Autor: admin

We wnętrzu ikry znajdują się zakodowane informacje, które matka chce przekazać swojemu potomstwu, a które mogą dotyczyć np. przebytych przez nią chorób. Mechanizm ten – nazywany niegenetycznym dziedziczeniem – jest naukowcom znany, ale jeszcze nie do końca poznany. Zgłębia go dr Taina Rocha de Almeida z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Dr Taina Rocha de Almeida jest stypendystką programu PASIFIC – programu Marie Skłodowska-Curie COFUND. Jest to konkurs stypendialny zarządzany przez Polską Akademię Nauk i współfinansowany ze środków Programu H2020 „Marie Skłodowska-Curie Actions Co-funding of regional, national and international programmes” oraz Ministerstwa Edukacji i Nauki.

Jej prace badawcze skupiają się wokół określenia, w jakim stopniu czynniki niegenetycznego dziedziczenia wpływają na zdolność adaptacyjną potomstwa (od embrionu do stadiów młodocianych) do warunków hodowlanych. Opiekunem naukowym badaczki jest dr hab. Daniel Żarski z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka IRZiBŻ PAN.

– Wiedza ta może przydać się do poprawy hodowli ryb, ale także głębszego poznania rybiej odporności – podkreśla dr Taina Rocha de Almeida.

Celem jej obecnie trwających badań jest sprawdzenie, w jaki sposób transkryptom ikry jest powiązany z wydajnością potomstwa – poprzez zbadanie zarodków i młodych osobników dwóch odmian pstrąga tęczowego, hodowanych w Polsce.

Pstrąg tęczowy to jeden z najbardziej popularnych gatunków hodowlanych na świecie; drugi pod względem produkcji w Europie. Jak wskazuje dr Taina Rocha de Almeida, mimo rozwoju wiedzy produkcja wciąż nie jest tak wydajna jaka mogłaby być. – Kwestii utrudniających wzrost produkcji pstrąga tęczowego jest wiele, natomiast w tych badaniach skupiłam się na dwóch: wydajności potomstwa i odporności na chorobę jersinioza (ang. Enteric Redmouth), wywołanej bakterią Yersinia ruckeri, która jest jedną z najgroźniejszych chorób ryb łososiowatych, dotykającą głównie pstrąga tęczowego – tłumaczy.

Transkryptom to zestaw cząsteczek RNA w komórkach, który zmienia się w zależności od różnych czynników np. choroby. Aby zbadać transkryptom ikry (czyli informacje tam zakodowane – w tym przypadku na temat choroby jersinioza na podstawie mRNA) i jego powiązanie z wydajnością potomstwa, naukowczyni przeprowadziła cały proces – od inkubacji, poprzez okres wylęgu i wzrost ryb. Następnie podzielono ryby na dwie grupy – jedna była grupą kontrolną, a drugą zainfekowano wspomnianą bakterią Yersinia ruckeri.

Wywołana przez nią choroba powoduje zmiany w takich organach jak m.in. wątroba, śledziona i skrzela. Od zainfekowanych ryb naukowcy pobrali więc próbki tych organów, aby zbadać ekspresję znajdujących się tam genów odpowiedzialnych za odpowiedź immunologiczną.

W badaniach molekularnych ikry naukowczyni wytypowała 10 genów, które odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej układu odpornościowego. Teraz porówna je z genami z pobranych tkanek. Dr Taina Rocha de Almeida w planach ma również analizę cząsteczek mikroRNA, proteomu (czyli zestawu białek występujących w komórce w danym momencie) oraz zbadanie trzeciej odmiany pstrąga tęczowego, która również już została poddana całemu procesowi badawczemu.

Wyniki pokażą, w jakim stopniu informacja w ikrze wpływa na wydajność potomstwa, w przypadku zachorowania na popularną wśród pstrąga tęczowego chorobę. Nowa wiedza nie tylko przyczyni się do rozwoju nauki w temacie rozrodu pstrąga tęczowego, ale też w przyszłości może znaleźć realne zastosowanie w hodowli.

Badania były prowadzone we współpracy z Wylęgarnią Ryb Dąbie oraz Wydziałem Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.

—

Wyniki dotychczasowych badań stypendystki zostały przedstawione w trakcie Seminarium Liderów, które odbyło się 2 lutego br.

Więcej o jej badaniach pisaliśmy tutaj. Więcej o programie PASIFIC na stronie PAN.

Czytaj więcej

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

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