The importance of good collaboration

10570587_10152150622371968_675789575_nIn the middle of July, I travelled to the city of Antwerp in Belgium for our project OptimEx. OptimEx is a multicenter study focusing on exercise as medicine for diastolic heart failure. OptimEx is a collaboration between CERG at NTNU, Technische Universität München, Antwerp University Hospital, Universität Leipzig and University of Graz.

In this project several measurements will be done on our patients, among some; blood sampling, VO2 max testing, ultrasound of the heart, and vascular function measurements of the arteries. Since this will be an international study it is important that everything is standardized and that every center collects and processes the data in the exact same way. Only then will we be able when analyzing our data to compare the results from the different centers and know that the results we find are actual, and not due to variation in the data collection. This is crucial in research and an important part in planning the project.

Continue reading

En vanlig dag på jobben

Nå nærmer det seg ferie for mange av oss, og ferietid er tid for å møte igjen venner og familie og oppdateres på sivilstatus, jobb og andre ting som kan ha endret seg siden sist sommer. Som forsker kan akkurat jobboppdateringen være litt kronglete, siden vi ofte fordyper oss i smale områder. Når jeg sier at jeg jobber i en gruppe som vil finne ut hvordan det syke hjertet skiller seg fra det friske, og hvordan trening kan påvirke det syke hjertet til å bli friskere, er alt såre vel. Men å svare på hvordan vi gjør dette, kan by på utfordringer. Som ledd i ferieforberedelsene i år, vil jeg gi et eksempel på hvordan en dag i 3. etasje på CERGs laboratorier kan fortone seg.

Forsker Kari Jørgensen på laben på CERG.

Akkurat denne dagen skal jeg se på de elektriske egenskapene til atrievevet (vevet i hjertets forkammer) og til enkeltcellene i atriet i et rottehjerte med diastolisk hjertesvikt, en type svikt som gjør at hjertet ikke virker som det skal i hvilefasen. Før vi har kommet til dagens forsøk, har mange vært involvert i ulike deler av studien. Anne Marie og Natale har gjort ultralyd av hjertet til dyrene annenhver uke den siste tiden for å se om de har utviklet diastolisk svikt. Når en rotte har fylt kriteriene for svikt ut fra ultralyden, har Toril undersøkt trykket i hjertet helt på slutten av hvilefasen, og Vegard og jeg har målt hvor lett eller vanskelig det er å indusere atrieflimmer hos rotta. Etter dette, vil vi undersøke hjertet og cellene i hjertet på flere andre måter, som ikke er mulig å gjøre i det levende dyret.

Les også: Hvordan jobber en hjerteforsker?

Kl 08.20:

Forberede forsøk ved å blande løsninger som ligner blodet som sirkulerer rundt i kroppen. Rigge opp utstyr for å henge opp hjertet slik at løsningene kan renne gjennom hjertet så naturlig som mulig, og sette opp elektroder for å måle elektriske impulser i hjertet, blant annet EKG.

Kl 10.20:

Når alt av utstyr og løsninger er klart, går vår eminente ingeniør Ragnhild ned på dyrestallen for å ta ut hjertet fra det syke dyret. Når hjertet er ute, må alt skje fort, og dette er det mest kritiske punktet i forsøket. Jeg løper så fort jeg kan opp til riggen på labben, og får koblet hjertet til den sirkulerende blod-løsningen. Etter hvert som den kroppstempererte væsken pumpes gjennom hjertet begynner det å slå igjen, og det er alltid like fascinerende å se et hjerte som slår i «løse lufta». Grunnen til at hjertet kan slå av seg selv uten å være i kroppen til rotta, er at det har en egen innebygget pacemaker som sender signaler til hjertecellene om å trekke seg sammen. Men jeg vil ikke at det skal slå under forsøket mitt, for da kan jeg ikke gjøre de målingene jeg skal, så jeg tilsetter et stoff som får hjertet til å slutte å slå, samtidig som de elektriske impulsene i hjertet virkePicture4r som normalt. Jeg setter to EKG elektroder direkte på hjertet for å kunne se på en skjerm om hjertet for eksempel får flimmer, selv om det ikke rører på seg. Jeg kan også måle slagfrekvensen til hjertet, som er mye høyere hos en rotte enn hos et menneske, og som kan endre seg med sykdom.

 

Les også: Lab animals – what can they tell us about human health

10.45:

Nå begynner selve forsøket. Jeg setter et lite måleinstrument på venstre forkammer. Instrumentet har tre par elektroder, ett par som sender et signal til hjertecellene om å trekke seg sammen (som en slags ekstern pacemaker), og to par som måler hastigheten til signalet gjennom hjertevevet. I det syke hjertet jeg undersøker i dag, ser hastigheten ut til å være lavere enn i et friskt hjerte. Dette er helt naturlig, siden et sykt hjerte både kan ha arrvev og være unaturlig forstørret, begge deler vil føre til at signalene går saktere gjennom hjertet og gjøre det mer mottagelig for f.eks. flimmer. Jeg gjør også noen andre målinger for å se hvor raskt cellene kan være klare til å trekke seg sammen igjen etter forrige gang (refraktærtiden). I dette syke hjertet ser tiden ut til å være kort, det vil si at cellene kan stimuleres på nytt selv om de ikke er helt ferdige med forrige sammentrekning, noe som også kan føre til flimmer og ufullstendig tømming av forkamrene inn i hjertekamrene. Etterpå gjentar jeg målingene på høyre forkammer.

11.15:

Nå går jeg over til å måle de elektriske impulsene fra enkeltceller i atriene. Jeg bruker varme for å lage en ekstremt tynn spiss på et tynt glassrør som jeg fyller med saltløsning (som leder strøm), og så stikker jeg denne nåla inn forskjellige steder i atriet (styrt av en joystick) mens jeg har en annen elektrode stående fast på hjertet, slik at jeg kan måle endringer i spenning mellom de to elektrodene. Jeg stikker i blinde, for jeg kan ikke se hvor cellene er inni atriet, og ofte treffer jeg områder med bindevev og årer, men så plutselig faller spenningen, og jeg kan se aksjonspotensialer, signaler som hjertecellene kommuniserer via, og som i tillegg får cellene til å trekke seg sammen. Signalet spres raskt mellom cellene i vevet, som gjør at cellene trekker seg sammen omtrent samtidig, og at hjertet derfor trekker seg sammen som en enhet. Hvis signalene blir forstyrret og ikke spres slik at cellene trekker seg sammen samtidig, blir både fylling og sammentrekning i hjertet dårligere.

Picture1Jeg måler aksjonspotensialer fra så mange celler jeg klarer å finne, det er en skikkelig tålmodighetsprøve. Det er vanskelig å finne cellene uten å se hvor de er, og enda vanskeligere å få god nok kontakt til å få pålitelige og gode målinger. Men det er så gøy når jeg først får en god celle at det overskygger all tiden som går med til å lete etter dem. Og aksjonspotensialene kan fortelle oss mye om tilstanden til hjertet. Vi kan se hvilke ioner som går inn og ut av cella (kalsium, natrium og kalium dominerer i hjertecellene), og som til syvende og sist styrer sammentrekningen til enkeltcellene og dermed hele hjertet. Vi kan se om det er noen forstyrrelser i ionestrømmene som følge av hjertesykdom, som kan gi oss pekepinn på hvor man kan gå inn og behandle en sykdom på cellenivå.

Vi kan også se om trening påvirker forstyrrede ionestrømmer til å bli normale igjen, og hvilke ionekanaler som er involvert. Dette kan igjen gi grunnlag for å finne nye medisiner som kan virke på samme gunstige måte som trening.

Les også: Optimex – en unik studie om trening som medisin

14.00:

Nå må jeg avslutte forsøket med de cellene jeg har klart å måle fra. Jeg veier hjertet, dissekerer det, veier og legger forkamrene og hjertekamrene på formalin, for å kunne studere eventuelt arrvev senere. Så legger jeg forskjellige vevsprøver Ragnhild har tatt ut og lagt på flytende nitrogen i en fryser som holder -80 °C, for senere undersøkelser.

15.00:

Tid for opprydning og vask av utstyr, så alt er klart til nytt forsøk i morgen. Jeg tar også en tur ned til dyrestallen for å se til dyrene i studien. De blir godt passet på av både dyrepassere og veterinær. Jeg vil også analysere funnene fra i dag, og er spent på hva diastolisk hjertesvikt har gjort med de elektriske egenskapene til hjertecellene.

Kari Jørgensen, postdoktor ved CERG

Engineering self-healing muscle

Muscle comprises 45 percent of our total body weight and has extremely important functions. It allows us to move, it makes the heart pump, controls opening and closing of passageways such as mouth, eyelids, pupils, and it helps us use and store large amounts of glucose. Muscle is a very resilient tissue which shows remarkable capacity for regeneration in response to injuries, tears and laceration.

Photo: iStock

Photo: iStock

However, despite its resiliency and regenerative capabilities, large injuries to the muscle and some chronic degenerative diseases can cause muscle loss, which becomes irreversible. Irreversible loss of muscle can be dangerous. Several studies link loss of muscle mass to premature death. In a recent article published in the journal of Proceedings of the National Academy of Sciences, tissue engineers have reported that they have grown a living muscle in the lab which can repair itself. The engineered muscle is made of fibers that contain gaps allowing muscle stem cells to grow, which is what allows self-healing. When implanted into mice, the engineered muscle integrates well into the surrounding tissue. The fibers of this engineered muscle are able to contract as well as the native animal muscle fibers and remarkably are able to repair themselves.

Scientists have demonstrated the self-healing ability of the engineered muscle in the video below. Muscle was engineered to emit fluorescence upon contraction, which allowed researchers to see more fluorescence as muscles grew inside the animal. It has previously been shown that muscle created in the laboratory looks and behaves similar to the muscle in the human body. However, these researchers have taken tissue engineering to a whole new level when they implanted the engineered muscle into mice which then continued to function as if it was a native muscle. There is great hope that tissues engineered in this way can transform the face of regenerative medicine.

Original Article:

Mark Juhas, George C. Engelmayr, Jr.a, Andrew N. Fontanella, Gregory M. Palmer and Nenad Bursac, Biomimetic engineered muscle with capacity forvascular integration and functional maturation in vivo, PNAS, 2014 Apr 15;111(15):5508-13

Nina Zizco, Phd student at CERG

Hvordan jobber en hjerteforsker?

Dyremodeller brukes flittig i hjerteforskning for å gjøre ting man ikke har mulighet til på mennesker. Studier hvor man trenger hjerteceller er for eksempel vanskelig å gjøre fordi man behøver en vevsbit fra hjertet, noe som er problematisk å få fra mennesker.

doktorgradskurs

Aorta-banding er en populær metode for å indusere hjertesvikt i rotter og mus. Dette gjøres ved at man binder en tynn tråd rundt aortaen, den store åren som leder blodet ut av hjertet, slik at diameteren blir mindre. Da må hjertet pumpe hardere for å få ut nok blod og hjertet vil vokse. Dette imiterer hvordan hjertet kan vokse som følge av for høyt blodtrykk. Modellen kan for eksempel bli brukt for å studere hvordan trening påvirker veksten til hjertet hos rotter med hjertesvikt.

LES OGSÅ: Lab animals – what can they tell us about human health?

Dette fikk vi, to staute karer fra CERG, demonstrert på kurset «Methods in Cardiac Research 2014» i regi av Norheart – Norwegian PhD School of Heart Researchved Oslo universitetssykehus. Som navnet tilsier er det et nasjonalt utdanningsnettverk hovedsakelig rettet mot doktorgradsstipendiater innen kardiovaskulær forskning i Norge, men også for andre som har forskningsinteresser innenfor dette fagfeltet.

Denne gangen var det Institutt for eksperimentell medisinsk forskning som var vertskap for rundt 20 studenter fra ulike universiteter. Kurset var organisert slik at forskjellige eksperter innen ulike metoder holdt korte foredrag og gjennomførte praktiske presentasjoner.

Vi ble blant annet vist hvordan man kan måle hjertefunksjonen i dyret mens det enda lever. Her brukes mange teknikker som i utgangspunktet ble utviklet for mennesker, slik som ultralyd av hjertet og MR. Her kan man for eksempel se hvor mye hjertet vokser etter en aorta-banding, og følge med på hvor lang tid det tar før dyret utvikler hjertesvikt. Kanskje det tar lengre tid i de dyrene som trener? Her kan man også isolere celler og gjøre «path-clamp» målinger for å se om treningen minker sannsynligheten for hjerteflimmer.

«Patch-clamp» er en teknikk som gjør det mulig å måle hvordan nervesignalet brer seg i hjertecellen og fører til kontraksjon. I tillegg kan man føre stoffer inn gjennom cellemembranen uten at cellen dør, og dermed studere hvordan forskjellige medisiner påvirker cellen.

Høydepunktet den første dagen var når vi fikk delta på operasjon av en gris. Vi fikk en innføring i hvordan de opererer og overvåker underveis, og det ble demonstrert hjertestans ved hjelp av et ni volts batteri og gjenoppliving med hjertestarter.

Alle disse metodene er viktige verktøy for forskere som ønsker å studere hjertefunksjon. Dyremodeller og hjertecelleforsøk kan virke langt fra virkeligheten, men for å avdekke de molekylære mekanismene bak sykdommer og behandlingsmetoder må man bruke de. Mekanismene man finner kan videre brukes for å forske på nye medisiner til behandling av alvorlige sykdommer.

Kurset tjente sitt formål i å gi oss en innføring i mange av de mest sentrale metodene innen hjerteforskning.

 Fredrik Hjulstad Bækkerud & Henning Ofstad Ness, stipendiater ved CERG

Testes før Jentebølgen

– Å komme i gang med treningen etter svangerskapet gikk greit, men jeg føler at jeg har stagnert. Jeg håper dette kan være det lille sparket jeg trenger for å få til å trene riktigere, sier Thea Foss Bækkevold.

Thea Foss Bækkevold får testet formen på CERGs treningslab før hun skal i gang med opptrening mot DNB Jentebølgen. Foto: Erlend Ekseth/3T

Thea Foss Bækkevold får testet formen på kjernefasiliteten NeXt Move før hun skal i gang med opptrening mot DNB Jentebølgen. Foto: Erlend Ekseth/3T

Før påske fikk hun formen testet av CERGSs avdelingsingeniør Trude Carlsen på kjernefasiliteten NeXt Move, og de neste seks ukene skal hun få tett oppfølging fra 3T på veien mot DNB Jentebølgen den 3. juni.

Foto: Erlend Ekseth/3T

Foto: Erlend Ekseth/3T

3T arrangerer felles løpetreninger en gang i uka frem mot løpet, den første er i dag 22. april. I fjor arrangerte de også fellestreninger frem mot DNB Jentebølgen, og 40 damer møtte opp på første trening. Dette er et lavterskeltilbud for alle, og de som ikke er medlemmer av 3T kan kjøpe tilgang på akkurat disse treningstimene. Avdelingsingeniør på CERG og instruktør på 3T Pirbadet, Trude Carlsen og Mathias Brobakken fra 3T Pirbadet er instruktører på fellestreningene.

Les også: Pulsklokke – et must eller mareritt?

Bækkevold skal delta på alle fellestreningene, og er i tillegg trukket ut til å få en time med personlig trener i uka frem mot løpet. Hun vil også få oppfølging på løpsteknikk og råd om hva annet hun bør gjøre for å stå best mulig rustet til gjennomføring av løpet. Etter treningsperioden skal hun testes på nytt for å se hva treningen har gjort med formen.

– Å teste formen var artig. Jeg hadde ingen forventninger til hvor jeg skulle ligge, men det blir interessant å se hvordan formen er når treningsperioden er over, sier hun.

Test deg selv med CERGs kondiskalkulator her.

– Vi testet maksimalt oksygenopptak som er et mål på hennes kondisjon og arbeidsøkonomi hennes, altså hvor mye energi hun bruker på å utføre et bestemt arbeid, forteller Carlsen.

Bækkevold løp på tredemølle med to prosent helling i åtte km/t. Mens hun løp ble oksygenopptaket hennes målt. Etter seks uker skal hun altså testes på nytt.

– Det er mulig å få endring på seks uker, men det kommer an på treningsopplegget, sier Carlsen.

Hun forteller at Bækkevold i utgangspunktet er i ganske god form.

Les også: Hvordan bør man kombinere styrke- og utholdenhetstrening?

 Foto: Erlend Ekseth/3T

Foto: Erlend Ekseth/3T

Øyvind Mittet hos 3T forteller at de ønsker å teste Bækkevold før og etter treningsperioden for at både hun og andre medlemmer skal få se at det er fullt mulig å få signifikante resultater selv på seks uker.

– Dette øker også motivasjonen til Thea til å gi jernet under treningsperioden og fortsette treningen i etterkant, sier han.

Les også: Aldri for sent å begynne å trene – eller?

I ukene frem mot løpet skal også Bækkevold blogge, på 3t.no kan du følge hennes innlegg.

Andrea Hegdahl Tiltnes, CERG

 

 

 

CERG på Biophysical Society’s Konferanse

Hvert år samles verdens ledende forskere innen alle tenkelige felt innenfor biofysikk for å diskutere de siste ideene og resultatene. Biophysical Society’s årlige møte arrangeres annethvert år på øst- eller vestkysten i USA. Årets konferanse ble holdt 15.-19. februar i San Francisco og fra CERG deltok Tomas Stølen, Allen Kelly, Kari Jørgensen, Nathan Scrimgeour og Karin Solvang-Garten. Det er en lang reise fra Trondheim til San Francisco, så når vi først var «over there» la vi like godt inn et besøk hos Prof. Mark E. Anderson, University of Iowa.

Mark og hans forskningsgruppe er blant forskningseliten innen forskning på cellulære mekanismer som ligger til grunn for hjerterytme forstyrrelser og plutselig hjertedød. Vi ble tatt godt imot og fikk innblikk i prosjektene de fokuserer på. Vi fikk bli med rundt i laboratoriefasilitetene og under en uformell foredragsserie de kalte «show and tell» fikk også våre forskere Tomas Stølen og Allen Kelly presentert høydepunkter fra vår forskning. Både Tomas og Allen forsker på såkalte eksperimentelle modeller, hvor de bruker celle- og dyrestudier relatert til kliniske problemstillinger innen helseutfordringer som diabetes, hjerterytme forstyrrelser, og aldring. Et element de fokuserer på er spesielt betydningen av kondisjonstrening i forebygging og behandling innenfor disse temaene.

Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)

 

Vel over i San Francisco var vi forberedt på en enorm konferanse med over 7000 deltakere. Arrangørene var imidlertid godt forberedt og på tross av over 4500 presentasjoner var det enkelt å orientere seg i havet av postere og foredragsholdere. Med så mange som vil presentere sine siste resultater blir det nødvendig å være veldig strukturert og planlegge godt i forhold hva man vil få med seg av informasjon. Biofysikk-konferansen er kjent for å være en «poster-konferanse», hvilket vil si at forskere presenterer forskningen sin med en plakat. Slik får man mulighet til å få god tid til å studere resultatene, samtidig som det er satt av tid til at forskeren kan forklare nærmere. Tilhørerne får da muligheten til å stille spørsmål og slik kan fruktbare samtaler oppstå. Vi fikk innblikk i blant annet nye ideer innen avbilding av hjerte og elektrisk signalisering i hjertet, i tillegg til flere oppdatering på ny innsikt om strukturer i hjerteceller. Nytt samarbeid, som for eksempel en gruppe som jobber med programmering, ble initiert for å få spesialtilpassede analyseprogram.

Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)

 

Konferanser er også viktige plattformer for nettverksbygging og det er viktig å legge til rette for å bli kjent med likesinnede forskere fra andre forskningsgrupper. Slik får man nye ideer og samarbeidspartnere. Blant annet ble det tette samarbeidet med Glasgow ytterligere forsterket gjennom flere prosjektmøter. Tiden utenfor konferansesenteret ble benyttet til sosiale tiltak som middager, joggeturer, klatring og shopping. Eller bare en spasertur i den flotte byen San Francisco.

Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)Illustratsjonsbilde (Karin Solvang Garten)

 

 

 

 

 

 

 

 

Karin Solvang-Garten, senioringeniør ved CERG

 

Greetings from guest researcher Kassia

kassiaFor the past 2 weeks I have been lucky enough to have the opportunity to visit NTNU from The University of Queensland, Brisbane, Australia by the generous bequest of the Alf Howard Travel Scholarship from the School of Human Movement Studies. I’m currently in the 3rd year of my PhD at UQ under the supervision of Professor Jeff Coombes. One of my studies in high intensity interval training in chronic kidney disease patients will stand to benefit greatly from observing the research techniques used by the CERG team, with their vast experience in the field of high intensity exercise in chronic disease populations. Here I have learnt how to perform mitochondrial respiration, which will hopefully provide additional insight into the pathogenesis of the muscle atrophy that occurs in chronic kidney disease patients, and whether or not this can be ameliorated with exercise training. I have learnt so much from my time here at NTNU, in not only the mitochondrial respiration techniques but also in many other aspects, such as the lab work with the rats and the testing and training of Generation 100 patients. Now I have experienced how fit the ‘oldies’ are here in Norway I know I have to work extra hard to get the Aussies up to their level! Thanks to everyone who I have met for not only sharing their expertise over the last 2 weeks but also for their kindness and friendship. I look forward to my next trip back to Trondheim!

Kassia Weston, PhD candidate from the University of Queensland