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Willkommen auf der Webseite des Instituts für Physiologie an der Medizinischen Universität Innsbruck

"Physiologie ist die Lehre von den Funktionen des Lebendigen"

Der Begriff "Physiologie" (griechisch: physis=Natur und logos=Lehre) wurde geprägt vom Französischen Mediziner, Arzt und Naturforscher Jean Fernel (1497–1558). Demnach beschäftigt sich die Physiologie mit den normalen biophysikalischen Lebensvorgängen in Zellen, Geweben und Organen von Lebewesen und dem Zusammenwirken aller physikalischen und molekularen Vorgänge im gesamten gesunden Organismus. Der Blick der Physiologie richtet sich dabei auf die Dynamik biologischer Vorgänge und deren kausale Zusammenhänge. Die Themengebiete der Physiologie des Menschen umfassen die grundlegenden Lebensprozesse auf allen Ebenen der Komplexität in allen Organen einschließlich des Nervensystems.

Forschung - Relevanz für und Bezug zur Klinik

Die Forschung am Institut für Physiologie konzentriert sich auf Grundlagenforschung und präklinische translationale Forschung zur (Patho-)Physiologie des Skelettmuskels, epithelialer Organe und des Nervensystems. Mit einem integrierten, interdisziplinären Ansatz werden physiologische Prozesse in zellulären Modellen, Organen und neuerdings auch in Modellsystemen aus menschlichen iPSCs (induzierbaren pluripotenten Stammzellen) erforscht. Besonderes Innovationspotenzial ergibt sich aus den Projekten zu sensorischen Funktionen, Kalziumkanälen, Kernkinasen, dem Darmmikrobiom und nicht-kodierenden RNAs.

Die Forscher des Instituts betreiben Spitzenforschung auf dem Gebiet der Schmerzentstehung, der Kontrolle der Muskelkontraktion, der Hörfunktion, der Kalziumsignalübertragung, der Zellmembranen und der Epithelphysiologie. Wir setzen eine breite Palette von Modellen und Techniken ein, darunter humane, von induzierbaren pluripotente Stammzellen abgeleitete Modellsysteme, Zellkultur, funktionelle Bildgebung, Gen- und Proteinexpression, Kalzium-Mikrofluorimetrie, hochauflösende Live-Mikroskopie und Elektrophysiologie, und wir arbeiten mit lokalen, nationalen und internationalen Konsortien zusammen. Für die finanzielle Unterstützung der Projekte danke wir der Europäische Kommission, dem FWF, der FFG und anderen Förderinstitutionen.

Lehre - Physiologisches Wissen als Schatz für die Klinik

An der Medizinischen Universität Innsbruck ist die Physiologie neben der Anatomie und der Biochemie eines der wichtigsten vorklinischen Fächer. Die Physiologie im Medizinstudium umfasst heute ein umfangreiches Fächerspektrum, das in allen Lehrformen (Vorlesungen, Seminare, Praktika) vermittelt wird und einen wichtigen Baustein in der Ausbildung von Ärzten und zukünftigen Forschern in den biomedizinischen Wissenschaften zum Wohle der Patienten darstellt. Das Verständnis physiologischer Vorgänge ist die Voraussetzung für das Verständnis krankhafter Veränderungen (Pathophysiologie, klinische Fächer) und deren Therapie, zum Beispiel im Rahmen der gezielten Pharmakologie.

Der Stundenplan in den vorklinischen Semestern ist vollgepackt und es bleibt wenig Zeit für experimentelle Vorlesungen und die Diskussion aktueller physiologischer Forschungsinhalte, dennoch sollen die Studierenden die physiologischen Zusammenhänge verstehen. Neue Studien zeigen, dass Studierende, die regelmäßig Vorlesungen besuchen, effektiver lernen, nicht weil die Inhalte im Frontalunterricht besser vermittelt werden, sondern weil der Austausch zwischen den Studierenden über Vorlesungsinhalte eine effektive Art der Wissensvermittlung ist und zudem Spaß macht. Wir laden daher alle Studierenden ein, mitzudenken und sich aktiv einzubringen.

Diskutieren Sie mit uns und untereinander über Physiologie!

Neurobiologie der Schmerzentstehung

Univ.-Prof. Dr. Michaela Kress

Chronische Schmerzerkrankungen, von denen etwa 20 % der Menschen betroffen sind, stellen weltweit eine große sozioökonomische Belastung für die Gesellschaft sowie für die Patienten und ihre Familien dar. Das Kress-Labor erforscht die deregulierte molekulare Signalübertragung entlang des Schmerzpfades, die zur Schmerzpathogenese beiträgt, mit besonderem Schwerpunkt auf Neuroimmuninteraktionen, an denen Zytokine wie Interleukin-6 und sein Signalüberträger gp130 sowie mRNA::nicht-kodierende RNA-Interaktionen beteiligt sind. Um die translationale Lücke zwischen präklinischer Forschung und dem Mangel an effizienten Therapien für Patienten zu schließen, werden iPSC-Modelle der Nozizeption optimiert, um sich den nativen menschlichen Funktionen anzunähern, wobei ein umfassender methodischer Ansatz verwendet wird, der modernste Elektrophysiologie, Molekularbiologie, komplexe Bioinformatik und die Entwicklung von Software Tools wie der NOCICEPTRA App umfasst.

Calcium-Kanal-Funktion

Univ.-Prof. Dr. Bernhard E. Flucher

Spannungsgesteuerte Kalziumkanäle (Abb. 2) sind die einzigen Proteine, die elektrische Signale an der Zelloberfläche wahrnehmen und in Zellfunktionen wie die Kontraktion von Skelett- und Herzmuskeln oder die synaptische Übertragung im Nervensystem umsetzen können. Umgekehrt ist eine gestörte Funktion der Kalziumkanäle die Ursache zahlreicher neurologischer oder psychiatrischer Erkrankungen, und Kalziumkanäle sind die wichtigsten Angriffspunkte für Therapeutika, die zur Behandlung solcher Leiden eingesetzt werden. Unsere Forschung umfasst das gesamte Spektrum von der Erforschung der biophysikalischen Mechanismen der Kanalfunktionen auf molekularer Ebene bis hin zu ihrer Rolle in der menschlichen Physiologie sowie bei Nerven- und Muskelkrankheiten. Wir wenden modernste genetische, molekulare, biophysikalische, physiologische und computergestützte Technologien an.

Physiologie des Gastrointestinal-Trakts

ao. Univ.-Prof. Dr. Johannes Fürst

Die Darmschleimhaut stellt eine selektive Barriere dar, die die Nährstoffaufnahme und den Schutz vor unerwünschtem Lumeninhalt ermöglicht. Gegenwärtig interessieren wir uns für die Funktion der nicht-gastrischen H+/K+-ATPase ATP12A bei der Regulierung der Kolonbarriere und für die Rolle ausgewählter Neuropeptide und Zytokine in der Physiologie der Kolonozyten. Die verwendeten Methoden sind Transkriptomik, Western Blotting, Messungen des transepithelialen elektrischen Widerstands, histologische Färbung, Zellkultur und Mikroskopie.

Respiratorische Zellphhysiologie

ao. Univ.-Prof. Dr. Mag. Thomas Haller

Die reversible Sauerstoffbindung durch Hämoglobin ist in der Medizin und Physiologie von grundlegender Bedeutung, stieß aber in der Vergangenheit an technische Grenzen. Wir haben neue Methoden entwickelt, die in der täglichen klinischen Praxis als analytische Dienstleistung eingesetzt werden können. Neue Aspekte des O2-Transports in Bezug auf große Höhen, akzidentelle Hypoxämie, relevante klinische Interventionen und pharmakologische/diätetische Modulation werden erforscht. Weitere aktuelle Studien befassen sich mit der Lebensdauer der roten Blutkörperchen und ihren Determinanten unter Verwendung allometrischer Ansätze sowie mit Veränderungen der Sauerstoffaffinität während der Hämodialyse.

Humanes Nierenmodelsystem

ao. Univ.-Prof. Dr. Judith Lechner

Das Forschungsteam verwendet iPSC-Linien der IMI - StemBANCC-Initiative, um In-vitro-Modellsysteme für die Untersuchung von Mechanismen geschlechtsspezifischer Unterschiede in den zellulären Reaktionen auf Umweltherausforderungen und toxische Stimuli zu etablieren und zu charakterisieren. Die Gruppe fördert die Umsetzung der SAGER-Leitlinien (sex and gender equity in research) in der präklinischen Forschung. In Kursen für Studenten und durch Beratung von Forschern werden neueste Informationen über neuartige mikrophysiologische Systeme und In-vitro-Methoden angeboten, um Tierversuche zu ersetzen. (https://www.i-med.ac.at/muianimalfree/index.html.de)

Auditorische Neurowissenschaft

Dr. Christian Vogl

Im Innenohr von Säugetieren erfolgt die synaptische Kodierung von Tönen durch ultraschnelle und streng regulierte Neurotransmission zwischen Band-Synapsen der inneren Haarzelle (IHC) und postsynaptischen Neuronen des Spiralganglions. Während die ausgereifte Physiologie dieser unkonventionellen Synapsen im Mittelpunkt der aktuellen Forschung steht, sind die grundlegenden Aspekte der Synaptogenese und der Entwicklungsreifung noch immer nicht geklärt. Daher wendet unsere Gruppe einen umfassenden methodischen Ansatz an, der Fluoreszenz-Live-Cell-Imaging von IHCs - um die Entwicklung von Band-Synapsen in Echtzeit zu verfolgen - mit immunhistochemischen Analysen und Super-Resolution-Mikroskopie kombiniert, um die zugrunde liegenden zellbiologischen Prozesse zu identifizieren.

Junior Research Group

Priv.-Doz. Dr. Marta Campiglio

identifizierte kürzlich zwei unterschiedliche molekulare Interaktionen zwischen dem Spannungssensor der Erregungs-Kontraktions-Kopplung CaV1.1 und dem Gerüstprotein STAC3. STAC3 spielt bei der EC-Kopplung mehrere Rollen, da es für die Funktion von CaV1.1 als Spannungssensor und für die Konformationskopplung mit RyR1 wesentlich ist. Ihr Team untersucht derzeit den Beitrag der beiden Wechselwirkungen zu diesen vielfältigen STAC3-Funktionen.

Junior Research Group

Dr. Theodora Kalpachidou

erforscht die Rolle von microRNAs (miRNAs) bei den komplexen Reaktionen auf periphere Nervenverletzungen im Zusammenhang mit neuropathischen Schmerzen und neuronaler Regeneration. Sie möchte verstehen, wie diese kleinen RNA-Moleküle Gennetzwerke regulieren, wie miRNA-gesteuerte Mechanismen die Neuroregeneration fördern und wie sie zu neuen therapeutischen Ansätzen entwickelt werden können.

Junior Research Group

Dr. Kai Kummer

beschäftigt sich mit plastischen Veränderungen im Gehirn, die zu den psychologischen Begleiterscheinungen von chronischen Schmerzen führen. Er erforscht cholinerge Projektionen vom basalen Vorderhirn zum medialen präfrontalen Kortex als einen vielversprechenden Pfad in der Entwicklung dieser Komorbiditäten. Um neue Einblicke in die Mechanismen zu gewinnen, setzt er Techniken zur molekularen Rückverfolgung, elektrophysiologische In-vitro-Aufzeichnungen, In-vivo-Verhaltenstests sowie opto- und chemogenetische Stimulationen ein.