státnicového předmětu Vaší specializace (tj. Srovnávací fyziologie nebo Vývojová a srovnávací imunologie nebo Vývojová biologie). Členové komise Vám k němu zadají další okruhy z navazujících 3 předmětů SZZ. Všechny okruhy jsou vypsány níže. Potom budete mít 20 minut na přípravu a ve zhruba 60minutovém bloku budete o tématech hovořit a odpovídat na otázky zkoušejících. Už při domácí přípravě na SZZ si proto můžete sami zkusit strukturovat svůj výklad a okruhy logicky propojovat. Zkoušející ale mohou zadat k vylosovanému okruhu doplňující otázky volně.
Při výkladu se snažte postupovat od obecných věcí ke konkrétním a nepřeskakovat. Pro získání známky A bude potřeba přednést:

Státnicové okruhy jsou rozděleny podle magisterských specializací:

 

Uvedené okruhy otázek platí pro státnicové zkoušky od června 2021, okruhy platné pro předchozí období najdete zde.

Okruhy otázek k magisterským státnicím studijního směru “Učitelství biologie” najdete na webu garančního pracoviště Ústav botaniky a zoologie.


Strukturované, úplné, přesné a samostatné podání problému v celku i detailech. Na všechny dotazy přesně odpovíte. Nebudete potřebovat všechny detaily jako při dílčích zkouškách Vašeho předchozího studia. Známka F znamená, že nejste schopni správného představení problému ani obecně, ani v detailech.
Výsledné hodnocení Vašich znalostí bude sestávat ze 4 známek odpovídajících 4 výše zmíněným předmětům SZZ. Ve výsledné známce je zohledněna ještě známka za obhajobu DP. V případě neúspěchu (známka F) budete při dalším pokusu opakovat jen předmět(y) klasifikované F.

 

Specializace: Fyziologie živočichů

SROVNÁVACÍ FYZIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi3030 Fyziologie živočichů
  • Základ: Bi7630 Srovnávací fyziologie bezobratlých, Bi4099 Srovnávací fyziologie obratlovců, Bi6728 Speciální fyziologie krve
  • Doplnění: Bi1100 Mechanismy hormonálního řízení, Bi3080 Neurofyziologie smyslů
  • Okruhy:
  • Homeostáza, adaptace, regulace. Otázky velikosti těla. Význam homeostatické regulace, volba strategie, vlivy prostředí, regulační systém zpětné vazby. Glykémie a krevní tlak jako příklady regulace. Alometrie a vztahy mezi hmotností a životními ději.
  • Membránová fyziologie. Transport, potenciály. Typy iontového transportu, kanály, pumpy, klidový potenciál, vzrušivé membrány, akční potenciál a jeho šíření. Elektrická aktivita orgánů a její měření.
  • Synapse. Stavba, funkce, mediátory, receptory, potenciály, význam při přenosu, zpracování, ukládání informací, elektrické synapse.
  • Energetika živočichů, metabolizmus. Energetický rozpočet organismu, vztah k velikosti těla, přeměny látek a energií, intermediární metabolismus sacharidů, proteinů a lipidů, transporty živin, biochemie aerobní a aneaerobní tvorby ATP, v klidu a námaze, hypoxii, obezita, hladovění.
  • Termální fyziologie. Termoregulace. Cesty tepla, vlivy teploty na buněčné děje. Termoregulační řídící a výkonné systémy těla. Vztah k velikosti těla, metabolismu. Tolerance, aklimatizace, Homoiotermie/Poikilotermie. Adaptace na chlad, zmrznutí tolerující a netolerující strategie, třesová, netřesová termogeneze. Adaptace na horko. Protiproudá výměna. Klidové stavy.
  • Dýchání. Kyslík v různých prostředích, orgány respirace ve vodě a na souši, fylogeneze dýchacích systémů, tracheje ve vodě i na souši, ventilace, recepční, regulační a výkonné systémy, difuze, transport plynů v těle, dýchací pigmenty, Hypoxie.
  • Tělní tekutiny. Typy, význam, složení, funkce, fylogenetické srovnání. Hemolymfa, plasmatické složky, hemocyty. Hematologie tříd obratlovců. Hemopoéza, typy krvinek, komunikace. Hemokoagulace. Acidobazická regulace. Krevní plasma (složení, funkce nejvýznamnějších komponent); červené krvinky (funkce), hemoglobin; lymfatický systém; krevní destičky; hemokoagulace (jednotlivé faktory, vnitřní a vnější koagulační kaskáda, poruchy koagulace, terapeutické možnosti).
  • Imunitní odpověď. Imunita ve fylogenezi, nástroje specifické/nespecifické imunity, imunita látková/buněčná, Nodulace, enkapsulace. Typy, funkce a komunikace různých imunitních buněk, antigen, protilátka, zánět, rozlišení cizí/vlastní, MHC systém, krevní skupiny.
  • Kardiovaskulární systém. Význam, fylogenetické srovnání. Otevřené/uzavřené. Stavba srdce a cév. Řízení aktivity srdce a řízení oběhu. Elektrická aktivita srdce. Krevní tlak, kapilární výměna, regulace cévního průtoku, fetální oběh, lymfatický systém. Angiogeneze (základní principy).

  • Vylučovací systémy, vodní hospodářství. Úlohy v různých prostředích, fylogeneze, stavba a fce vylučovacích orgánů. Odpadní dusík, tvorba a úprava filtrátu v tubulu, protiproudá výměna, iontové a vodní transporty, ledvina, Malpighické trubice. Regulace složení a tvorby moči.
  • Trávicí děje, vstřebávání. Význam, stavba trávicích orgánů, fylogenetické srovnání. Úlohy oddílů trávicí trubice a komunikace mezi nimi. Enzymy trávicích soustav. Trávení a absorpce živin. Játra, slinivka. Endosymbionti. Centrální řízení trávicích dějů.
  • Pokryv těla. Význam, stavba, funkce, fylogenetické srovnání. Kůže, kutikula. Tvorba kutikuly hmyzu. Metabolismus, žlázy, smyslové receptory, funkce, prokrvení.
  • Skeletální systém a růst těla. Význam, stavba skeletálních struktur, skelet v různých prostředích, fylogenetické srovnání skeletů. Úloha savčí kosti v motorice, imunitě a metabolismu. Růst kosti.
  • Svalový systém, pohyb. Význam a typy lokomoce v různých prostředích, fylogenetické srovnání. Chůze, let (hmyzu) a jejich řízení, energetika. Myokard, svalovina hladká, kosterní, vlákna červená, bílá: stavba, funkce, řízení, rozdíly mezi nimi. Řízení kontrakcí a elektro-mechanické spřažení. Energetika svalového stahu.
  • Hormonální řízení – žlázy. Látková řídící soustava ve fylogenezi. Osy řízení u bezobratlých i obratlovců. Typy a skupiny hormonů. Mozek a periferní endokrinní žlázy hmyzu, obratlovců, člověka. Endokrinologie nervového systému, trávicího systému, kůže, srdce, ledvin, tukové tkáně, placenty, prsní žlázy.
  • Hormonální řízení – úkoly. Úkoly a specifika hormonálního řízení ve fylogenezi. Endokrinní regulace: homeostázy živin a energetiky, homeostázy látek, růstu, metamorfózu, trávení, imunity, stresové reakce, klidových stavů a termoregulace, chování. Menstruační cyklus samic savců a spermatogeneze. Feromony. Základy řízení cirkadiánní rytmicity těla.
  • Nervová soustava a řízení chování. Nervová řídící soustava, její význam a vývoj ve fylogenezi. Stavba centrální a periferní NS obratlovců a hmyzu. Vývoj oddílů mozku a jejich funkce. Vegetativní NS. Řízení motoriky. Neurální základy jednoduchých prvků paměti a chování.
  • Smyslová fyziologie. Úloha exteroreceptorů. Laterální inhibice, adaptace. Orgánová úroveň a molekulární podstata transdukce hmatu, sluchu, čichu, chuti a zraku. Zpracování signálů v mozku.

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
  • Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
  • Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
  • Okruhy:
  • Buněčné membrány a jejich funkce – funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozómy, peroxizóm;
  • Cytoskelet a jeho funkce – základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval;
  • Buněčné jádro – přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách;
  • Kontakty buňky s okolím – spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozómy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace,  spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce;
  • Buněčný metabolismus – principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
  • Buněčná signalizace – základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy;
  • Významné signální dráhy –  signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt);
  • Regulace buněčných systémů – hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů;
  • Regulace buněčných systémů vnějšími vlivy – odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz),

  • Buněčný cyklus a regulace buněčné proliferace – základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace;
  • Buněčná smrt a její formy – základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
  • Buněčná diferenciace – obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt;
  • Kmenové buňky a hierarchická organizace tkání – definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
  • Střevní epitel jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání;
  • Prostata a prsní epitel jako příklady endokrinně regulovaných tkání; funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace;
  • Kůže, její obnova a regenerace; funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže;
  • Krvetvorba – systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu;
  • Játra a slinivka – vývoj a architektura jater; jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně; játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk; jaterní zonace, metabolismus; stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce;
  • Plíce a dýchací cesty – stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu;
  • Homeostáza, zdraví, nemoc – organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací; stress;

PATOBIOLOGIE TKÁNÍ A ORGÁNŮ
  • Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
  • Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze
  • Doplnění: Bi6726 Fyziologie působení farmak a toxických látek
  • Okruhy:
  • Základní patologické pojmy a patofyziologie buňky. Symptom vs. syndrom, progrese, prognóza, příčiny vzniku chorob, stádia buněčné odpovědi na stres, mechanizmy buněčného poškození (reverzibilní, ireverzibilní), alterace buněčné morfologie a funkce za patologických stavů (atrofie, hypertrofie, hyperplazie, dysplazie, metaplazie) a jejich příklady v různých typech tkáních, typy nekróz a jejich příklady, odpověď buňky na poškození (mitochondrie, membrány, jádro,..), akumulace metabolitů (intra a extracelulární).
  • Skeletální a svalový systém. Struktura a typy kostních tkání, skeletogeneze, příklady vývojových defektů postihujících skelet, regulace růstu a příčiny poruch růstu (proporcionální a disproporcionální), remodelace kostních tkání, fraktura kosti a stádia hojení zlomenin, metabolická onemocnění kostí (osteoporóza, osteomalacie, osteopetróza), zánětlivá onemocnění kostí (osteomyelitida, artritidy, osteoartróza). Struktura a funkce jednotlivých typů svalových tkání, fyziologie svalového stahu u příčně pruhované kosterní a hladké svaloviny, odpověď svalu na podráždění, rigor mortis, myogeneze a příklady vývojových poruch, regulace a funkce nervosvalové ploténky, myasthenia gravis, funkce a příklady poškození svalového vřeténka, svalový tonus a turgor a jejich změny, příklady odpovědí svalu na poškození (atrofie, hypertrofie, nekróza), klasifikace svalových dystrofií, myopatie, crush syndrom, tetanus
  • Kardiovaskulární systém. Mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév, vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze, vývoj cévního řečiště a související vývojové poruchy. Struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, vývoj srdce a srdeční kongenitální vady, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční.
  • Gastrointestinální systém I – ústní dutina. Stavba a funkce struktur ústní dutiny (patro, jazyk, slinné žlázy, zuby), patologie sliznice ústní dutiny (regresivní změny, poruchy cirkulace, stomatitis), vývoj ústní dutiny a faryngeálních oblouků včetně vzniku souvisejících vývojových poruch (cheilopalatoschisis, brachygnathia, Edwardsův syndrom, aglossia, ankyloglossia, oligodontia), chuťový pohárek a vnímání chuti, malé a velké slinné žlázy, stádia sekrece slin a jejich regulace, poruchy tvorby slin (ptyalismus, xerostomie, sialolitiáza), zánětlivá onemocnění (sialoadenitida, pulpitis, periodontitis), karies
  • Gastrointestinální systém II – jícen, žaludek, střevo. Funkce GIT, principy motility GIT, řízení činnosti GIT. Struktura a funkce jícnu, vývoj jícnu a jeho vrozené vady (ageneze, atrézie, stenóza, duplikace), polykání (fáze, řízení), patologie jícnu (poruchy polykání, divertikulitida, obstrukce, Barrettův jícen, hiátová hernie, jícnové varixy). Struktura a funkce žaludku (typy buněk), vývoj žaludku a jeho vrozené vady (atrézie, hypoplazie svaloviny, divertikly, vrozená dislokace), řízení peristaltiky a vyprazdňování žaludku, zvracení, produkce žaludečních šťáv, poruchy obnovy a diferenciace epitelových buněk žaludku, gastritida, ulcerace. Struktura a funkce střeva (typy buněk), vývoj střeva a jeho vrozené vady (atrézie, diverticulum Meckeli, pupeční hernie, situs inversus, rektální píštěle), regulace vstřebávání živin, poruchy regulace obnovy střevní výstelky, poruchy trávení a vstřebávání potravy (maldigesce, malabsorpce, Crohnova choroba, celiakie, diarea, obstipace, ulcerózní kolitida, divertikly)
  • Gastrointestinální systém III – játra a žlučník, pankreas. struktura a funkce jater, jaterní lalůček jako základní organizační jednotka jaterní tkáně; jaterní zonace; vznik a vývoj jater v embryonálním vývoji vs. regenerace a udržování jaterní tkáně v dospělosti; základní typy patologií – steatóza, cirhóza a fibróza jater – molekulární a buněčné změny doprovázející tato onemocnění; příklady genetických poruch jaterních funkcí; žlučník a jeho onemocnění; struktura a funkce pankreatu; poruchy sekrečních funkcí pankreatu, diabetes, komplikace diabetu, sepse, šok, multiorgánové selhání
  • Dýchací systém – průdušky a plicní tkáň. struktura a funkce dýchacích cest a plic; přehled základních buněčných typů dýchacího systému – dýchací cesty vs. plíce; možnosti trvalého poškození a regenerace plicní tkáně; obstrukční a restrikční poruchy respirace – chronická obstrukční plicní nemoc, chronická bronchitida, emfyzém, apod., cystická fibróza; vnější faktory ovlivňující poruchy a činnost plic, pneumotorax
  • Vylučovací systém. struktura a funkce ledviny a vývodných cest močových, filtrace primární moči a její regulace v jednotlivých částech nefronu, úloha podocytů a mesangiocytů, vývoj ledviny a vývodných cest močových a s nimi související vývojové defekty (dystopická a podkovovitá ledviny, oligomeganefronie, aplazie, hypoplazie a dysplazie ledviny, renkulizace, defekty ureteru a močového měchýře), renální cysty a příčiny jejich vzniku, poruchy tvorby a vylučování moči, selhání ledvin, renální nedostatečnost, poruchy cirkulace krve, patologické léze glomerulů a tubulů, tubulointersticiální léze (pyelonefritidy, intersticiální nefritidy), nemoci vývodných cest močových (poruchy cirkulace krve, záněty močových cest – ureteritis, urocystitis, urethritis), urolitiáza
  • Reprodukční systém. stavba a funkce varlete a vývodných cest samčího pohlavního systému, úloha Sertoliho a Leydigových buněk, hematotestikulární bariéra, regulace spermiogeneze a pohybu spermií a negativní faktory, které je ovlivňují, vývoj indiferentních gonád a řízení diferenciace samčích orgánů, descensus testium a jeho regulace, vývojové anomálie samčího pohlavního systému (kryptorchismus, ageneze a fúze varlat, ektopie varlat, polyorchidie, cystické rete testis, testikulární hypoplazie), patologie varlat (degenerace varlat, atrofie, kalcifikace, poruchy cirkulace krve, ischémie, krváceniny, trombotizace, orchitis), struktura a funkce přídatných pohlavních žláz (glandula vesicularis, glandula bulbourethralis, prostata), patologie žláz (hyperplazie a hypertrofie, cysty, zánětlivá onemocnění). Stavba a funkce vaječníku a vývodných cest samičího pohlavního systému, regulace folikulogeneze a oogeneze, řízení diferenciace samičích orgánů, vývojové defekty (ageneze vaječníků, nadpočetné vaječníky, hypoplazie vaječníků, defekty derivátů Mullerových vývodů), atrézie folikulů, folikulární cysty, patologie vejcovodu (salpingitis, neprůchodnost vejcovodů) a dělohy (dystopie dělohy, hyperplazie endometria, endometritida, pyometra).
  • Nervový systém. Stavba a funkce centrálního a periferního nervového systému, typy a funkce buněk nervového systému, vnímání bolesti (centrální a periferní bolest), bazální ganglia a jejich poruchy, vývoj nervového systému (neurulace, regionalizace mozku) a příklady vrozených vývojových vad (spina bifida, meningokéla, meningoencefalokéla, anencefalus), sclerosis multiplex, dysestezie a parestézie nervových vláken, ischémie mozku, hematom, subarachnoidální krvácení, intrakraniální tlak, hydrocefalus a edém
  • Základní principy a znaky karcinogeneze – Mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, neomezená replikace, odolnost k buněčné smrti, neoangiogeneze, invaze a metastázování, zánět, přestavba energetického metabolismu. Klasifikace nádorů (dle původu/ typu tkáně, systematika, rozdělení, vysvětlení, benigní/maligní)
  • Signální dráhy a jejich deregulace v průběhu karcinogeneze – Wnt, Hedgehog, Notch, systémy receptorových tyrozinkináz, BMP/TGF-beta signalizace
  • Invaze, metastázování –  vznik metastáz, nádorové cirkulující buňky, plasticita nádorových buněk, definice nádorových kmenových, jejich úloha v rozvoji nádorových onemocnění, heterogenitě nádorů a rezistenci vůči terapii.
  • Zánět, nádorové mikroprostředí a neoangiogeneze – chronický zánět, rakovina jako nikdy nezhojená rána, cytokiny, role mezibuněčné komunikace, nádory krve a pankreatu jako modelový příklad.
  • Modelové příklady nádorových onemocnění. Nádory prostaty a prsu – molekulární charakteristika, hormonální závislost, diagnostika, léčba, prognóza. Nádory kolonu a rekta (CRC) – genetické a epigenetické základy vzniku nádoru, molekulární charakteristika, deregulace klíčových signálních drah u CRC, klasifikace, vývoj a léčba CRC.
  • Mutace a genetická nestabilita – základní definice, protoonkogeny a onkogeny, nádorově supresorové geny, mutace – definice, typy, příklady, mutace u nádorů,  integrita genomu, imortalizace buněk (telomery, telomeráza) a její důsledky.
  • Buněčný cyklus a buněčná smrt u nádoru – defekty na různých úrovních regulace buněčného cyklu ve vztahu k vývoji nádorového onemocnění a jeho léčbě, deregulace signálních drah buněčné smrti u nádorů, konkrétní příklady, interakce těchto drah, důsledky a využití v léčbě nádorů; kůže jako modelový příklad.
  • Epigenetika a nádory – základní epigenetické mechanismy – metylace DNA, metylace a acetylace histonů, microRNA, epigenom, epigenetické změny u nádorů a jejich důsledky, epigenetika ve vývoji a terapii nádorů, modelový příklad – nádory plic a epigenetika.
  • Přestavba energetického metabolismu nádoru – metabolismus nádorové buňky – hlavní metabolické dráhy, srovnání s normálními buňkami, metabolismus versus diagnostika a léčba nádorových onemocnění, onkogenní signály versus metabolismus, hypoxie, metabolismus versus základní buněčné procesy v nádoru; játra jako modelový příklad.
  • Vnější faktory ovlivňující vznik a rozvoj nádorů. Životní prostředí a životní styl, Výživa – složky potravy, lipidové složky výživy. Úloha lipidů a změny lipidového metabolismu v karcinogenezi, vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK) a nádorová onemocnění: molekulární mechanismy působení VNMK, bun. membrány, metabolismus VNMK – eikosanoidy, NSAIDs, oxidativní metabolismus, praktické aspekty – prevence,  klinika.
  • Základní principy diagnostiky a protinádorové léčby – základní modely pro testování odpovědi nádoru na léčbu – jejich charakteristika a srovnání, současné možnosti terapie nádorových onemocnění, základní mechanismy působení protinádorových léčiv, prediktivní markery.

METODY EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
  • Základ: Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury, Bi6111 Behaviorální metody ve fyziologii
  • Okruhy:
  • Základní principy průtokové cytometrie a sortrování. Fluorescence a fluorochromy. Zdroje excitace, optické systémy a způsoby detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu. Vizualizace a analýza dat. Hmotnostní cytometrie. Multispektrální cytometrie.
  • Aplikace průtokové cytometrie v klinické imunologii a hematologii. Monoklonální a konjugované protilátky. Imunofenotypizace. Multibarevné analýzy. Funkční analýza imunitních buněk.
  • Analýza buněčného cyklu. DNA histogram. Analýza syntézy DNA – různé principy. Multiparametrické analýzy. Fucci systém.
  • Analýza vitálních buněčných funkcí pomocí průtokové cytometrie. Viabilita. Analýza pH, vápníkových iontů, reaktivních kyslíkových skupin.
  • Aplikace fluorescenčních proteinů v analytické cytometrii. Základní principy aplikace fluorescenčních proteinů v biologii. Sensory pro analýzu buněčného cyklu. Sensory pro detekci buněčných funkcí.
  • Metody detekce buněčné smrti pomocí analytické cytometrie. Základní principy a mechanismy buněčné smrti. Detekce na úrovni změn buněčné membrány.  Detekce aktivity kaspáz. Detekce změn DNA. Detekce změn funkce mitochondrií.
  • Principy digitální mikroskopie. Fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, „temporally-resolved” digitální mikroskopie, “time/frequency-resolved” digitální mikroskopie.
  • Klinické a biologické aplikace digitální mikroskopie. Chromozómová a genová analýza. Analýza buněčných kompartment a metabolismu (pH, ionty). Aplikace FRET a FRAP. Základní principy a příklady analýzy obrazu.
  • Využití tkáňových kultur 1. Při studiu mechanismů a principů: vývoje buněk, tkání a orgánů (proliferace, diferenciace, apoptóza, migrace,..).
  • Využití tkáňových kultur 2. Při studiu mechanismů a principů: komunikace mezi buňkami, tkáněmi, orgány (cytokiny a růstové faktory, malé molekuly a metabolity,..).
  • Využití tkáňových kultur 3. Při studiu mechanismů a principů: příčin poruch fyziologických funkcí (chyby v metabolismu, transportu látek, přenosu vzruchu, aktivity iontových kanálů, buněčné adheze, kontrakce, fagocytózy, atd…)
  • Využití behaviorálních technik 1. Při studiu: účinnosti psychoaktivních látek, psychofarmak, sedativ, opiátů a analgetik, při léčbě závislostí.
  • Využití behaviorálních technik 2. Při studiu: vztahu parazit – hostitel, vlivu střevní mikrobioty, orientace, paměti, cirkadiánních rytmů a spánku.
  • Využití behaviorálních technik 3. Při studiu: účinnosti repelentů, biocidů proti hospodářským škůdcům, smyslových a kognitivních schopností zvířat.
  • Měření a ovlivnění elektrické aktivity buněk, tkání a orgánů (základy: in-cell recording, patch-clamp, voltage clamp, optogenetické přístupy, EKG).
  • Zárodečné, kmenové a embryonální kmenové buňky. Definice kmenových buněk. Embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití. Embryonální nádorové buňky. Indukované pluripotentní kmenové buňky.
  • Analýza proteinů. Separační techniky, Western blotting. Proteomika (dvourozměrná ELFO, hmotnostní spektrometrie). Proteinové interakce. Modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů.
  • DNA a RNA. Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting, RT-PCR, microarrays, siRNA.

Specializace: Imunologie

VÝVOJOVÁ A SROVNÁVACÍ IMUNOLOGIE
  • Předpoklad: Bi5220 Imunologie
  • Základ: Bi8250 Vývojová a srovnávací imunologie, Bi6728 Speciální fyziologie krve
  • Doplnění: Bi9350 Imunogenetika a imunogenomika
  • Okruhy:
  • Imunitní systém. Obecná charakteristika IS. Základní pojmy (imunitní odpověď, antigen, protilátka). Mechanismy nespecifické a specifické imunity (buněčné a humorální složky).
  • Anatomie imunitního systému. Lymfoidní orgány (primární, sekundární), lymfoidní tkáň a lymfatický cévní systém. Buňky imunitního systému (mononukleární a polymorfonukleární fagocytární systém, lymfocyty). Slizniční imunitní systém. 
  • Antigeny, hlavní histokompatibilní systém. Antigeny ve vztahu k organismu a podle vztahu dvou organismů. Vlastnosti antigenů. Imunogen. Zpracování antigenů a jejich prezentace. Hlavní histokompatibilní systém – struktura a prezentace peptidů, výskyt (MHC I vs. MHC II), funkce, regulace exprese. Krevní skupiny – dělení, význam, dědičnost.
  • Protilátky. Struktura, rozdělení a význam jednotlivých tříd Ig. Vazba Ag (variabilní a hypervariabilní oblasti – alelická exkluze; afinita, avidita). Primární a sekundární protilátková odpověď. Monoklonální protilátky (hybridizace, humanizace, diagnostika a léčba).
  • Mechanismy nespecifické imunity. Bariéry, mikrobicidní peptidy, nespecifické rozpoznání patogenů a poškozených tkání. PRRs a PAMPs, DAMPs.
  • Cytokiny a jiné solubilní mediátory imunitní odpovědi. Základní vlastnosti a funkce cytokinů. Cytokiny v regulaci zánětu, hematopoézy, vývoje T lymfocytů. Dělení cytokinů. Cytokinové receptory a intracelulární signalizace. Regulace odpovědi buněk na cytokin.  Leukotrieny, prostaglandiny, PAF – jejich původ, struktura, účinek, mechanismus působení – receptory, metabolismus a regulace).
  • Zánět. Příčiny vzniku zánětu a průběh zánětlivé reakce (signály k rozvoji zánětlivé reakce, doprovázející děje, aktivované systémy). Mediátory zánětu (cytokiny, lipidové mediátory zánětu). Zapojení různých typů buněk.
  • Komplement. Základní funkce komplementu. Nomenklatura proteinů komplementového systému a produktů. Obecný princip kaskády komplementové aktivace a cesty aktivace komplementu. Účinky komplementu (užitečné vs. škodlivé).
  • Interakce mezi buňkami imunitního systému. Adhezivní molekuly, komplementové receptory, imunoreceptory (BCR, TCR, Fc receptory). Intracelulární přenos signálu. Chemotaxe a adheze leukocytů, přestup leukocytů přes endotel. 
  • Fagocyty. Typy a funkce fagocytů a obecně buněk myeloidní řady. Fagocytóza podrobně. Dendritické buňky a jejich funkce.
  • Lymfocyty. T-lymfocyty, B-lymfocyty, NK buňky. Jejích vývoj, diferenciace, mechanismus působení. Receptory TCR a BCR, jejich interakce s antigeny, intracelulární přenos signálu.
  • Imunoloická tolerance. Klonální selekce, útlum, antigenní paralýza.
  • Protiinfekční imunita vůči virům. Infekce buňky virem (př. HIV). Vrozená imunita.  Specifická imunita. Mechanismy virů na překonávaní imunitního systému (antigenní drift a shift, imunosuprese, latentní formy).
  • Protiinfekční imunita vůči bakteriím a parazitům.  Průběh bakteriální infekce (mukózní povrchy, aktivace imunitní odpovědi). Intracelulární infekce (mykobakterie). Mechanismy úniku bakterií před imunitním systémem (serotypy, rezistence, produkce proteinů, toxinů). Extracelulární vs. intracelulární paraziti.
  • Imunomodulace. Vakcinace, stimulátory a inhibitory imunity.
  • Imunogenetika, imunogenom a jeho analýza. Struktura imunogenomu, organizace, polymorfismus, evoluce, vznik diversity, selekce, přeskupování genů, vztah k nemocem.
  • Imunita bezobratlých mimo členovců (houbovci, žahavci, hlístice, pásnice, sumýšovci, kroužkovci, měkkýši). Vnější fyzikální bariéry. Buněčná imunita (hemocyty, coelomocyty) – fagocytcytóza, enkapsulace a nodulace, cytotoxické reakce, odvržení transplantátu. Humorální imunita (koagulační kaskáda, fenoloxidázová kaskáda, complement-like faktory).
  • Imunita členovců (korýši, hmyz). Buněčná imunita, humorální imunita (komplement). Fagocytární orgán, tukové tělísko. Drosofila jako modelový organismus – Toll a Imd dráhy.
  • Imunita obratlovců (ryby, obojživelníci, plazi, ptáci, savci). Lymfohematopoetické orgány. Adaptivní imunita – protilátky. Imunitní systém vybraných savců.
  • Obecné vlastnosti a funkce krve. Obecné vlastnosti krve, složení krve – funkce nejvýznamnějších komponent. Hemopoéza (erytropoéza, lymfopoéza, granulopoéza, trombopoéza). Krevní destičky a hemokoagulace (jednotlivé faktory, vnitřní a vnější koagulační kaskáda).

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
  • Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
  • Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
  • Okruhy:
  • Buněčné membrány a jejich funkce – funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozómy, peroxizóm;
  • Cytoskelet a jeho funkce – základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval;
  • Buněčné jádro – přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách;
  • Kontakty buňky s okolím – spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozómy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace, spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce;
  • Buněčný metabolismus – principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
  • Buněčná signalizace – základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy;
  • Významné signální dráhy – signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt);
  • Regulace buněčných systémů – hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů;
  • Regulace buněčných systémů vnějšími vlivy – odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz),
  • Buněčný cyklus a regulace buněčné proliferace – základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace;
  • Buněčná smrt a její formy – základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
  • Buněčná diferenciace – obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt;
  • Kmenové buňky a hierarchická organizace tkání – definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
  • Střevní epitel jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání;
  • Prostata a prsní epitel jako příklady endokrinně regulovaných tkání; funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace;
  • Kůže, její obnova a regenerace; funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže;
  • Krvetvorba – systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu;
  • Játra a slinivka – vývoj a architektura jater; jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně; játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk; jaterní zonace, metabolismus; stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce;
  • Plíce a dýchací cesty – stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu;
  • Homeostáza, zdraví, nemoc – organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací; stress;

PATOBIOLOGIE IMUNITNÍHO SYSTÉMU
  • Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
  • Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze, Bi6727 Imunopatologie
  • Doplnění: Bi6726 Fyziologie působení farmak a toxických látek, Bi9901 Volné radikály ve fyziologii živočichů, Bi9902 Fotobiologie, Bi6728 Speciální fyziologie krve
  • Okruhy:
  • Primární imunodeficience. Mutace jako hlavní příčina PID. Dělení PID – humorální, buněčné a kombinované, fagocytární, komplementové; příklady, jejích výskyt, patofyziologie, projevy, diagnostika a terapie. 
  • Sekundární imunodeficience. Příčiny a mechanismy vzniku SID, příklady – poruchy lymfatických orgánů, poruchy počtu a funkce periferních leukocytů, ID v důsledku metabolických chorob, malnutrice a hypovitaminóz, úrazů a operací, vyvolaná infekčními činiteli. Projevy a terapeutické možnosti.
  • Autoimunitní onemocnění. Definice pojmů autoimunita a autoprotilátky. Navozovaní tolerance a příčiny vzniku patologické autoreaktivity (genetické predispozice, pohlaví, deregulována apoptóza, infekce a vliv prostředí). Vybraná autoimunitní onemocnění, jejich podstata a léčba.
  • Hypersensitivita I. – IV. TYPU. Typy hypersenzitivních reakcí. Alergie zprostředkovaná IgE (I. typ), možné alergeny. Faktory, které mohou ovlivňovat vznik alergické reakce. Hyposenzibilizační léčba. Anafylaktická reakce.
  • Transplantační imunologie. Typy transplantací (auto-, alo-, xeno, syngenní, ortotopická, heterotopická). Histokompatibilita – hlavní a vedlejší antigeny a zásady křížení. Specifika transplantací jednotlivých orgánů. Mechanismus odvrhování štěpu, hyperakutní, akutní a chronická rejekce. Reakce štěpu proti hostiteli. Imunosupresivní terapie.
  • Nádorová imunologie: Antigeny specifické pro nádory a asociované s nádory. Efektorové mechanismy protinádorové imunity. Protinádorová imunoterapie.
  • Nádorové onemocnění hematopoetického systému: Leukémie, lymfomy, zásady protinádorové imunoterapie.
  • Reprodukční imunologie. Embryo jako semialograft. Imunologická tolerance v placentě u člověka. Imunologická sterilita. Ontogenetický vývoj imunitního systému.
  • Interakce vybraných infekčních činitelů s imunitním systémem. Herpetické viry, virus spalniček, chřipkové viry, HIV. Helicobacter pylori, Borrelie, Mycobacterium tuberculosis.
  • Imunotoxikologie: mechanismy a nežádoucí účinky xenobiotik, hodnocení in vivo a in vitro imunotoxických látek. Klinické aspekty poruch imunity vyvolaných léky a chemickými látkami z prostředí.
  • Vznik a fyziologie volných radikálů. Co jsou volné radikály. Vznik volných radikálů (oxido-redukční reakce, homolytické štěpení kovalentní vazby) a význam iontů přechodných kovů. Zdroje volných radikálů endogenní a exogenní.  Fyziologické funkce volných radikálů (mikrobicidní účinky fagocytů, VR jako signální molekuly, modifikace signálních molekul).
  • Obrana proti volným radikálům. Definice antioxidantu. Rozdělení antioxidantů a princip jejích fungování – primární, sekundární (kompartmentalizace, vychytávače), terciární (oprava poškození – mechanismy). Antioxidační farmakologická intervence.
  • Úloha volných radikálů při onemocněních. Poškození biologicky důležitých makromolekul – DNA (modifikace vedoucí k mutacím), lipidů (lipidová peroxidace), cukrů (glykace a glykooxidace), proteinů – a jejich důsledky. Patologie volných radikálů (neurodegenerativní onemocnění, oxidační poškození oka, patologie v těhotenství, stárnutí, ateroskleróza).  
  • Fotostárnutí a fototoxicita. Kůže a pigmentace. Efekt UV záření na buňky kůže – fotochemické reakce (ROS, poškození makromolekul, indukce apoptóza), akutní a chronické efekty (stárnutí kůže a fotokarcinogeneze). Reparace fotolézí. Ochrana kůže před působením UV.
  • Fotoalergie, fotoimunosuprese a fotomedicína. Subakutní změny kůže po UV ozáření – fotosensitivita. Fototoxické vs. fotoalergické reakce. Fotoimunosuprese – imunitní systém v kůži. Diagnostika onemocnění pomocí světla. Terapie založená na působení světla – nízkovýkonná laserová terapie, helioterapie.
  • Mechanismy buněčné smrti. Apoptóza – mechanismy indukce, vnitřní vs. vnější cesta apoptózy, kaspázy, pro-apoptické proteiny. Další typy buněčné smrti – autofagie, nekróza.
  • Zánět, nádorové mikroprostředí a neoangiogeneze. Význam zánětu pro karcinogenezi – nádor jako nikdy se nehojící rána (růstové faktory, infiltrace imunitních buněk, mezibuněčná komunikace angiogeneze, poškození DNA ROS).  
  • Základní principy karcinogeneze. Mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, odolnost vůči buněčné smrti, invaze a metastázování. Typy karcinogenů.
  • Obecná patofyziologie buňky. Příčiny poškození buněk (hypoxie, ischemie, fyzikální příčiny, chemické příčiny, mikroorganismy, imunitní reakce, genetické vady, intracelulární akumulace složek metabolismu) a buněčná adaptace na stres (hypertrofie, hyperplazie, atrofie, hypoplazie, metaplazie, dyplazie, neoplazie). Odpověď buňky na poškození (snížení produkce ATP, defekt permeability membrán, ztráta homeostázy Ca2+).
  • Patofyziologie kardiovaskulárního systému. Mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév (vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze). Struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční.

METODY EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
  • Základ: Bi9250 Speciální imunologické metody, Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury
  • Okruhy:
  • Práce s buňkami IS. Práce s krví. Izolace leukocytů. Stanovení koncentrace a životnosti buněk, morfologická charakteristika. Funkční testy – povrchové nebo intracelulární znaky, testy fagocytární aktivity, testy aktivace lymfocytů, testy specifické buněčné imunity.
  • Metody stanovení oxidativního poškození. Metody detekce volných radikálů (kolorimetrické, fluorescenční, luminometrické, přímá spotřeba O2). Měření antioxidační aktivity biologických tekutin. Měření poškození biologických makromolekul.
  • Sérologické metody. Precipitační křivka, precipitace v roztoku. Imunodifuzní metody a imunoelektroforéza. Elektroforéza séra. Aglutinační a hemaglutinační metody (latex fixační test, Coombsův test, HIT). Komplementové metody (KFR).
  • Imunochemické metody. RIA (RAST test), FIA (detekce fluorescence), EIA (homogenní a heterogenní). ELISA (základní složky systému ELISA, typy ELISA testů, sestavení vlastní ELISA, optimalizace).
  • Monoklonální protilátky. B lymfocyty a monoklonální protilátky. Hybridizační teorie přípravy monoklonálních protilátek. Humanizace protilátek. Využití mAb v praxi (transplantace, alergie, autoimunitní onemocnění, infekční onemocnění, nádory).
  • Alergologická vyšetření. Diferenciální počet eozinofilů, kožní testy. Stanovení celkové hladiny IgE, stanovení specifických IgE – ELISA, RAST, CAP Systém, AlaSTAT, IMMULITE. Expoziční testy. Detekce uvolnění mediátorů po expozici alergenu (histamin, tryptáza, CAST test, stanovení ECP, BAT)
  • HLA typizace. Serologická typizace HLA antigenů – lymfocytotoxický test. Molekulárně genetická typizace HLA antigenů pomocí PCR.
  • Stanovení komplementu. Vyšetřované složky komplementu. Vyšetření hemolytické aktivity komplementové kaskády (CH50).
  • Luminometrické aplikace v biologii a medicíně. Detekce fagocytózy, měření antioxidační kapacity tělních tekutin, měření ATP (hygiena pracovního prostředí, biomasa ve vodných roztocích, blastická transformace lymfocytů, reporter gene assay). Imunodiagnostika – chemiluminiscenční značky.
  • Mikroskopie. Fluorescenční mikroskopie (FISH, FRAP, FRET), konfokální mikroskopie (rozmítaný laserový paprsek, rotující Nipkowov kotouč), digitální mikroskopie (rastrové vs. vektorové obrazy, využití analýzy obrazu). Klinické a experimentální aplikace digitální mikroskopie – chromozómová a genová analýza – analýza buněčných kompartment a metabolismu (pH, ionty), aplikace FRET a FRAP).
  • Principy průtokové cytometrie a sortrování. Zdroj excitace, fluidika, optika a detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu, vizualizace a analýza dat. Víceparametrové analýzy. Biologické aplikace průtokové cytometrie – analýza buněčného cyklu, buněčného fenotypu, chromozomů, buněčných funkcí, buněčné smrti.  
  • Aplikace průtokové cytometrie v charakterizaci a stanovení funkce lymfocytů. Imunofenotypizace (povrchové markery, intracelulární produkce cytokinů) a funkční testy (změna exprese povrchových markerů, blastická transformace/ proliferace, stanovení intracelulárních cytokinů, stanovení cytotoxicity)
  • Aplikace průtokové cytometrie v charakterizaci a stanovení funkce fagocytů. Změna exprese povrchových markerů, mikrobicidní aktivita (fagocytóza, produkce reaktivních metabolitů kyslíku).
  • Buněčně kultury. Základní předpoklady pro provozování tkáňových kultur. Specifity v kultivaci buněk bezobratlých, poikilotermní obratlovci, teplokrevní živočichové. Adherentní nádorové linie a suspenzní nádorové linie.
  • Zárodečné, kmenové a embryonální kmenové buňky. Definice kmenových buněk. Embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití. Embryonální nádorové buňky. Indukované pluripotentní kmenové buňky.
  • Analýza proteinů. Separační techniky, Western blotting. Proteomika (dvourozměrná ELFO, hmotnostní spektrometrie). Proteinové interakce. Modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů.
  • DNA a RNA. Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting, RT-PCR, microarrays, siRNA.
  • Aplikace in vivo modelů v imunologickém výzkumu. Nejvýznamnější modelové organismy, bezobratlí a poikilotermní obratlovci, teplokrevní živočichové, genetické manipulace se zvířaty.
  • Analýza lipidů a sacharidů. Separace lipidů a sacharidových struktur, identifikace, HPLC techniky a modifikace, hmotnostní spektrometrie.


Specializace: Vývojová biologie

VÝVOJOVÁ BIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi6140 Embryologie
  • Základ: Bi9903 Vývojová biologie živočichů, Bi8790 Molekulární embryologie
  • Doplnění: Bi0580 Vývojová genetika, Bi6336 Biologie zárodečných buněk
  • Okruhy:
  • REGULACE DIFERENCIACE BUNĚK A ZACHOVÁNÍ BUNĚČNÉHO DIFERENCIAČNÍHO STATUSU: morfogeneze, klasifikace morfogenetických procesů, morfogen – definice, příklady, hlavní signalizační dráhy – příklady jejich uplatnění ve vývoji; diferenciační potenciál, mechanismy diferenciace, symetrické/asymetrické buněčné dělení, dediferenciace a regenerace
  • ÚLOHA BUNĚČNÉ SMRTI A SENSCENCE V MORFOGENEZI: příklady buněčných procesů, kde se apoptóza podílí na morfogenezi, eliminace buněk a ukončení jejich signalizace, formování apiko-bazální konstrikce pro produkci záhybů, efekt buněčných procesů na okolní buňky (indukce proliferace a apoptózy), molekulární mechanizmy zapojené do buněčné smrti během vývoje, narušení buněčné smrti a asociované vývojové defekty; definice senescence, molekulární mechanismy zahrnuté v kontrole senescence, příklady senescence v regulaci morfogeneze, příklady vývojových poruch spojených s abnormalitami buněčné senescence
  • EPITELIO-MEZENCHYMÁLNÍ TRANSFORMACE A EXTRACELULÁRNÍ MATRIX VE VÝVOJI: definice epitelio-mezenchymální a mezenchymálně-epiteliální transformace, její úloha v gastrulaci a tvorbě mezodermu, EMT při formování neurální lišty, MET během formování somitů a vzniku obratlů; komponenty ECM, struktura a funkce proteoglykanů a jejich úloha při signalizaci, zapojení ECM do jednotlivých vývojových drah, tvorba koncentračního gradientu, funkce glykoproteinů při migraci buněk, funkce integrinů, anoikis, remodelace ECM ve vývoji, buněčná adheze, kadheriny, selektivní afinita v buněčné adhezi
  • REGULACE SYMETRIE/ASYMETRIE A POLARITY BUNĚK VE VÝVOJI: asymetrická segregace determinant ve vajíčku/zygotě, planární buněčná polarita, buněčné procesy a principy při kolektivní migraci, „migrace“ částí buněk, společný sub-buněčný základ určení polarity a migrace; buněčné mechanismy přispívající k determinaci symetrie/asymetrie, molekulární regulace symetrie, modely regulace, příklady poruch symetrie a asymetrie (situs ambiguus, situs inversus, ..)
  • REGULACE VELIKOSTI BUNĚK A ORGÁNŮ VE VÝVOJI A PŘÍKLADY JEJICH NEZBYTNOSTI: signální dráhy v regulaci velikosti, regulace tempa růstu a její příklady, regulace doby trvání růstu, imaginální disky octomilky jako model pro studium regulace velikosti
  • ÚLOHA A REGULACE EPITELOVÉHO VĚTVENÍ V MORFOGENEZI: pučení, tvorba štěrbin, regulace prodlužování větví a jejich maturace, příklady orgánů s větvením epitelových tkání, příklady poruch regulace větvení
  • VLIV FYZIKÁLNÍCH JEVŮ NA VÝVOJ: jak a čím buňka vnímá mechanické síly, úloha kadherinů a integrinů ve vnímání mechanických sil, úloha mechanických sil v průběhu specifikace mezodermu, smykové síly a vývoj srdce a chlopní, aktino-myosinový systém v kontrakci buněk a indukci mechanických sil
  • KMENOVÉ BUŇKY – ZÁKLADNÍ DEFINICE: definice, identifikace a potenciál kmenových buněk, jak lze identifikovat kmenovou buňku?; úloha kmenových buněk v regeneraci a homeostáze tkání
  • NIKA KMENOVÝCH BUNĚK: její význam, složení, interakce s kmenovými buňkami
  • PŮVOD KMENOVÝCH BUNĚK A JEJICH VYUŽITÍ: příklady konkrétních somatických kmenových buněk; klinické aplikace, experimentální využití, příprava geneticky modifikovaných organizmů
  • REPROGRAMOVÁNÍ BUNĚK: princip/podstata a průběh reprogramování
  • RANÝ VÝVOJ U BEZOBRATKÝCH A OBRATLOVCŮ: oplození, superficiální rýhování, determinace os těla, gastrulace, časová souslednost genové exprese, hlavní regulátory vývoje a příklady jejich poruch, homeotické geny
  • RANÝ VÝVOJ U OBRATLOVCŮ: morfologie vajíčka obojživelníků, ptáků a savců, oplození a rýhování, determinace os těla, „bottle cells“, Spemannovy experimenty, funkce šedého srpku, primární embryonální indukce, organizátor – definice a molekulární regulace, indukce mezodermu a neurální tkáně, determinace regionálních rozdílů  
  • FORMOVÁNÍ EKTODERMÁLNÍCH STRUKTUR: primární a sekundární neurulace, regulace a poruchy uzavírání nervové trubice, determinace buněk neurální lišty, mezidruhové rozdíly při delaminaci neurální lišty, regionalizace neurální lišty a jejich derivátů, migrace buněk neurální lišty, neurokristopatie, evoluční význam neurální lišty
  • VÝVOJ MEZODERMU: vznik mezodermu a jeho regulace, jednotlivé části mezodermu a jejich deriváty, somitogeneze, metamerie, oscilační hodiny, separace somitů, poruchy somitogeneze a dysostózy, epitelializace somitů, jejich specifikace podél kranio-kaudální osy, mezidruhové rozdíly, regulace diferenciace sklerotomu, myotomu a dermatomu
  • DETERMINACE POHLAVÍ: primární a sekundární determinace pohlaví, determinace chromozomální, regulace vývoje samčích a samičích gonád, interakce mezonefros se základy gonád, příklady poruch determinace pohlaví, determinace pohlaví prostředím, teorie buněčné proliferace, teorie hormonální regulace, příklady poruch determinace pohlaví vlivem prostředí
  • VÝVOJ HLAVY A KRANIOFACIÁLNÍCH STRUKTUR: raný vývoj obličeje a indukce stomodea, organizační centra, holoprosencefalie, regulace vývoje horních cest dýchacích, palatogeneze, rozštěpy rtů/patra, odontogeneze, determinace počtu a pozice zubů, poruchy regulace vývoje zubů, tvorba náhradních zubních generací a související mezidruhové rozdíly
  • VÝVOJ ENTODERMU: determinace entodermu, regionalizace entodermu, faryngeální oblouky a jejich deriváty, indukce dolních cest dýchacích a jejich vývoj, regionalizace trávicí trubice a molekulární regulace vzniku jejich derivátů (játra, pankreas)
  • VÝVOJ A DIGITALIZACE KONČETIN: specifikace končetinových polí, regulace pozice končetin, indukce končetinových pupenů, specifikace hrudní a pánevní končetiny, apikální ektodermální hřeben, zóna polarizační aktivity, specifikace jednotlivých částí končetiny a identity prstů, digitalizace, regulace vzniku kloubů, klinická relevance a příklady poruch
  • EVOLUČNÍ ASPEKTY EMBRYOLOGIE: definice EVO-DEVO, homologické a analogické znaky, homologická signalizace, pleziomorfní a apomorfní znaky, makroevoluční změny – modularita a molekulární parsimonie, heterotopie, heterochronie, heterometrie, heterotypické změny

BUNĚČNÁ A TKÁŇOVÁ FYZIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi1110 Biologie živočišné buňky
  • Základ: Bi7070 Fyziologie buněčných systémů, Bi7575 Biologie kmenových buněk
  • Doplnění: Bi8870 Mechanismy buněčné smrti
  • Okruhy:
  • BUNĚČNÉ MEMBRÁNY A JEJICH FUNKCE: funkce, stavba a složení biologických membrán (membránové mikrodomény, asymetrie lipidové membrány, membránové proteiny, membránová kortex, transport přes lipidové membrány); vnitrobuněčný membránový transport, endocytóza, buněčné kompartmentalizace; přehled specializovaných buněčných organel živočišných buněk – endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy, peroxizóm
  • CYTOSKELET A JEHO FUNKCE: základní složky cytoskeletu (mikrofilamenta, intermediární filamenta, mikrotubuly) – jejich struktura, dynamika a funkce; příklady proteinů asociovaných s mikrofilamenty a mikrotubuly a jejich funkce, molekulární motory – typy a funkce, centrozom a jeho cyklus, cilia – primární a pohyblivá. Pohyb buněk a přispění buněk k pohybu organismu: pohyblivá cilia, mitóza vč. funkce cytoskeletu v mitóze, pohyb buňky po substrátu – základní mechanismy a účastnící se proteiny, svalový stah z molekulárního pohledu – příčně pruhovaný a hladký sval
  • BUNĚČNÉ JÁDRO: přehled struktury buněčného jádra a chromatinu; základní principy regulace genové exprese, komunikace mezi složkami buněčného jádra a cytoplazmou – struktura a transport jaderným pórem; základní subjaderné struktury – jadérko a jeho funkce, syntéza ribozómů; variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách
  • KONTAKTY BUŇKY S OKOLÍM: spoje buňka-buňka, kadheriny, epiteliálně mesenchymální přechod, adherentní spoje, desmozomy, těsné spoje, mezerové spoje, přechodné mezibuněčné spoje, mezibuněčná hmota – složení a organizace, spojení buňka – matrix, integriny – struktura, aktivace, funkce
  • BUNĚČNÝ METABOLISMUS: principy energetického metabolismu; mitochondrie – jejich stavba, funkce a úloha v metabolismu; adaptace buněčného metabolismu, metabolismus proliferujících a nádorových buněk, signální dráhy kontrolující buněčný metabolismus;
  • BUNĚČNÁ SIGNALIZACE: základní principy signální transdukce: základní dělení jednotlivých typů buněčné signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba vč. příkladů, hlavní biochemické mechanismy (fosforylace a výměna GTP/GDP) a jejich regulace, přehled základních typů membránových receptorů; druhý posel – principy a hlavní příklady; vápníková signalizace, malé GTPázy
  • VÝZNAMNÉ SIGNÁLNÍ DRÁHY: signální dráhy významné pro regulaci fyziologických funkcí a imunitní odpovědi – receptory spřažené s trimerickými G proteiny, receptorové tyrosin kinázy, signalizace cytokinů (JAK/STAT, NFkB, receptory regulující buněčnou smrt)
  • REGULACE BUNĚČNÝCH SYSTÉMŮ: hlavní signální kaskády uplatňující se v homeostáze a regeneraci tkání (Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGF signalizace) a příklady jimi regulovaných procesů
  • REGULACE BUNĚČNÝCH SYSTÉMŮ VNĚJŠÍMI VLIVY: odpověď buněk na hypoxii, role VEGF, angiogeneze, detekce mechanických vlivů (mechanosenzory, Hippo – Yap/Taz)
  • BUNĚČNÝ CYKLUS A REGULACE BUNĚČNÉ PROLIFERACE: základní principy řízení buněčného cyklu; fáze buněčného cyklu; cykliny a cyklin-dependentní kinázy a jejich inhibitory; Rb protein; protein p53; restrikční a kontrolní body; pozitivní a negativní regulátory buněčného cyklu – vnitřní, vnější, důsledky deregulace
  • BUNĚČNÁ SMRT A JEJÍ FORMY: základní principy programované buněčné smrti na úrovni buňky a tkáně, formy řízené a neřízené buněčné smrti, vnitřní a vnější dráha apoptózy, mechanismy aktivace a inhibice buněčné smrti; kaspázy a substráty kaspáz; důsledky deregulace buněčné smrti;
  • BUNĚČNÁ DIFERENCIACE: obecné principy buněčné diferenciace – progenitorové buňky vs. diferencované buňky; příklady terminálně diferencovaných buněk – neutrofil, svalová buňka, neuron; dediferenciace v regeneraci tkání – např. hepatocyt
  • KMENOVÉ BUŇKY A HIERARCHICKÁ ORGANIZACE TKÁNÍ: definice kmenových buněk, embryonální kmenové buňky – definice, příprava, využití; indukované pluripotentní kmenové buňky, tkáňové kmenové buňky, nika kmenových buněk;
  • STŘEVNÍ EPITEL: jako modelový příklad rychle se obnovující buněčné populace, homeostáza střevní krypty; pomalu a rychle se obnovující buněčné populace, organoidy, základní principy regenerace tkání
  • PROSTATA A PRSNÍ EPITEL JAKO PŘÍKLADY ENDOKRINNĚ REGULOVANÝCH TKÁNÍ: funkce, tkáňová architektura, změny prsní žlázy spojené s věkem, liniová hierarchie, endokrinní regulace/signalizace
  • KŮŽE, JEJÍ OBNOVA A REGENERACE: funkce, tkáňová architektura, kožní žlázy, hojení rány a regenerace kůže
  • KRVETVORBA: systém krevních buněk a krvetvorné orgány; funkce krve, principy diferenciace krevních buněk, hematopoetická kmenová buňka a její nika, cytokiny a signální dráhy regulující hematopoézu
  • JÁTRA A SLINIVKA: vývoj a architektura jater, jaterní lalůček a jeho stavba, základní buněčné typy jaterní tkáně, játra jako modelový příklad tkáně regenerující z diferencovaných buněk, jaterní zonace, metabolismus, stavba slinivky, základní buněčné typy a jejich funkce
  • PLÍCE A DÝCHACÍ CESTY: stavba dýchacích cest a plic; principy vývoje dýchacího aparátu (savců); typy epiteliálních buněk v dýchacích cestách a plicních sklípcích; regenerace dýchacího epitelu
  • HOMEOSTÁZA, ZDRAVÍ, NEMOC: organismus jako hierarchický systém, spolupůsobení nervové a endokrinní soustavy – příklady ovlivnění buněčných populací, intermediární metabolismus a jeho jednotlivé složky – jejich úloha v regulaci buněčných populací, stres

PATOBIOLOGIE – PATOFYZIOLOGIE TKÁNÍA ORGÁNŮ
  • Předpoklad: Bi8200 Mikroskopická anatomie obratlovců
  • Základ: Bi1120 Fyziologie a patofyziologie tkání a orgánů, Bi8110 Mechanismy karcinogeneze
  • Okruhy:
  • ZÁKLADNÍ PATOLOGICKÉ POJMY A PATOFYZIOLOGIE BUŇKY: symptom vs. syndrom, progrese, prognóza, příčiny vzniku chorob, stádia buněčné odpovědi na stres, mechanizmy buněčného poškození (reverzibilní, ireverzibilní), alterace buněčné morfologie a funkce za patologických stavů (atrofie, hypertrofie, hyperplazie, dysplazie, metaplazie) a jejich příklady v různých typech tkáních, typy nekróz a jejich příklady, odpověď buňky na poškození (mitochondrie, membrány, jádro,..), akumulace metabolitů (intra a extracelulární)
  • SKELETÁLNÍ A SVALOVÝ SYSTÉM: struktura a typy kostních tkání, skeletogeneze, příklady vývojových defektů postihujících skelet, regulace růstu a příčiny poruch růstu (proporcionální a disproporcionální), remodelace kostních tkání, fraktura kosti a stádia hojení zlomenin, metabolická onemocnění kostí (osteoporóza, osteomalacie, osteopetróza), zánětlivá onemocnění kostí (osteomyelitida, artritidy, osteoartróza); struktura a funkce jednotlivých typů svalových tkání, fyziologie svalového stahu u příčně pruhované kosterní a hladké svaloviny, odpověď svalu na podráždění, rigor mortis, myogeneze a příklady vývojových poruch, regulace a funkce nervosvalové ploténky, myasthenia gravis, funkce a příklady poškození svalového vřeténka, svalový tonus a turgor a jejich změny, příklady odpovědí svalu na poškození (atrofie, hypertrofie, nekróza), klasifikace svalových dystrofií, myopatie, crush syndrom, tetanus
  • KARDIOVASKULÁRNÍ SYSTÉM: mikroskopická stavba cév, funkce endotelu, patologické změny cév, vasculitis, aneurysma, ruptury arterií, arterioskleróza a ateroskleróza, poruchy žilního řečiště, hypertenze, vývoj cévního řečiště a související vývojové poruchy; struktura a funkce srdeční svaloviny, kontrakce myokardu a poruchy srdečního rytmu, morfologie a funkce interkalárního disku, vývoj srdce a srdeční kongenitální vady, adaptace srdeční tkáně na zátěž, kardiomyopatie, myokarditis, ischemická choroba srdeční
  • GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM I – ÚSTNÍ DUTINA: stavba a funkce struktur ústní dutiny (patro, jazyk, slinné žlázy, zuby), patologie sliznice ústní dutiny (regresivní změny, poruchy cirkulace, stomatitis), vývoj ústní dutiny a faryngeálních oblouků včetně vzniku souvisejících vývojových poruch (cheilopalatoschisis, brachygnathia, Edwardsův syndrom, aglossia, ankyloglossia, oligodontia), chuťový pohárek a vnímání chuti, malé a velké slinné žlázy, stádia sekrece slin a jejich regulace, poruchy tvorby slin (ptyalismus, xerostomie, sialolitiáza), zánětlivá onemocnění (sialoadenitida, pulpitis, periodontitis), karies
  • GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM II – JÍCEN, ŽALUDEK, STŘEVO: funkce GIT, principy motility GIT, řízení činnosti GIT; struktura a funkce jícnu, vývoj jícnu a jeho vrozené vady (ageneze, atrézie, stenóza, duplikace), polykání (fáze, řízení), patologie jícnu (poruchy polykání, divertikulitida, obstrukce, Barrettův jícen, hiátová hernie, jícnové varixy); struktura a funkce žaludku (typy buněk), vývoj žaludku a jeho vrozené vady (atrézie, hypoplazie svaloviny, divertikly, vrozená dislokace), řízení peristaltiky a vyprazdňování žaludku, zvracení, produkce žaludečních šťáv, poruchy obnovy a diferenciace epitelových buněk žaludku, gastritida, ulcerace; struktura a funkce střeva (typy buněk), vývoj střeva a jeho vrozené vady (atrézie, diverticulum Meckeli, pupeční hernie, situs inversus, rektální píštěle), regulace vstřebávání živin, poruchy regulace obnovy střevní výstelky, poruchy trávení a vstřebávání potravy (maldigesce, malabsorpce, Crohnova choroba, celiakie, diarea, obstipace, ulcerózní kolitida, divertikly)
  • GASTROINTESTINÁLNÍ SYSTÉM III – JÁTRA A ŽLUČNÍK, PANKREAS: struktura a funkce jater, jaterní lalůček jako základní organizační jednotka jaterní tkáně; jaterní zonace; vznik a vývoj jater v embryonálním vývoji vs. regenerace a udržování jaterní tkáně v dospělosti; základní typy patologií – steatóza, cirhóza a fibróza jater – molekulární a buněčné změny doprovázející tato onemocnění; příklady genetických poruch jaterních funkcí; žlučník a jeho onemocnění; struktura a funkce pankreatu; poruchy sekrečních funkcí pankreatu, diabetes, komplikace diabetu, sepse, šok, multiorgánové selhání
  • DÝCHACÍ SYSTÉM – PRŮDUŠKY A PLICNÍ TKÁŇ: struktura a funkce dýchacích cest a plic; přehled základních buněčných typů dýchacího systému – dýchací cesty vs. plíce; možnosti trvalého poškození a regenerace plicní tkáně; obstrukční a restrikční poruchy respirace – chronická obstrukční plicní nemoc, chronická bronchitida, emfyzém, apod., cystická fibróza; vnější faktory ovlivňující poruchy a činnost plic, pneumotorax
  • VYLUČOVACÍ SYSTÉM: struktura a funkce ledviny a vývodných cest močových, filtrace primární moči a její regulace v jednotlivých částech nefronu, úloha podocytů a mesangiocytů, vývoj ledviny a vývodných cest močových a s nimi související vývojové defekty (dystopická a podkovovitá ledviny, oligomeganefronie, aplazie, hypoplazie a dysplazie ledviny, renkulizace, defekty ureteru a močového měchýře), renální cysty a příčiny jejich vzniku, poruchy tvorby a vylučování moči, selhání ledvin, renální nedostatečnost, poruchy cirkulace krve, patologické léze glomerulů a tubulů, tubulointersticiální léze (pyelonefritidy, intersticiální nefritidy), nemoci vývodných cest močových (poruchy cirkulace krve, záněty močových cest – ureteritis, urocystitis, urethritis), urolitiáza
  • REPRODUKČNÍ SYSTÉM: stavba a funkce varlete a vývodných cest samčího pohlavního systému, úloha Sertoliho a Leydigových buněk, hematotestikulární bariéra, regulace spermiogeneze a pohybu spermií a negativní faktory, které je ovlivňují, vývoj indiferentních gonád a řízení diferenciace samčích orgánů, descensus testium a jeho regulace, vývojové anomálie samčího pohlavního systému (kryptorchismus, ageneze a fúze varlat, ektopie varlat, polyorchidie, cystické rete testis, testikulární hypoplazie), patologie varlat (degenerace varlat, atrofie, kalcifikace, poruchy cirkulace krve, ischémie, krváceniny, trombotizace, orchitis), struktura a funkce přídatných pohlavních žláz (glandula vesicularis, glandula bulbourethralis, prostata), patologie žláz (hyperplazie a hypertrofie, cysty, zánětlivá onemocnění); stavba a funkce vaječníku a vývodných cest samičího pohlavního systému, regulace folikulogeneze a oogeneze, řízení diferenciace samičích orgánů, vývojové defekty (ageneze vaječníků, nadpočetné vaječníky, hypoplazie vaječníků, defekty derivátů Mullerových vývodů), atrézie folikulů, folikulární cysty, patologie vejcovodu (salpingitis, neprůchodnost vejcovodů) a dělohy (dystopie dělohy, hyperplazie endometria, endometritida, pyometra)
  • NERVOVÝ SYSTÉM: stavba a funkce centrálního a periferního nervového systému, typy a funkce buněk nervového systému, vnímání bolesti (centrální a periferní bolest), bazální ganglia a jejich poruchy, vývoj nervového systému (neurulace, regionalizace mozku) a příklady vrozených vývojových vad (spina bifida, meningokéla, meningoencefalokéla, anencefalus), sclerosis multiplex, dysestezie a parestézie nervových vláken, ischémie mozku, hematom, subarachnoidální krvácení, intrakraniální tlak, hydrocefalus a edém
  • ZÁKLADNÍ PRINCIPY A ZNAKY KARCINOGENEZE: mutace a genetická nestabilita, deregulace signálních drah regulujících proliferaci a růst, neomezená replikace, odolnost k buněčné smrti, neoangiogeneze, invaze a metastázování, zánět, přestavba energetického metabolismu, klasifikace nádorů (dle původu/typu tkáně, systematika, rozdělení, vysvětlení, benigní/maligní); signální dráhy a jejich deregulace v průběhu karcinogeneze (Wnt, Hedgehog, Notch, systémy receptorových tyrozinkináz, BMP/TGF-beta signalizace)
  • INVAZE, METASTÁZOVÁNÍ: vznik metastáz, nádorové cirkulující buňky, plasticita nádorových buněk, definice nádorových kmenových, jejich úloha v rozvoji nádorových onemocnění, heterogenitě nádorů a rezistenci vůči terapii
  • ZÁNĚT, NÁDOROVÉ MIKROPROSTŘEDÍ A NEOANGIOGENEZE: chronický zánět, rakovina jako nikdy nezhojená rána, cytokiny, role mezibuněčné komunikace, nádory krve a pankreatu jako modelový příklad
  • MODELOVÉ PŘÍKLADY NÁDOROVÝCH ONEMOCNĚNÍ: nádory prostaty a prsu – molekulární charakteristika, hormonální závislost, diagnostika, léčba, prognóza, nádory kolonu a rekta (CRC) – genetické a epigenetické základy vzniku nádoru, molekulární charakteristika, deregulace klíčových signálních drah u CRC, klasifikace, vývoj a léčba CRC
  • MUTACE A GENETICKÁ NESTABILITA: základní definice, protoonkogeny a onkogeny, nádorově supresorové geny, mutace – definice, typy, příklady, mutace u nádorů, integrita genomu, imortalizace buněk (telomery, telomeráza) a její důsledky
  • BUNĚČNÝ CYKLUS A BUNĚČNÁ SMRT U NÁDORU: defekty na různých úrovních regulace buněčného cyklu ve vztahu k vývoji nádorového onemocnění a jeho léčbě, deregulace signálních drah buněčné smrti u nádorů, konkrétní příklady, interakce těchto drah, důsledky a využití v léčbě nádorů, kůže jako modelový příklad
  • EPIGENETIKA A NÁDORY: základní epigenetické mechanismy – metylace DNA, metylace a acetylace histonů, microRNA, epigenom, epigenetické změny u nádorů a jejich důsledky, epigenetika ve vývoji a terapii nádorů, modelový příklad – nádory plic a epigenetika
  • PŘESTAVBA ENERGETICKÉHO METABOLISMU NÁDORU: metabolismus nádorové buňky – hlavní metabolické dráhy, srovnání s normálními buňkami, metabolismus versus diagnostika a léčba nádorových onemocnění, onkogenní signály versus metabolismus, hypoxie, metabolismus versus základní buněčné procesy v nádoru, játra jako modelový příklad
  • VNĚJŠÍ FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VZNIK A ROZVOJ NÁDORŮ: životní prostředí a životní styl, výživa – složky potravy, lipidové složky výživy, úloha lipidů a změny lipidového metabolismu v karcinogenezi, vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK) a nádorová onemocnění: molekulární mechanismy působení VNMK, buněčné membrány, metabolismus VNMK – eikosanoidy, NSAIDs, oxidativní metabolismus, praktické aspekty – prevence, klinické aspekty
  • ZÁKLADNÍ PRINCIPY DIAGNOSTIKY A PROTINÁDOROVÉ LÉČBY: základní modely pro testování odpovědi nádoru na léčbu – jejich charakteristika a srovnání, současné možnosti terapie nádorových onemocnění, základní mechanismy působení protinádorových léčiv, prediktivní markery

METODY VÝVOJOVÉ BIOLOGIE
  • Předpoklad: Bi5599 Metody aplikované biochemie a buněčné biologie
  • Základ: Bi9393 Analytická cytometrie, Bi7665 Buněčné a tkáňové kultury, Bi1130 Experimentální embryologie, Bi7070 Fyziologie buněčných systémů
  • Okruhy:
  • ZÁKLADNÍ PRINCIPY PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE A SORTROVÁNÍ: fluorescence a fluorochromy, zdroje excitace, optické systémy a způsoby detekce fluorescence, zpracování a kompenzace signálu, vizualizace a analýza dat, hmotnostní cytometrie, multispektrální cytometrie
  • APLIKACE PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE V KLINICKÉ BIOLOGII: konjugované protilátky, imunofenotypizace, multibarevné analýzy, funkční analýza imunitních buněk
  • ANALÝZA BUNĚČNÉHO CYKLU: DNA histogram, analýza syntézy DNA – různé principy, multiparametrické analýzy, Fucci systém
  • ANALÝZA VITÁLNÍCH BUNĚČNÝCH FUNKCÍ POMOCÍ PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE: viabilita, analýza pH, vápníkových iontů, reaktivních kyslíkových skupin
  • APLIKACE FLUORESCENČNÍCH PROTEINŮ V ANALYTICKÉ CYTOMETRII: základní principy aplikace fluorescenčních proteinů v biologii, sensory pro analýzu buněčného cyklu, sensory pro detekci buněčných funkcí
  • METODY DETEKCE BUNĚČNÉ SMRTI POMOCÍ ANALYTICKÉ CYTOMETRIE: základní principy a mechanismy buněčné smrti, detekce na úrovni změn buněčné membrány, detekce aktivity kaspáz, detekce změn DNA, detekce změn funkce mitochondrií
  • PRINCIPY DIGITÁLNÍ MIKROSKOPIE: fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, „temporally-resolved” digitální mikroskopie, “time/frequency-resolved” digitální mikroskopie
  • KLINICKÉ A BIOLOGICKÉ APLIKACE DIGITÁLNÍ MIKROSKOPIE: chromozómová a genová analýza, analýza buněčných složek a metabolismu (pH, ionty), aplikace FRET a FRAP, základní principy a příklady analýzy obrazu
  • PRINCIPY EXPERIMENTÁLNÍ PRÁCE: základní typy studií, experimentální design, hypotéza
  • MODELOVÉ ORGANIZMY VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, Danio rerio, Ambystoma mexicanum, Xenopus laevis, Anolis carolinensis, Alligator mississippiensis, Gallus gallus, Mus musculus, Sus scrofa
  • METODY PRÁCE S DNA A RNA, ANALÝZY GENOVÉ EXPRESE VYUŽÍVANÉ VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: Izolace, separace, PCR techniky, práce s plazmidy, transfekce eukaryotických buněk, Northern blotting In situ hybridizace, PCR, microarray, RNA sekvenace, single cell sequencing
  • METODY ANALÝZY PROTEINŮ VYUŽÍVANÉ VE VÝVOJOVÉ BIOLOGII: analýza proteinů separační techniky, Western blotting, proteinové interakce, modifikace proteinů, lokalizace proteinů, proteomika, manipulace exprese proteinů
  • ANALÝZA LIPIDŮ A SACHARIDŮ: separace lipidů a sacharidových struktur, identifikace, HPLC techniky a modifikace, hmotnostní spektrometrie
  • STUDIUM ÚLOHY GENŮ: „GAIN-OF-FUNCTION“ PŘÍSTUPY: editace genomu s využitím CRISPR/Cas9 technologie, „animal cap assay“, injekce morfogenů nebo nukleových kyselin   
  • STUDIUM ÚLOHY GENŮ – „LOSS-OF-FUNCTION“ PŘÍSTUPY: editace genomu s využitím CRISPR/Cas9 technologie, RNA interference, morpholiny, farmakologické inhibice
  • ANALÝZY BUNĚČNÉ MIGRACE A SLEDOVÁNÍ OSUDU BUNĚK: live-imaging, IVF, transgenní modely (GFP, confetti, Lac-Z reporter), DiI
  • VYUŽITÍ TKÁŇOVÝCH KULTUR 1: základní předpoklady pro provozování tkáňových kultur, principy metod a příklady jejich využití při studiu základní vývojových buněčných procesů (proliferace, diferenciace, apoptóza, migrace,..).
  • VYUŽITÍ TKÁŇOVÝCH KULTUR 2: principy metod a příklady jejich využití při studiu komunikace mezi buňkami, tkáněmi, orgány (cytokiny a růstové faktory, malé molekuly a metabolity,..), metody studia příčin poruch fyziologických funkcí (chyby v metabolismu, transportu látek, přenosu vzruchu, aktivity iontových kanálů, buněčné adheze, kontrakce, fagocytózy, atd…)
  • CHIMÉRY: definice, příklady využití ve výzkumu vývojových otázek, výhody a nevýhody jejich využití
  • ORGANOIDY: definice, jejich základní typy a charakterizace, procesy jejich přípravy a kultivace, příklady jejich využití v bazálním a klinickém výzkumu, jejich výhody a nevýhody