Skip to main content

Najważniejsze osiągnięcia naukowe ZBGiZ

Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności Polskiej Akademii Nauk w Olsztynie > Działalność naukowa > Zespoły > Zespół Biologii Gamet i Zarodka > Najważniejsze osiągnięcia naukowe ZBGiZ

Zespół Biologii Zarodka

Rola kwasu lizofosfatydowego w regulacji cyklu jajnikowego i wczesnej ciąży u krowy

  1. Wykazanie lokalnej syntezy i uwalniania LPA w jajniku, macicy, oocytach oraz zarodkach bydlęcych.
  2. Wykazanie ochronnego działania LPA w czasie wczesnej ciąży u krowy, poprzez:
    • stymulację syntezy luteotropowej PGE2 poprzez wpływ na ekspresję mRNA dla PGES w komórkach tkanki łącznej błony śluzowej macicy,
    • hamowanie syntezy luteolitycznej PGF2a poprzez wpływ na ekspresję mRNA dla PGFS w komórkach nabłonka błony śluzowej macicy,
  3. Wykazanie luteotropowego działania LPA w fazie lutealnej cyklu rujowego u krowy, poprzez:
    • pobudzenie procesu steroidogenezy w aktywnym CL,
    • wzrost wydzielania E2 w pęcherzyku jajnikowym podczas owulacji,
  4. W przebiegu wczesnej ciąży u krowy egzogennie podany LPA podnosił stężenia P4 i PGE2 we krwi jałówek między 15 a 18 dniem po inseminacji. Zatem, wpływ LPA na syntezę i wydzielanie hormonów w układzie rodnym krowy w czasie wczesnej ciąży nakierowany jest na stymulację syntezy hormonów luteotropowych, chroniących aktywne w tym okresie CL, które przypadku powstania ciąży odpowiada za jej utrzymanie. Udowodniono również dodatni bezpośredni wpływ endogennego LPA, syntetyzowanego w narządach rodnych krowy na ilość skutecznych zacieleń.
  5. Udowodnienie, że w obecności LPA, wybrane czynniki luteolityczne tj. tlenek azotu (NO), oraz cytokiny (TNFα i IFNγ) nie mogą indukować procesu luteolizy w CL krowy. Podczas luteolizy funkcjonalnej LPA znosi hamujący wpływ NO oraz TNFα i IFNγ na syntezę P4. Ponadto LPA hamuje zależną od NO i cytokin luteolizę strukturalną poprzez wpływ na aktywność czynników propapoptotycznych w komórkach steroidogennych CL (aktywność kaspazy 3, stosunek Bax/Bcl2, kompleks Fas/FasL oraz TNFα/TNFR1).

Podstawowe i praktyczne aspekty rozrodu krowy w kontekście wczesnego rozwoju zarodków bydlęcych

Poznanie i zrozumienie udziału LPA w mechanizmach kontrolujących proces dojrzewania komórek jajowych oraz przedimplantacyjny rozwój zarodka.

  1. Wykazano możliwość syntezy i działania LPA zarówno w oocytach, komórkach wzgórka jajonośnego otaczających dojrzewający oocyt, jak również zarodkach bydlęcych na różnych etapach ich rozwoju.
  2. Wykazano, że LPA zwiększał odsetek oocytów osiągających stadium metafazy II podziału mejotycznego, a tym samym wpływał korzystnie na współczynnik dojrzewania oocytów.
    • dodatek LPA do medium do dojrzewania zmniejszał odsetek jąder apoptotycznych w komórkach wzgórka a tym samym hamował proces apoptozy w kompleksach oocyt-komórki wzgórka jajonośnego.
    • LPA może poprawiać jakość oocytów w trakcie dojrzewania in vitro poprzez wpływ na ekspresję markerów jakości oocytu: folistatyny (FST) i czynnika wzrostu i różnicowania 9 (GDF9) w oocycie oraz katepsyn (CTS) B, K, S i Z w komórkach wzgórka.
    • LPA dodany do medium do dojrzewania oocytów bydlęcych in vitro reguluje ekspresję genów związanych z kompetencją rozwojową komórek jajowych: markerów pluripotencji (OCT4 i SOX2), czynników wzrostu (IGF2R) i genów zaangażowanych w proces apoptozy (BCL2 i BAX) zarówno w oocytach.
    • LPA zmieniał metabolizmu glukozy, najważniejszego substratu energetycznego podczas dojrzewania oocytów, w kompleksach oocyt-komórki wzgórka jajonośnego w kierunku glikolizy. LPA dodany do medium do dojrzewania oocytów in vitro stymulował pobór glukozy poprzez zwiększenie ekspresji mRNA dla transportera glukozy 1 (GLUT1) oraz produkcję mleczanów poprzez zwiększenie ekspresji mRNA dla fosfofruktokinazy (PFKP) z kompleksów oocyt-komórki wzgórka jajonośnego.
    • LPA poprzez wpływ na ekspresję czynników z nadrodziny naskórkowego czynnika wzrostu tj. amfiregulina (AREG) i epiregulina (EREG) regulował proces ekspansji (rozproszenia) komórek wzgórka, który pełni ważną funkcję w prawidłowym dojrzewaniu oocytu.
  3. LPA kontroluje proces przeżycia zarodków na wczesnych etapach rozwoju.
    • LPA dodany do medium do hodowli zarodków bydlęcych in vitro reguluje ekspresję genów związanych z kompetencją rozwojową: markerów pluripotencji (OCT4 i SOX2), czynników wzrostu (IGF2R) i genów zaangażowanych w proces apoptozy (BCL2 i BAX)  w blastocystach.

Zespół Biologii Nasienia

  1. Izolacja i charakterystyka inhibitorów proteinaz serynowych plazmy nasienia ryb. W ramach prac wyizolowano i oczyszczono główne inhibitory proteinaz serynowych plazmy nasienia pstrąga tęczowego i karpia. Uzyskane preparaty scharakteryzowano pod względem ich właściwości fizyko-chemicznych. Określono m.in. masy cząsteczkowe, punkty izoelektryczne oraz wykazano glikoproteinowy charakter budowy. Analiza właściwości oraz sekwencji pozwoliła na zidentyfikowanie inhibitorów jako serpin typu α1 – antyproteinazy. Omawiane inhibitory prawdopodobnie uczestniczą w ochronie plemników oraz tkanek układu rozrodczego przed atakiem proteolitycznym, np. drobnoustrojów.
  2. Identyfikacja głównych białek plazmy nasienia karpia. Wykazano, że transferyna i inhibitory proteinaz serynowych są głównymi białkami plazmy nasienia. Opracowano wydajną metodę izolacji transferyny (Tf) z plazmy nasienia karpia oraz uzyskano poliklonalne przeciwciała dla tego białka. Uzyskano informacje na temat związku pomiędzy polimorfizmem transferyny a parametrami CASA, co wskazuje na związek Tf z mechanizmem ruchliwości plemników.  Transferyna i inhibitory proteaz stanowią składową mechanizmu nieswoistej odpowiedzi humoralnej. Można sądzić, że podstawową funkcją białek plazmy nasienia jest ochrona plemników przed atakiem enzymów proteolitycznych, szczególnie drobnoustrojów.
  3. Wykazano istotną rolę płynu jajnikowego we wspomaganiu ruchu plemników oraz określono istotny udział pH w tym procesie.
  4. Uzyskano charakterystykę enzymów proteolitycznych i inhibitorów proteinaz serynowych plazmy nasienia indora. Przy pomocy metod elektroforetycznych wykazano obecność dwóch metaloproteinaz i sześciu proteinaz serynowych oraz trzech inhibitorów proteinaz serynowych w plazmie nasienia indora. Metaloproteinazy oraz inhibitor o wolnym tempie migracji elektroforetycznej okazały się wspólne dla układu rozrodczego i osocza krwi. Proteinazy serynowe oraz inhibitory o pośrednim i szybkim tempie migracji występują tylko na obszarze układu rozrodczego. Główne inhibitory plazmy nasienia indora należą do rodziny Kazala. Inhibitory proteinaz serynowych układu rozrodczego indora mogą brać udział w inaktywacji proteinaz serynowych (w tym akrosyny) chroniąc w ten sposób plemniki i tkanki układu rozrodczego przed proteolityczną degradacją. Wyizolowano i scharakteryzowano inhibitory należące do rodziny Kazala oraz określono sekwencję cDNA akrosyny.
  5. Prowadzone są badania nad doskonaleniem metod hodowli i rozrodu kuraków leśnych (cietrzew, głuszec) pod kątem ich przydatności do introdukcji z zachowaniem bioróżnorodności rodzimych populacji. Po raz pierwszy scharakteryzowano nasienie głuszca i cietrzewia.

Badania aplikacyjne.

Większość wykonywanych badań była możliwa dzięki współpracy ze środowiskiem hodowców ryb. Opracowano prosty test szacowania jakości ikry pstrąga tęczowego na podstawie analizy zmętnienia wody oraz zaproponowano modyfikację procedury zapłodnienia w celu poprawy jego skuteczności. W pracach nad doskonaleniem oceny jakości nasienia wykazano m.in. przydatność analizy komet do oszacowania fragmentacji DNA plemników ryb. Wyniki te mają duże znaczenie dla optymalizacji metod manipulacji genomowych u ryb, takich jak gynogeneza (uzyskanie potomstwa z materiału matczynego).

Zespół Andrologii Molekularnej

  1. Opracowanie nieekstrakcyjnej metody oznaczania aktywności akrosyny w plemnikach knura, indora i jesiotra.
  2. Określenie wpływu metyloksantyn na aktywność fosfatazy alkalicznej plemników i plazmy nasienia knura oraz opracowanie skutecznej biotechniki kriokonserwacji nasienia jesiotra syberyjskiego.
  3. Po raz pierwszy dokonano izolacji i charakterystyki biochemicznej arylosulfatazy z nasienia jesiotra rosyjskiego oraz fosfatazy kwaśnej z plemników pstrąga tęczowego i jesiotra syberyjskiego.
  4. Efektem prac dotyczących doskonalenia biotechniki kriokonserwacji nasienia ryb było powierzenie Instytutowi w 1999r. przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi organizacji i prowadzenia Banku Nasienia Ryb.