Ymchwil ac Arloesi>Iechyd Cardiofasgwlaidd a Heneiddio>Pathoffisioleg a Heneiddedd Cellog

Pathoffisioleg a Heneiddedd Cellog

​Mae ein labordy'n ymchwilio i fecanweithiau cellog a moleciwlaidd sy'n sail i heneiddio dynol a'i batholegau cysylltiedig. Mae ein hymchwil yn berthnasol i ddatblygu dealltwriaeth a thriniaethau prosesau patholegol, megis atherosglerosis a niwroddirywiad, yn ogystal â syndrom bregusrwydd.

Ei enw gwreiddiol oedd Grŵp Heneiddedd Cellog a Bioleg Fasgwlaidd, a sefydlwyd y labordy cyntaf ym 1996 yng Ngholeg Prifysgol Llundain o dan gyfarwyddyd yr Athro Jorge D. Erusalimsky. Yn 2006, symudodd Jorge ei labordy i Brifysgol Metropolitan Caerdydd, ac yn 2016 pan ymunodd Dr Claire Kelly o Brifysgol Caerdydd a phan ehangwyd yr ymchwil i feysydd cytras, ail-frandiwyd y grŵp o dan ei enw cyfredol.


Gweithgaredd pwysig o fewn y grŵp yw hyfforddi myfyrwyr graddedig ac ôl-raddedig, gyda'r nod o ddarparu dealltwriaeth fanwl o sail foleciwlaidd ffisioleg arferol, mecanweithiau patholegol a dulliau newydd ar gyfer ymchwilio a therapi.

 

Meysydd Ymchwil / Arloesi

Heneiddedd Cellog mewn Clefyd Fasgwlaidd a Heneiddio

Mae Heneiddedd Cellog yn ymateb i niwed a straen sy'n cloi celloedd mitotaidd cymwys i ffurf twf ataliol na ellir ei wyrdroi. Fe'i disgrifiwyd yn wreiddiol mewn celloedd wedi'u meithrin, ond mae’n hysbys bellach fod heneiddedd cellog yn digwydd in vivo, lle mae wedi'i gysylltu â'r broses o heneiddio ac â datblygiad clefydau'n ymwneud ag oed. Yn 2000, fe ddisgrifion ni bresenoldeb celloedd fasgwlaidd heneiddedd yn y wal arteraidd, ac ers hynny rydym wedi bod yn ymchwilio i'r mecanweithiau sy'n rheoli'r ffenomen hon mewn celloedd endothelaidd1-5

Llun (chwith): Staen (glas) β-galactosidase yn ymwneud â heneiddedd mewn rhan o anaf neointimaidd a ddatblygodd ar ôl dinoethi'r endotheliwm. Mae'r celloedd endothelaidd sydd wedi ail-dyfu wedi'u staenio'n frown. Nodwch fod rhai o'r celloedd endothelaidd yn heneiddiol, ac mae'r celloedd glas isod yn gelloedd cyhyrau llyfn fasgwlaidd heneiddol.

Llun (dde): Niwclews cell endothelaidd yn dangos DNA cynyddol a niwed telomer ar ôl darwagiad SIRT6. Mae ffocysau niwed DNA wedi'u dangos yn goch, telomerau yn wyrdd, a thelomerau wedi'u niweidio yn felyn.

           
 
1. Fenton M., Barker S., Kurz D.J. and Erusalimsky J.D. (2001) Cellular senescence after single and repeated balloon catheter denudations of rabbit carotid arteries. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 21, 220-226
 
2. Erusalimsky J.D. (2009) Vascular endothelial senescence: From mechanisms to pathophysiology. J. Appl. Physiol. 106, 326-332
 
3. Cardus A., Uryga A., Walters G. and Erusalimsky J.D. (2013) SIRT6 protects human endothelial cells from DNA damage, telomere dysfunction and senescence. Cardiovasc. Res. 97, 571-579
 
4. Villalobos L.A., Uryga A., Romacho T., Leivas A., Sánchez-Ferrer C.F., Erusalimsky J.D. and Peiró C. (2014) Visfatin/Nampt induces telomere damage and senescence in human endothelial cells Int. J. Cardiol. 175, 573-575.
 
5. Romero A., San Hipólito-Luengo A., Villalobos L.A., Vallejo S., Valencia I., Michalska P., Pajuelo-Lozano N., Sanchez-Perez I., León R., Bartha J.L., Sanz M.J., Erusalimsky J.D., Sánchez-Ferrer C.F., Romacho T. and Peiro C. (2019) The angiotensin-(1.7)/Mas receptor axis protects from endothelial cell senescence via klotho and Nrf2 activation. Aging Cell 18, e12913

 

Biofarcwyr Bregusrwydd a Dirywiad Gwybyddol

Mae'r cynnydd yn nisgwyliad oes Cymdeithasau'r Gorllewin yn cael effaith sylweddol yn economaidd-gymdeithasol ac ar iechyd y cyhoedd. Un agwedd hanfodol sy'n deillio o'r sefyllfa hon yw'r cynnydd yn nifer y bobl fregus. Mae bregusrwydd yn syndrom sy'n gysylltiedig ag oedran, a nodweddir gan ddirywiad mewn sawl system ffisiolegol a gostyngiad mewn ymwrthedd i straen. Mae bregusrwydd yn golygu bod oedolion oedrannus yn fwy tebygol o brofi anabledd, disgyn, mynd i'r ysbyty a marw’n gynamserol. 

             

 

Ar hyn o bryd, mae asesu bregusrwydd yn dibynnu'n bennaf ar fesur paramedrau gweithredol fel gweithrediad gwybyddol, gorludded, colli pwysau, cyflymder cerdded a chryfder gafael. Fodd bynnag, caiff ei gydnabod yn gynyddol erbyn hyn fod defnydd clinigol o baramedrau o'r fath yn gyfyngedig o ran rhagfynegiad risg, diagnosis a phrognosis. Felly, mae angen gwella'r sefyllfa hon ar frys. I'r perwyl hwn, rydym yn cymryd rhan mewn prosiect Ewropeaidd mawr, sef menter FRAILOMIC, sy'n mesur lefelau'r biomarcwyr perthnasol yng ngwaed ac wrin unigolion oedrannus ledled y Byd11.

Drwy weithio yn y rhaglen ymchwil hon, rydym wedi dangos bod y cemocîn CCL11 (a adnabyddir hefyd fel Eotaxin-1) yn gysylltiedig â dirywiad gwybyddol mewn pobl sy'n byw yng ngefn gwlad2. Rydym hefyd wedi dangos bod y protein fasgwlaidd sy'n gysylltiedig â llid, sRAGE, yn rhagfynegi marwoldeb ymhlith oedolion hŷn bregus3. Mae gwaith parhaus yn y maes hwn yn ceisio dilysu ein canfyddiadau mewn carfanau eraill o oedolion hŷn.

 

1. Erusalimsky J.D., Grillari J., Grune T., Jansen-Duerr P. Lippi G., Sinclair A.J., Tegner J., Vina J., Durrance-Bagale A., Minambres R., Viegas M. and Rodriguez-Mañas L. (2016) In search of ‘omics’-based biomarkers to predict the risk of frailty and its consequences in older individuals: The FRAILOMIC initiative Gerontology 62, 182-190.

2. Butcher L., Pérès K., André P., Morris R.H., Walter S., Dartigues J-F., Rodriguez-Mañas L., Feart C. and Erusalimsky J.D. (2018) Association between plasma CCL11 (eotaxin-1) and cognitive status in older adults: Differences between rural and urban dwellers. Exp. Gerontol. 113, 173-179

3. Butcher L., Carnicero J.A., Gomez Cabrero D., Dartigues J-F., Pérès K., Garcia-Garcia F.J., Rodriguez-Mañas L. and Erusalimsky J.D. (2019) Increased levels of soluble Receptor for Advanced Glycation End-products (RAGE) are associated with a higher risk of mortality in frail older adults. Age and Ageing. 48, 696-702

 

Meddygaeth Adfywiol ar gyfer Clefydau Niwroddirywiol

Nodweddir afiechydon niwroddirywiol megis clefyd Parkinson a Huntington â cholli celloedd ffocal yn y system nerfol ganolog. Er bod dealltwriaeth gynyddol o'r pathoffisioleg y tu ôl i'r afiechydon dinistriol hyn, nid oes ffordd o'u gwella wedi’i darganfod hyd yma. Mae astudiaethau 'prawf o egwyddor' wedi dangos bod therapi amnewid celloedd yn ddull dichonadwy o drin y cyflyrau hyn. Er mwyn goresgyn cyfyngiadau'r gwaith hwn, mae ein hymchwil presennol yn edrych ar addasu ffynonellau celloedd amgen fel meinwe'r rhoddwr1,2. Mae Dr Claire Kelly, y prif ymchwilydd yn y maes hwn, yn aelod o fwrdd y Rhwydwaith ar gyfer Trawsblannu ac Adfer CNS Ewrop (NECTAR), sefydliad sy'n dod â grwpiau o Ewrop at ei gilydd sy'n rhannu'r nod o warchod, trwsio ac adfer y system nerfol ganolog sydd wedi'i difrodi drwy glefyd dirywiol neu anaf. I gael rhagor o wybodaeth am NECTAR, clickiwch yma .

 

 

Llun chwith: Celloedd niwrol wedi'u hehangu wrth feithrin ac wedi'u staenio ar gyfer tiwbwlin β-III (coch) a phrotein asidig glial ffibrilaidd (gwyrdd).
Lluniau canol a dde: Celloedd ffetws dynol wedi'u trawsblannu mewn model arbrofol o Glefyd Huntington, wedi'u dosbarthu yn niwronau (A) ac yn fwy penodol yn niwronau pigog canolig (B).

            

Mae gan ein grŵp ddiddordeb penodol yn rôl llid yn y clefydau hyn, a sut mae'n cyfrannu at eu pathoffisioleg. Celloedd imiwnedd preswyl yr ymennydd yw celloedd microglia, ac mae modd iddyn nhw fod â chymeriad gwrthlidiol neu rhaglidiol. Mae nifer fawr o'r celloedd hyn yn ymenyddiau cleifion sydd â chlefydau, ond nid yw eu rôl na sut maen nhw'n effeithio ar allu celloedd a drawsblannwyd i oroesi yn hysbys3.

 

 

Celloedd microglia wedi'u staenio'n bositif ar gyfer Iba1. Mae gan y celloedd forffolegau gwahanol, a'r ymddangosiad clasurol yw'r gell ymganghennog a sborionol (chwith). Yn y cyflwr actif, mae'r celloedd yma'n ymddangos mewn clwstwr (dde).

 

1. Kelly C.M. and Caldwell M.A. (2018) Derivation of Neural Stem Cells from the Developing and Adult Human Brain. Results Probl Cell Differ. 66, 3-20.

2. Noakes Z., Keefe F., Tamburini C., Kelly C.M., Cruz Santos M., Dunnett S.B., Errington A.C. and Li M. (2019) Human Pluripotent Stem Cell-Derived Striatal Interneurons: Differentiation and Maturation In Vitro and in the Rat Brain. Stem Cell Reports.12, 191-200.

3. Kodosaki E. (2019) The development of a novel model for microglia-like cells, and an investigation of the proinflammatory potential and response of CNS cells in vitro. Ph.D. Thesis. Cardiff Metropolitan University Research Repository (https://repository.cardiffmet.ac.uk/)

Ymdreiddiad celloedd imiwn i'r ymennydd a'i rôl mewn niwro-lid

Prif ysgogiad ein labordy yw deall rôl y gwahanol fathau o gelloedd mewn niwro-lid. Yn y cylch gwaith hwn, rydym yn archwilio cyfraniad celloedd imiwn sy'n gallu croesi'r gwahanfur gwaed-ymennydd. Rydym wedi datblygu model celloedd o'r celloedd hyn, ac wedi nodweddu eu gwahaniaethiad mewn amgylchedd niwral in vitro. Mae gwaith yn mynd rhagddo i edrych ar eu gweithrediadau wrth ymateb i ysgogiad llidiol a'r effeithiau ar gelloedd niwral eraill.

  
Prosiectau Ôl-raddedig

Ar hyn o bryd, mae gan y grŵp lefydd ar gyfer myfyrwyr MSc a PhD wedi'u hunan-ariannu ym meysydd:
• Heneiddedd celloedd endothelaidd (Yr Athro Erusalimsky)
• Niwro-lid (Dr Kelly)
• Bôn-gelloedd a chlefyd niwroddirywiol (Dr Kelly)
• Asiantau senolytaidd newydd (Yr Athro Erusalimsky)
 
Anfonwch e-bost at y Prif Ymchwilydd perthnasol i gael rhagor o fanylion.


Aelodau'r Grŵp

Yr Athro Jorge D. Erusalimsky,
Athro'r Gwyddorau Biofeddygol

Arweinydd Grŵp
Uwch Ddarlithydd y Gwyddorau Biofeddygol

Prif Ymchwilydd
Darlithydd y Gwyddorau Biofeddygol

Uwch Ymchwilydd

 

Cydweithwyr

Mewnol

Yr Athro Keith Morris, Adran y Gwyddorau Biofeddygol, Ysgol Chwaraeon a Gwyddorau Iechyd Caerdydd

Yr Athro Phil James, Adran y Gwyddorau Biofeddygol, Ysgol Chwaraeon a Gwyddorau Iechyd Caerdydd

Dr Barry McDonnell, Adran y Gwyddorau Biofeddygol, Ysgol Chwaraeon a Gwyddorau Iechyd Caerdydd

 

Allanol

Yr Athro Concha Peiró, Universidad Autonoma de Madrid

Yr Athro Carlos Sánchez Ferrer, Universidad Autonoma de Madrid

Yr Athro Jorge Oksenberg, University of California San Francisco

Yr Athro Leocadio Rodriguez Mañas, Hospital Universitario de Getafe, Madrid

Yr Athro Catherine Feart, University of Bordeaux

Yr Athro Anne Rosser, Cardiff University

Dr Jess Stevenson, Cardiff University

Yr Athro Nick Allen, Cardiff University

Dr Eilis Dowd, NIUG Ireland

Yr Athro Maeve Caldwell, Trinity College Dublin

Dr Andreas Heuer, Lund University

Yr Athro Francisco Jose Garcia-Garcia, Hospital Virgen del Valle, Toledo

Dr Jose Antonio Carnicero, Fundacion para la investigación biomédica del Hospital Universitario de Getafe

 

Enghreifftiau o Gyllid

Grant y Comisiwn Ewropeaidd FP7-Health-2012-Innovation-1: "Defnyddio biofarcwyr ar sail omic wrth nodweddu unigolion hŷn sydd mewn perygl o fregusrwydd, ei ddatblygiad i anabledd, a chanlyniadau cyffredinol i iechyd a llesiant - Menter FRAILOMIC." cyfanswm o €11,940,343; €441,613 i Brifysgol Metropolitan Caerdydd (2013-2018). Prif Ymchwilydd: Yr Athro Jorge Erusalimsky.

Gwobr Arloesedd Ymchwil: "Rôl fflafonoidau yn rheoleiddio'r ymateb llidiol mewn model cellog o Glefyd Huntington." (2015-2019) Prif Ymchwilydd: Dr Claire Kelly.

Cronfa Budsoddi Ymchwil a Mentergarwch: Diffinio a nodweddu cydrannau mewn hadau ffenigrig sydd â nodweddion llesol wrth reoleiddio ac atal clefyd niwroddirywiol." (2017-2018) Prif Ymchwilydd: Dr Claire Kelly. (£40k)

Cronfa Cefnogaeth Strategol Arloesedd Ymddiriedolaeth Wellcome: "Celloedd iPS o feinwe niwral y ffetws - ydyn nhw'n cadw eu cof epigenetig?" (2013-2014) Prif Ymchwilydd: Dr Claire Kelly. (£15k)

Ymchwil a ariennir gan y diwydiant (Jellagen): "Nodweddu twf celloedd a gwahaniaethiad ar golagen o sglefrod môr a chymhariaeth â matricsau safonol celloedd." (2019-2020) Prif Ymchwilydd: Dr Claire Kelly. (£10k)