Geny zegara biologicznego, insulina i otyłość – co mają wspólnego?

Zegar biologiczny pomaga regulować czas różnych procesów zachodzących w organizmie. Zmienność dobową wykazują m.in. geny regulujące wrażliwość na insulinę. Naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie wykazali, że ekspresja genów zegara biologicznego w podskórnej tkance tłuszczowej jest związana z działaniem insuliny, a u osób otyłych jest niższa niż u tych z prawidłową masą ciała.

Chodzi szczególnie o dwa geny związane z działaniem insuliny: NR1D2oraz DBP. – Im wyższa ekspresja tych genów w tkance tłuszczowej, tym wyższa wrażliwość organizmu na insulinę. A im wyższa wrażliwość organizmu na insulinę, tym lepsza regulacja poziomu glukozy we krwi – tłumaczy prof. Marek Strączkowski, kierownik Zespołu Profilaktyki Chorób Metabolicznych Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności (IRZiBŻ) PAN w Olsztynie.

Wyniki badań zespołu pod jego kierunkiem opublikowano w czasopiśmie „Nutrition”.

INSULINA A RYTM DOBOWY

Insulina to hormon zwiększający transport glukozy do wnętrza komórek, co z kolei obniża poziom glukozy we krwi. Insulinooporność jest obniżoną wrażliwością tkanek na działanie insuliny.

– Insulinooporność sama w sobie nie jest chorobą, natomiast jest to stan, który może doprowadzić do rozwoju wielu chorób: przede wszystkim cukrzycy typu 2, ale też chorób układu krążenia, niektórych nowotworów czy chorób neurodegeneracyjnych – przypomina naukowiec, który zajmuje się badaniami nad patogenezą insulinooporności u osób z grup ryzyka cukrzycy typu 2.

Z kolei zegar biologiczny to okołodobowy zespół procesów biochemicznych zachodzących w organizmie. Rytm okołodobowy jest kontrolowany centralnie oraz przez zegary obwodowe w tkankach m.in. w podskórnej tkance tłuszczowej. Jest to oscylator, który pobudza ekspresję kolejnych genów kodujących białka odpowiedzialne za określone procesy biologiczne, w zależności od pory dnia czy nocy. Również wśród genów regulujących wrażliwość na insulinę znajdują się te wykazujące zmienność dobową, dzięki czemu wrażliwość tkanki tłuszczowej na insulinę jest największa koło południa, a najmniejsza koło północy.

LEPSZE WYNIKI PO REDUKCJI MASY CIAŁA

Badacze z IRZiBŻ PAN postanowili połączyć te zagadnienia. W tym celu przeanalizowali ekspresję genów zegarowych podskórnej tkanki tłuszczowej w odniesieniu do otyłości i wrażliwości na insulinę.

Grupę badaną stanowiło 38 osób z nadwagą lub otyłością. Zbadano ich przed 12-tygodniowym programem redukcji masy ciała poprzez dietę oraz po nim. Grupę kontrolną stanowiło 16 osób z prawidłową masą ciała, zbadanych tylko w warunkach wyjściowych.

Badanie wrażliwości tkanek na insulinę odbyło się metodą tzw. klamry metabolicznej, która współcześnie jest uznawana za najlepszą metodę oceny działania insuliny w organizmie.

– Początkowo osoby otyłe miały niższą ekspresję genów zegara biologicznego w podskórnej tkance tłuszczowej niż osoby z grupy kontrolnej. Po redukcji masy ciała u badanych ta ekspresja wzrosła – podaje badacz.

Chodzi szczególnie o dwa geny związane z działaniem insuliny: NR1D2oraz DBP.

– Wykazaliśmy, że wspomniane geny zegarowe podskórnej tkanki tłuszczowej mogą być punktem wyjścia do kolejnych badań nad lepszym poznaniem patogenezy insulinooporności. Będziemy zgłębiać problem w dalszych badaniach, już w hodowlach komórkowych. Jest to temat rozwojowy – podsumowuje prof. Marek Strączkowski.  

O wcześniejszej publikacji w temacie insulinooporności, autorstwa naukowców z Zespołu Profilaktyki Chorób Metabolicznych IRZiBŻ PAN, pisaliśmy tutaj.

Czytaj więcej

Konkurs na stanowisko stypendysty w projekcie NCN OPUS 21

Nazwa jednostki:

Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie

Nazwa stanowiska:

Stypendystka/Stypendysta

Wymagania:

  1. Status studenta studiów drugiego stopnia lub czwartego-piątego roku jednolitych studiów magisterskich lub status studenta studiów doktoranckich. Preferowane kierunki: dietetyka, technologia żywności, biologia, chemia lub pokrewne.
  2. Znajomość obsługi podstawowych urządzeń laboratoryjnych (pipeta automatyczna, vortex, wirówka).
  3. Chęć zdobycia dodatkowej wiedzy nt. wpływu żywności na organizm oraz umiejętności laboratoryjnych.

Mile widziane:

  • Znajomość technik chromatograficznych.
  • Dorobek naukowy, w tym publikacje w renomowanych wydawnictwach /czasopismach naukowych.
  • Osiągnięcia wynikające z prowadzenia badań naukowych, stypendia, nagrody oraz doświadczenie naukowe zdobyte w kraju lub za granicą, warsztaty i szkolenia naukowe, udział w projektach badawczych.

Zgłoszenia oceniane będą zgodnie z kryteriami podanymi w Regulaminie przyznawania stypendiów naukowych w projektach badawczych finansowanych ze środków NCN.

Rezultaty konkursu zostaną ogłoszone na stronie Instytutu do dnia 20 lutego 2024 roku.

Opis zadań:

Stypendystka/stypendysta wyłoniona/y w ramach niniejszego konkursu będzie uczestniczyła/uczestniczył w zadaniach badawczych realizowanych w ramach projektu OPUS NCN pt. „KETO-MINOX: Wpływ izokalorycznej, redukcyjnej diety ketogenicznej na metabolizm, stan zapalny, wybrane parametry odżywienia i stres  oksydacyjny kobiet z nadwagą i otyłością” kierowanego przez dr Natalię Drabińską.

Zadaniem Stypendystów będzie analiza aminokwasów w surowicy oraz moczu zebranym w ramach badania klinicznego KETO-MINOX z zastosowaniem technik derywatyzacji oraz chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas.

Możliwość wykonania zadań w ramach pracy magisterskiej.

Typ konkursu NCN:

OPUS 21 – NZ

Termin składania ofert:

11 luty 2024 roku, 23:59

Forma składania ofert:

Dokumenty aplikacyjne należy przesyłać na adres email: n.drabinska@pan.olsztyn.pl w tytule proszę wpisać „Rekrutacja stypendysty –  OPUS21”.

Wszystkie wymagane dokumenty/załączniki należy przesłać w formie plików PDF.

Warunki stypendium:

Liczba stypendiów: 2

Przewidywany okres finansowania: 12 miesięcy

Wysokość stypendium naukowego: 1000 zł miesięcznie

Miejsce realizacji:

Pracownia Badania Związków Lotnych i Aktywnych Sensorycznie
Katedra Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego
Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań

Data rozpoczęcia: 1 marca 2024 roku.

Wykaz dokumentów:

  1. Dyplom ukończenia studiów pierwszego stopnia (lic/inż.) na kierunku dietetyka, biologia lub nauki pokrewne oraz poświadczony aktualny status studenta szkoły wyższej studiów drugiego stopnia na kierunkach wymienionych powyżej lub poświadczony aktualny status studenta szkoły wyższej jednolitych studiów magisterskich na kierunkach wymienionych powyżej (mile widziana informacja o wysokości średniej ocen z ostatnich dwóch lat akademickich) lub poświadczony aktualny status studenta szkoły doktorskiej.
  2. List motywacyjny.
  3. CV kandydata z przebiegiem kariery naukowej, wykazem dorobku naukowego (lista publikacji naukowych i popularno-naukowe, doniesień konferencyjnych, rozdziałów w książkach i monografiach, etc.), osiągnięć naukowych (nagrody i wyróżnienia, staże i stypendia, doświadczenie naukowe zdobyte w kraju lub za granicą, ect.) potwierdzonych w postaci np. skanu oraz wykazem kompetencji do realizacji zadań w projekcie (m.in. potwierdzenie znajomości języka angielskiego w stopniu umożliwiającym pisanie manuskryptów naukowych, dobra obsługa MS Office, warsztaty, kursy i szkolenia naukowe, udział w projektach badawczych, ect.)
  4. Przynajmniej jedna rekomendacja lub referencja wraz z danymi kontaktowymi osób, które ich udzieliły

Do CV należy dołączyć podpisaną klauzulę RODO – informację o przetwarzaniu danych osobowych (pobierz).

Czytaj więcej

2024 CALL FOR PHD STUDENTS IN „RESEARCH ON EPIGENETIC MEMORY MECHANISMS BASED ON THE EXAMPLE OF THE RESPONSE OF HUMAN IMMUNE CELLS TO VITAMIN D”

Name of the scientific unit:

Institute of Animal Reproduction and Food Research of Polish Academy of Sciences in Olsztyn (IAR&FR PAS), Poland

Position:

Ph.D. Student

Position description:

The scholarship holder selected under this competition will participate in research tasks carried out as part of the OPUS NCN project entitled „Research on epigenetic memory mechanisms based on the example of the response of human immune cells to vitamin D” led by prof. Carsten Carlberg. The most relevant duties could be described as:

  • Isolation of human immune cells from blood donors for direct use and cell culture
  • Library preparation of RNA and chromatin samples using methods like RNA-seq, ATAC-seq and ChIPmentation,
  • Analysis and integration of next-generation sequencing data obtained from these assay,

Requirements:

  • Master Degree (MSc) in Biosciences (Biology/ Biochemistry/ Biotechnology);
  • Experience in molecular biology;
  • Experience with analysis of high-throughput ‘omics data;
  • Scientific achievements, including publications in renowned scientific journals;
  • Achievements resulting from:
    • conducting scientific research,
    • scholarships,
    • awards,workshops and scientific training,
    • participation in research projects.
  • Precise pipetting;
  • Proficiency in carrying out methods like:
    • PCR,
    • RNA isolation,
    • cell culture.

Additional skills:

  • High motivation to work in a multidisciplinary team;
  • Excellent communication skills for effective interaction with the multidisciplinary cohort of researchers;
  • Proactive, motivated, showing initiative;
  • Good work organization;
  • Fluency in English in writing and speaking;
  • Good writing and presentation skills;

Recruitment process:

  • Applications will be assessed in accordance with the criteria set out in the regulations for awarding research scholarships in research projects financed by the National Science;
  • Only on-line applications will be considered;
  • Selected candidates will be invited to an on-line interview;
  • Candidates evaluated with the highest score will be invited to an actual interview, which will take place face-to-face or online
  • During the interview, the candidate will be asked to deliver a 10-minute speech. presenting his/her Master thesis and research interests
  • Final results of the recruitment will be published on IAR&FR PAS webpage within 10 days after final decision.
  • Candidates selected in the course of recruitment will be asked to apply to the Interdisciplinary Doctoral School at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn – admission to the doctoral school is a prerequisite for receiving a scholarship.
  • Admissions to the doctoral school will be announced on the doctoral school website.
  • Note: Candidates are entitled to a right of complaint within 14 days from the final results announcement. Complaints (with justification) should be addressed to the Institute’s HR Manager. HR Manager is obliged to respond the complaint within 14 working days. 

Important information:

  • Application deadline: 11 Feb 2024, 23:59 (Eastern European Time);
  • Applications should be sent to: c.carlberg@pan.olsztyn.pl;
  • Location: Olsztyn, Poland;
  • Duration of the scholarship: 48 months;
  • Scholarship amount: 5,000 PLN per month;
  • Date of position opening: 26 Feb 2024;
  • Number of positions: 2.

Application documents:

  • Cover letter describing how they fit the position and their scientific interests and philosophy;
  • CV – degrees and other completed courses, work experience and a list of degree projects/theses;
  • Degree certificates and grades confirming that you meet the general and specific entry requirements;
  • Contact information of 3 referees.
  • Please read the list of required documents;
  • Please include application form;
  • Please include consent to the processing of personal data;

Czytaj więcej

2024 CALL FOR PHD STUDENTS IN „RESEARCH ON EPIGENETIC MEMORY MECHANISMS BASED ON THE EXAMPLE OF THE RESPONSE OF HUMAN IMMUNE CELLS TO VITAMIN D”

Name of the scientific unit:

Institute of Animal Reproduction and Food Research of Polish Academy of Sciences in Olsztyn (IAR&FR PAS), Poland

Position:

Ph.D. Student

Position description:

The scholarship holder selected under this competition will participate in research tasks carried out as part of the OPUS NCN project entitled „Research on epigenetic memory mechanisms based on the example of the response of human immune cells to vitamin D” led by prof. Carsten Carlberg. The most relevant duties could be described as:

  • Isolation of human immune cells from blood donors for direct use and cell culture
  • Library preparation of RNA and chromatin samples using methods like RNA-seq, ATAC-seq and ChIPmentation,
  • Analysis and integration of next-generation sequencing data obtained from these assay,

Requirements:

  • Master Degree (MSc) in Biosciences (Biology/ Biochemistry/ Biotechnology);
  • Experience in molecular biology;
  • Experience with analysis of high-throughput ‘omics data;
  • Scientific achievements, including publications in renowned scientific journals;
  • Achievements resulting from:
    • conducting scientific research,
    • scholarships,
    • awards,workshops and scientific training,
    • participation in research projects.
  • Precise pipetting;
  • Proficiency in carrying out methods like:
    • PCR,
    • RNA isolation,
    • cell culture.

Additional skills:

  • High motivation to work in a multidisciplinary team;
  • Excellent communication skills for effective interaction with the multidisciplinary cohort of researchers;
  • Proactive, motivated, showing initiative;
  • Good work organization;
  • Fluency in English in writing and speaking;
  • Good writing and presentation skills;

Recruitment process:

  • Applications will be assessed in accordance with the criteria set out in the regulations for awarding research scholarships in research projects financed by the National Science;
  • Only on-line applications will be considered;
  • Selected candidates will be invited to an on-line interview;
  • Candidates evaluated with the highest score will be invited to an actual interview, which will take place face-to-face or online
  • During the interview, the candidate will be asked to deliver a 10-minute speech. presenting his/her Master thesis and research interests
  • Final results of the recruitment will be published on IAR&FR PAS webpage within 10 days after final decision.
  • Candidates selected in the course of recruitment will be asked to apply to the Interdisciplinary Doctoral School at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn – admission to the doctoral school is a prerequisite for receiving a scholarship.
  • Admissions to the doctoral school will be announced on the doctoral school website.
  • Note: Candidates are entitled to a right of complaint within 14 days from the final results announcement. Complaints (with justification) should be addressed to the Institute’s HR Manager. HR Manager is obliged to respond the complaint within 14 working days. 

Important information:

  • Application deadline: 11 Feb 2024, 23:59 (Eastern European Time);
  • Applications should be sent to: c.carlberg@pan.olsztyn.pl;
  • Location: Olsztyn, Poland;
  • Duration of the scholarship: 48 months;
  • Scholarship amount: 5,000 PLN per month;
  • Date of position opening: 26 Feb 2024;
  • Number of positions: 2.

Application documents:

  • Cover letter describing how they fit the position and their scientific interests and philosophy;
  • CV – degrees and other completed courses, work experience and a list of degree projects/theses;
  • Degree certificates and grades confirming that you meet the general and specific entry requirements;
  • Contact information of 3 referees.
  • Please read the list of required documents;
  • Please include application form;
  • Please include consent to the processing of personal data;

Czytaj więcej

Yet unexplored protein – a new player of innate immunity in turkey semen

One in ten turkeys may be affected by yellow semen syndrome that causes reduced fertilising ability. The molecular mechanisms of how this condition arises are not yet understood. The key might be a certain protein. Researchers at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn are investigating it as part of a project funded by the National Science Centre.

The protein in question is a soluble cysteine-rich scavenger receptor protein found in the semen of turkey.
– In mammals, this protein is a very interesting player in the immune system, among other things, it plays an important role in the recognition of microorganisms. Our hypothesis is that the scavenger receptor present in turkey semen is involved in the protection of semen against bacteria – emphasises the project leader Dr. Mariola Słowińska from the Department of Gamete and Embryo Biology of the IAR&FR PAS.

The researchers are also investigating whether this protein could be linked to the mechanism of yellow semen syndrome. – If the results are positive, knowledge of this could be used by breeders in the future to increase the efficiency of chick production by increasing the fertilisation efficiency of turkeys – the researcher adds.

LEARNING ABOUT A NEW PLAYER…

Little is known about the occurrence and role of the protein in focus (soluble cysteine-rich scavenger receptor) in birds.

– A few years ago, our research group was the first in the world to identify this protein in turkey semen. So far, all we know is that it is very similar to proteins of the scavenger receptor family found in mammals, which have the ability to bind to microorganisms and remove microorganisms or their own cells that have been damaged. They are found on the surface of cells of the immune system, e.g. on the surface of macrophages, which, after recognising bacteria or other microorganisms, absorb them (the process of phagocytosis) – explains the scientist, who studies bird reproduction, particularly in turkeys.

Based on this knowledge, scientists want to now study the aforementioned functions in birds. – First of all, we want to know the structure and biological functions of this protein. We have already succeeded in isolating the protein, i.e. obtaining its pure form. We will use this to analyse the physico-chemical properties and modifications of the protein. On this basis, we will create the first structural model of this protein for birds – explains Mariola Słowińska.

The next step will be to produce specific antibodies against the protein, which will allow the researchers, among other things, to localise the protein under study on cells of the immune system, sperm and in organs of the reproductive system. The researchers will examine whether the protein can be a potential marker, i.e. a factor confirming the presence of a particular disease, in this case, yellow semen syndrome. They also plan to learn more about the microbiome of turkey semen to see if the substrate for the development of yellow semen syndrome is a bacterial condition.

As the researcher points out, the project focuses, therefore, not only on learning more about the protein itself, but also provides a broader view on the reproductive and immune systems in birds.

… IN ORDER TO RAPIDLY DIAGNOSE THE DISEASE

Yellow semen syndrome in turkeys leads to disorders in the fertilising capacity of the semen. – Yellow semen contains more abnormal and immature spermatozoa and, in addition, their motility is impaired. On top of this, there is an increased activity of antioxidant enzymes, which indicates imbalance in the oxidative stress (the process in which free radicals attack body cells and cause damage to them) – explains Mariola Słowińska.

The only symptom of yellow semen syndrome in turkeys that is visible at a first glance is the slightly yellowish colour of the semen. However, as the scientist explains, in poultry production semen is collected from many males simultaneously, mixed, and only then is the artificial insemination (an assisted reproduction technique) carried out. – If there is some yellow semen in this pool, the sample will have a reduced fertilisation efficiency – clarifies Mariola Słowińska.

According to the scientific literature, approximately 10 percent of turkeys are affected by yellow semen syndrome.

– With our basic research, we want to deepen our knowledge of the immunology of bird semen, especially in the context of understanding the structure of the soluble cysteine-rich scavenger receptor and its role in the mechanism of yellow semen syndrome. We would also like to detect potential markers of this condition, which would allow rapid diagnosis of sick birds – concludes Mariola Słowińska.

The project entitled “Soluble scavenger receptor cysteine-rich domain-containing protein – SSc5D, a new player of innate immunity in turkey (Meleagris gallopavo) semen involved in yellow semen syndrome” is financed by the National Science Centre (NCN). The research is being conducted within a consortium formed by the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn and the University of Agriculture in Kraków.

The research team includes: the staff of the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn: Dr. Mariola Słowińska (Principal Investigator), Dr. Ewa Drzewiecka, Ewa Liszewska, MSc, Dr. Anna Szóstek-Mioduchowska, Halina Karol, Eng., Prof. Andrzej Ciereszko, and the staff of the University of Agriculture in Kraków: Dr. Laura Pardyak (coordinator on behalf of the URK), Dr. Zbigniew Arent, Dr. Artur Gurgul, Dr. Ewa Ocłoń, Dr. Tomasz Szmatoła, Dr. Igor Jasielczuk.

Czytaj więcej

Niezbadane dotąd białko – nowym graczem w odporności nasienia indyka

Co dziesiąty indyk może być obciążony syndromem żółtego nasienia, który powoduje obniżoną zdolność zapładniającą. Molekularne mechanizmy powstania tego schorzenia nie są jeszcze poznane. Kluczem może być pewne białko. Jego poznaniem zajmują się naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, w ramach projektu z Narodowego Centrum Nauki.

Chodzi o białko o nazwie: rozpuszczalny receptor zmiatacz bogaty w cysteinę, występujące w nasieniu indora.
– U ssaków białko to jest bardzo ciekawym graczem w układzie immunologicznym m.in. pełni ważną rolę przy rozpoznawaniu drobnoustrojów. Nasza hipoteza zakłada, że obecny w nasieniu indora receptor zmiatacz jest zaangażowany w ochronę nasienia przed bakteriami – podkreśla kierownik projektu dr hab. inż. Mariola Słowińska z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

Naukowcy sprawdzają też, czy to białko może być powiązane z mechanizmem powstania syndromu żółtego nasienia. – Jeśli wyniki będą pozytywne, wiedza na ten temat będzie mogła w przyszłości być wykorzystywana przez hodowców do podniesienia wydajności produkcji piskląt poprzez zwiększenie skuteczności zapładniania indyków – dodaje badaczka.

POZNAĆ NOWEGO GRACZA…

Na temat występowania i roli badanego białka (rozpuszczalnego receptora zmiatacza bogatego w cysteinę) u ptaków – niewiele wiadomo.

– Przed kilku laty nasza grupa badawcza, jako pierwsza w świecie, zidentyfikowała to białko w nasieniu indora. Na razie wiemy tylko, że jest ono bardzo podobne do białek rodziny receptorów zmiataczy występujących u ssaków, mających zdolność wiązania się z drobnoustrojami oraz do usuwania drobnoustrojów lub własnych komórek, które zostały uszkodzone. Występują na powierzchni komórek układu immunologicznego np. na powierzchni makrofagów, które po rozpoznaniu bakterii czy innych drobnoustrojów pochłaniają je (proces fagocytozy). – tłumaczy naukowczyni, zajmująca się badaniami nad rozrodem ptaków, szczególnie indorów.

Bazując na tej wiedzy, naukowcy chcą teraz zbadać wspomniane funkcje u ptaków. – Przede wszystkim chcemy poznać strukturę i funkcje biologiczne tego białka. Udało nam się już wyizolować białko, czyli uzyskać jego czystą postać. Użyjemy je do analiz właściwości fizykochemicznych i modyfikacji białka. Na tej podstawie stworzymy pierwszy model strukturalny tego białka dla ptaków – wyjaśnia Mariola Słowińska.

Kolejnym krokiem będzie wytworzenie specyficznych przeciwciał przeciw temu białku, które pozwolą badaczom m.in. zlokalizować badane białko na komórkach układu odpornościowego, plemnikach oraz w narządach układu rozrodczego. Badacze sprawdzą, czy białko może być potencjalnym markerem, czyli czynnikiem potwierdzającym występowanie danej choroby, w tym przypadku – syndromu żółtego nasienia. W planach jest także poznanie mikrobiomu nasienia indorów, aby sprawdzić, czy podłożem do rozwoju syndromu żółtego nasienia jest stan bakteryjny.

Jak podkreśla badaczka, projekt skupia się więc nie tylko na poznaniu samego białka, ale i pozwala szerzej spojrzeć na układ rozrodczy i immunologiczny u ptaków.

…, ABY SZYBKO ROZPOZNAĆ CHOROBĘ

Syndrom żółtego nasienia indorów prowadzi do zaburzeń w zdolności zapładniającej nasienia. – Żółte nasienie zawiera więcej nieprawidłowych i niedojrzałych plemników, a dodatkowo ich ruchliwość jest zaburzona. Do tego dochodzi zwiększona aktywność enzymów antyoksydacyjnych, co wskazuje na zaburzenie równowagi stresu oksydacyjnego (procesu, w którym wolne rodniki atakując komórki organizmu powodują ich uszkodzenie) – tłumaczy Mariola Słowińska.

Jedynym widocznym na pierwszy rzut oka objawem wystąpienia syndromu żółtego nasienia u indyków jest lekko żółtawe zabarwienie nasienia. Jak jednak tłumaczy naukowczyni, w produkcji drobiarskiej nasienie pobierane jest od wielu samców równocześnie, miesza się je i dopiero wtedy prowadzi się sztuczną inseminację, czyli technikę wspomaganego rozrodu. – Jeśli w tej puli znajdzie się żółte nasienie, próba będzie się miała obniżoną skuteczność zapładniającą – wyjaśnia Mariola Słowińska.

Według literatury naukowej, syndromem żółtego nasienia obciążonych jest około 10 proc. indorów.

– Naszymi badaniami podstawowymi chcemy pogłębić wiedzę na temat immunologii nasienia ptaków, szczególnie w kontekście poznania struktury rozpuszczalnego receptora zmiatacza bogatego w cysteinę i jego roli w mechanizmie powstawania syndromu żółtego nasienia. Chcielibyśmy również wykryć potencjalne markery tego schorzenia, co pozwoliłoby na szybką diagnostykę chorych ptaków – podsumowuje Mariola Słowińska.

Projekt pt. „SSc5D – rozpuszczalny receptor zmiatacz bogaty w cysteinę, nowy gracz w odporności nieswoistej nasienia indora (Meleagris galopavo) w odniesieniu do syndromu żółtego nasienia” jest finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN). Badania są prowadzone w ramach konsorcjum, które tworzą: Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie oraz Uniwersytet Rolniczy w Krakowie.

Zespół badawczy tworzą: pracownicy Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie: dr hab. Mariola Słowińska (kierownik projektu), dr Ewa Drzewiecka, mgr Ewa Liszewska, dr hab. Anna Szóstek-Mioduchowska, inż. Halina Karol,  prof. dr hab. Andrzej Ciereszko oraz pracownicy Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie: dr Laura Pardyak (koordynator ze strony URK), dr hab. wet. Zbigniew Arent, prof. URK, dr hab. inż Artur Gurgul, prof. URK, dr Ewa Ocłoń, dr inż. Tomasz Szmatoła, dr Igor Jasielczuk.

Czytaj więcej

New insights into vegetable processing side streams

Onion peels, carrot leaves, beet pulp – these are examples of vegetable processing side streams that can be successfully reused, not only in the food industry. However, as food or as a food additive, they can be a source of valuable substances that support our bodies, and this in turn has the potential to respond to the needs of consumers, who are increasingly paying attention to the health-promoting effects of the food they choose.

– Some side streams of vegetable processing can be used in the chemical, cosmetic or pharmaceutical industries. They can also become food or food additives – rich in health-promoting ingredients affecting, among other things, our intestinal microbiome, i.e. the bacteria living in our intestines, which, in turn, can have a positive impact on our immune system, explains Dr Joanna Fotschki of the Department of Immunology and Food Microbiology at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn.

There is a wealth of scientific evidence to suggest that side streams of vegetable processing can be a source of compounds with anti-inflammatory, antioxidant and cytoprotective properties (protecting the body’s healthy cells from damage), and that they have bioactive compounds that can modulate our gut bacteria.

– For example, tomato pomace extract may exhibit anti-inflammatory and cytoprotective effects, and beetroot pomace may exhibit antioxidant properties. Bioactive compounds, called polyphenols, from red onion husk may have antifungal and antimicrobial properties. Pumpkin seed oil, on the other hand, may prevent obesity caused by a high-fat diet by altering parameters important for lipid metabolism, according to the scientist, who is researching the suitability of plant processing side streams as a source of bioactive substances.

REDUCE WASTE

The vegetable industry generates large amounts of side streams that have the potential to be managed and utilised. – According to estimates, approximately 400,000 tonnes of waste is produced annually in fruit and vegetable processing in Poland. These can include, among others, onion plant husks, pomace, peelings from root vegetables, leafy threads and seeds – says Joanna Fotschki.

These products are most often used to produce compost or biogas. One trend in the use of 'waste’ from seasonal vegetables is also to extract natural food colourings from them for use in the production of beverages, confectionery and bakery products, dairy products and ready meals.

Sometimes, however, improper management of this plant biomass results in it being wasted. Indeed, as the scientist explains, the biggest problem of using post-production waste is the proper protection of this material from microbiological contamination, which consequently prevents its reuse. In addition, the costs of processing such by-products play a big role: drying, technological treatment, storage, transport.

– The side products of processing vegetables such as peppers, tomatoes, lettuce, aubergines and cucumbers, if not processed in a sufficiently short period of time, spoil very quickly, so managing them is a challenge for the food industry, often generating high disposal costs, says the researcher.

On the other hand, she adds, if the tested end product shows health-promoting properties for the consumer, then it will be more profitable for companies to use this 'waste’ than to dispose of it.

LACTIC ACID BACTERIA – GO FOR IT!

In her next research, Dr Joanna Fotschki wants to test whether the lactic fermentation process can be applied to the by-products of carrot processing.

Why such an idea? – Poland is one of the leading producers of carrots in Europe, and lactic fermentation is a well-known way of preserving food and giving it additional health-promoting qualities – the researcher answers.

– Even after technological processes (mainly thermal processes during pomace preservation), pomace is still a valuable raw material and contains biologically active compounds in its composition, which may suggest its potential use as a health-promoting food additive, she points out.

Carrot processing pomace contains many valuable compounds, e.g. fibre, proteins, lipids, essential oils, carbohydrates and phytochemicals (polyphenols and carotenoids). Many of these compounds have bioactive properties and are attributed to health-promoting functions, e.g. immune-enhancing, anti-inflammatory and antioxidant effects.

The use of lactic acid bacteria, on the other hand, can be a method of improving the safety, quality, sensory and nutritional value of fermented food, adds Dr Anna Ogrodowczyk, who works with Dr Joanna Fotschki at the Department of Immunology and Food Microbiology of the IAR&FR PAS in Olsztyn.

– The need for deeper research into plant side products – in order to find a common solution to the problem of waste management, the depletion of natural resources and the growing demand for food, including health-promoting food – seems necessary. At the moment, I am focusing on basic research on a laboratory scale, but in the next stages I would like to see this translated and applied in industry – concludes Joanna Fotschki.

Czytaj więcej

Nowe spojrzenie na produkty uboczne przetwarzania warzyw

Łuski cebuli, liście z marchwi, pulpa z buraka cukrowego – to przykłady produktów ubocznych pochodzących z przetwórstwa warzywnego, które z powodzeniem można ponownie wykorzystać i to nie tylko w branży spożywczej. Jednak jako żywność lub dodatek do żywności mogą stanowić źródło cennych substancji wspierających nasz organizm, a to z kolei potencjał na odpowiedź potrzeb konsumentów, którzy coraz częściej zwracają uwagę na prozdrowotne działanie wybieranej przez nich żywności.

– Niektóre produkty uboczne przetwórstwa warzyw mogą być wykorzystywane w przemyśle chemicznym, kosmetycznym lub farmaceutycznym. Mogą też stać się żywnością lub dodatkami do niej – bogatymi w składniki o działaniu prozdrowotnym wpływającymi m.in. na nasz mikrobiom jelitowy, czyli bakterie zamieszkujące w naszych jelitach, co z kolei może pozytywnie wpływać na nasz układ odpornościowy – tłumaczy dr Joanna Fotschki z Zespołu Immunologii i Mikrobiologii Żywności Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Istnieje wiele dowodów naukowych wskazujących na to, że produkty uboczne przetwórstwa warzyw mogą stanowić źródło związków o właściwościach przeciwzapalnych, przeciwutleniających i cytoprotekcyjnych (chroniących zdrowe komórki organizmu przed uszkodzeniem), a także, że posiadają związki bioaktywne, które mogą modulować nasze bakterie jelitowe.

– Na przykład ekstrakt z wytłoków z pomidora może wykazywać działanie przeciwzapalne i cytoprotekcyjne, a wytłoki z buraka właściwości antyoksydacyjne. Związki bioaktywne, nazywane polifenolami, z czerwonej łuski cebuli mogą charakteryzować się właściwościami przeciwgrzybicznymi i przeciwbakteryjnymi. Natomiast olej z nasion dyni może zapobiegać otyłości wywołanej dietą wysokotłuszczową poprzez zmianę parametrów ważnych dla metabolizmu lipidów – wylicza naukowczyni, która bada zagadnienie przydatności roślinnych produktów ubocznych jako źródła substancji biologicznie czynnych.

OGRANICZYĆ ILOŚĆ ODPADÓW

Przemysł warzywny generuje duże ilości produktów ubocznych, które mają potencjał do zagospodarowania i wykorzystania. – Według szacunkowych danych w przetwórstwie owoców i warzyw rocznie produkowanych w Polsce jest około 400 tys. ton odpadów. Możemy do nich zaliczyć m.in. łuski roślin cebulowych, wytłoki, skórki z warzyw korzeniowych, nać liściowa oraz nasiona – podaje Joanna Fotschki.

Produkty te najczęściej są wykorzystywane do produkcji kompostu lub biogazu. Jednym z trendów wykorzystania „odpadków” z warzyw sezonowych jest też pozyskiwanie z nich naturalnych barwników spożywczych wykorzystywanych m.in. w produkcji napojów, wyrobów cukierniczych i piekarniczych, produktów mlecznych oraz dań gotowych.

Czasami jednak niewłaściwe zagospodarowanie tej roślinnej biomasy sprawia, że jest ona marnowana. Jak bowiem tłumaczy naukowczyni, największym problemem wykorzystania odpadów poprodukcyjnych jest odpowiednie zabezpieczenie tego materiału przed zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi, co w konsekwencji uniemożliwia ich ponowne wykorzystanie. Ponadto dużą rolę odgrywają koszty przetwórstwa takich produktów ubocznych: suszenia, obróbki technologicznej, magazynowania, transportu.

– Produkty uboczne przetwarzania warzyw takich jak: papryka, pomidor, sałata, bakłażan czy ogórek, jeśli w odpowiednio krótkim czasie nie zostaną przetworzone, bardzo szybko się psują, dlatego też zarządzanie nimi stanowi wyzwanie dla branży spożywczej, często generując wysokie koszty utylizacji – mówi badaczka.

Z drugiej strony – dodaje – jeśli przebadany produkt końcowy będzie wykazywał prozdrowotne właściwości dla konsumenta, wtedy wykorzystanie tych „odpadków” będzie dla przedsiębiorstw bardziej opłacalne niż ich utylizowanie.

BAKTERIE KWASU MLEKOWEGO – DO DZIEŁA!

W swoich kolejnych badaniach dr Joanna Fotschki chce sprawdzić, czy można zastosować proces fermentacji mlekowej w produktach ubocznych przetwórstwa marchwi.

Skąd taki pomysł? – Polska jest jednym z wiodących producentów marchwi w Europie, a fermentacja mlekowa jest znanym od lat sposobem utrwalania żywności i nadania jej dodatkowych walorów prozdrowotnych – odpowiada badaczka. 

– Nawet po zastosowaniu procesów technologicznych (głównie termicznych podczas konserwacji wytłoków) wytłoki nadal są wartościowym surowcem i zawierają w swoim składzie związki biologicznie czynne, co może sugerować ich potencjalne zastosowanie jako prozdrowotny dodatek do żywności – wskazuje.

Wytłoki z przetwórstwa marchwi zawierają wiele wartościowych związków, np. błonnik, białka, lipidy, olejki eteryczne, węglowodany i fitozwiązki (polifenole i karotenoidy). Wiele z tych związków posiada właściwości bioaktywne i przypisuje się im funkcje prozdrowotne, np. działanie wzmacniające odporność, przeciwzapalne i przeciwutleniające.

Z kolei wykorzystanie bakterii kwasu mlekowego może stanowić metodę poprawy bezpieczeństwa, jakości, walorów sensorycznych i odżywczych fermentowanej żywności – dodaje dr Anna Ogrodowczyk, która współpracuje z dr Joanną Fotschki w Zespole Immunologii i Mikrobiologii Żywności IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

– Potrzeba głębszego zbadania roślinnych produktów ubocznych – aby znaleźć wspólne rozwiązanie problemu zarządzania odpadami, wyczerpywania się zasobów naturalnych i rosnącego zapotrzebowania na żywność, również tę prozdrowotną – wydaje się konieczna. Obecnie skupiam się na badaniach podstawowych w skali laboratoryjnej, ale w kolejnych etapach chciałabym, aby znalazły one przełożenie i zastosowanie w przemyśle – podsumowuje Joanna Fotschki.

Czytaj więcej

Advanced mathematics gives hope for patients with Fanconi anemia

Fanconi anemia is a very rare genetic disease characterized by i.a. high risk of cancer, especially squamous cell carcinoma of the oral cavity. Due to the small number of patients, it is difficult to conduct clinical trials on it. Scientists from an international team propose to use advanced mathematics, or more precisely, the method of multi-level dynamic modeling, i.e. collecting large amounts and various types of genetic and health data from a limited number of patients.

– Multi-level dynamic modeling is an advanced mathematical and computational approach used in various fields of science and engineering, which allows for analyzing and explaining complex patterns – says Prof. Carsten Carlberg from the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn, one of the corresponding authors of the publication on this topic, which has just been published in the journal „Frontiers in Genetics” .

WHAT KIND OF ILLNESS IS THAT

Fanconi anemia (FA) is a very rare disease with a genetic basis (it occurs once in 300,000 people). It is primarily caused by mutations in 22 different genes involved in repairing damaged DNA.

People with Fanconi anemia often have congenital defects and a high risk of cancer, especially squamous cell carcinoma of the oral cavity. Due to gene mutations and a defect in the DNA repair process, traditional cancer treatment methods such as chemotherapy cannot be used for this disease.

A BROAD LOOK AT THE DATA

The problem in better understanding Fanconi anemia is the small number of patients and, as a result, difficulties in conducting clinical trials with their participation. Advanced mathematics comes to the rescue.

As explained by prof. Carsten Carlberg, mechanistic molecular modeling is a computational approach that is well suited to analyzing longitudinal studies of groups of people with a limited number of participants (longitudinal studies are a way of conducting research that allows you to observe the same people repeatedly and over many years). These limitations may have various reasons: logistical, financial, or because the disease being studied, such as Fanconi anemia, is rare.

In contrast, multi-level dynamic modeling is a special case of mechanistic modeling in which a large amount of data is collected for one person and then used to create models of that person’s cells and tissues. These models are sometimes referred to as „digital twins”.

– To create and „train” the model, we use data from healthy and diseased tissue samples from a unique cohort of 750 patients with FA, which was built over 15 years by Prof. Eunike Velleuer. On this basis, we develop the characteristic features of squamous cell carcinoma in patients with Fanconi anemia, which in turn allows us to develop forecasts regarding the probability of developing this cancer – explains Prof. Carsten Carlberg.

– This approach may revolutionize the way of clinical treatment of people with Fanconi anemia – says the leader of the research team, Prof. Eunike Velleuer from the University of Düsseldorf (Germany), who is one of the world’s leading experts in the field of this disease and the first author of the mentioned publication.

The German-Polish team is completed by international collaborators from Mexico and the US, who are experts in mechanistic modelling and/or Fanconi anemia.. The consortium’s ultimate goal is to create „digital twins” of FA patient which can be used to develop personalized treatment routes.

– Using mechanistic modelling and building medical digital twins is by far not restricted to Fanconi anemia, but can be applied for many investigations such as longitudinal effects of vitamin D supplementation – says Prof. Carlberg.

Prof. Carsten Carlberg is a world-famous biochemist specializing in vitamin D research. He is the leader of the scientific group dealing with nutrigenomics at the Institute of Animal Reproduction and Food Research of the Polish Academy of Sciences in Olsztyn.

More about the team’s activities at: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.

Czytaj więcej