Das Gullapalli-Labor

Wichtige Forschungsfragen im Gullapalli-Labor:
i. Wie beeinflussen Umweltgifte (z. B. Cadmium, Nano-/Mikroplastik und PAK) die Insulin-Signalaktivität und die Stoffwechselfunktion in der menschlichen Leber?
ii. Veränderungen der Anfälligkeit für arzneimittelinduzierte Leberschäden (DILI) in mit Schadstoffen exponierten Lebern. 
iii. Sind Typ-II-Diabetiker anfälliger für Umweltschadstoffe als Nicht-Diabetiker?

Laufende Projekte:

a. Chronische, niedrig dosierte Cadmiumexposition (CLEC) bei metabolisch bedingter (Stoffwechsel-)Fettlebererkrankung: Wir haben neuartige In-vitro-Modelle entwickelt, die die Auswirkungen einer anhaltenden Cadmiumexposition unter normoglykämischen und hyperglykämischen Bedingungen nachbilden. Wir verwenden CLEC-Modelle, um die Funktionsstörung der Insulin-PIK3CA-Akt-Signalachse zu verstehen, wobei wir uns auf langfristige Ungleichgewichte reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und Funktionsstörungen durch oxidativen Stress in Leberzellen konzentrieren.

Experimentelle Techniken – qPCR, Hochdurchsatz-Bildgebungsplattformen, Western Blots, Fluoreszenzmikroskopie, NGS, Metabolomik.

Abb. 1. Im Gullapalli-Labor entwickeltes CLEC-Expositionsmodell (PMID: 39191366)

b. Auswirkungen chronischer Schwermetallbelastungen auf die mitochondriale Leberfunktionsstörung: Die Leber ist ein wichtiges Organ, das an einer Vielzahl physiologischer Funktionen beteiligt ist. Mitochondrien sind die wichtigsten Organellen, die an einer normalen Leberfunktion beteiligt sind. Ein laufendes Projekt im Labor untersucht die Auswirkungen anhaltender Umweltschadstoffe (Cadmium und Kunststoffe) auf die mitochondriale Funktionsstörung der Leber. Wir untersuchen auch die Auswirkungen von Schadstoffen auf den Glukose- und Fettsäurestoffwechsel, der hauptsächlich auf mitochondrialer Ebene reguliert wird.

Experimentelle Techniken – Fluoreszenzmikroskopie, Agilent SeaHorse-Plattform, mitochondriale Physiologie und Bildgebung, Molekularbiologie, Metabolomik.

Abb. 2. Protokoll zur Erzeugung von durch Cd induzierten ROS-Spezies (PMID: 38314817)

c. Ansammlung von Nano- und Mikroplastik und Funktionsstörungen in der Leber: In Zusammenarbeit mit dem Campen-Labor untersuchen wir die Auswirkungen der Ansammlung von Nano- und Mikroplastikschadstoffen in der Leber. Wir untersuchen die kumulativen Muster von Plastikschadstoffen in abgestorbenen Geweben von Personen, die im Bundesstaat New Mexico leben. Wir entwickeln auch neuartige, hochmoderne optische Techniken wie Polarisationswellenmikroskopie (PWM) und multispektrale Fluoreszenz, um Plastik in Geweben zu erkennen. Zukünftige Arbeiten werden sich auf das Verständnis der Mechanismen der durch Plastikverschmutzung verursachten Fettlebersignalstörung in Tier- und In-vitro-Modellen konzentrieren. Wir sind auch daran interessiert, Veränderungen in der physikalischen und Oberflächenchemie der Umweltverschmutzung durch Plastik zu verstehen.

Experimentelle Techniken – Molekularbiologie, FTIR und Raman, Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie, Fluoreszenzlebensdauer, Oberflächenchemie, Polarisationswellenbildgebung, Metabolomik.

Abb. 3. Polarisationswellenbildgebung von mutmaßlichen Nano- und Mikroplastikpartikeln in der menschlichen Leber (PMID: 39901044)