Aktualności

Częściowo odtłuszczone nasiona maku, będące produktem ubocznym tłoczenia oleju makowego na zimno, są źródłem prozdrowotnych składników diety – wskazuje naukowiec z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. Spożywanie ich w postaci suplementu diety (ok. 5,5 łyżki dziennie) może korzystnie zmieniać metabolizm lipidów i wspomagać leczenie otyłości oraz jej powikłań.

– W naszych badaniach chcieliśmy sprawdzić, w jakim stopniu ten produkt uboczny procesu tłoczenia oleju makowego może nadal być przydatny do spożycia i stanowić wartościowy składnik diety w kontekście chorób dietozależnych. Taka forma nasion maku jest mniej kaloryczna i nawet może być bogatsza w niektóre prozdrowotne związki niż zwykłe nasiona – mówi dr hab. Adam Jurgoński, prof. IRZBŻ PAN w Olsztynie.

Publikacja na ten temat ukazała się w prestiżowym czasopiśmie „Scientific Reports”.

JAK W KORCU MAKU

Nasiona maku są popularnym składnikiem w kuchni polskiej, szczególnie dodaje się je do pieczywa, ciast oraz potraw świątecznych. Są one bogate w składniki odżywcze – prawie w połowie składają się z kwasów tłuszczowych obecnych we frakcji olejowej (w tym z wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, które są ważnymi składnikami naszej diety). Zawierają w sobie też błonnik pokarmowy, białko oraz różne związki o działaniu przeciwutleniającym. 

Olej makowy zazwyczaj jest tłoczony na zimno. Proces ten polega na mechanicznym oddzieleniu oleju od nasion w niskiej temperaturze, dzięki której jest m.in. możliwa dodatkowa ochrona cennych – z żywieniowego punktu widzenia – składników. Olej makowy zawiera dużo kwasu linolowego (kwas omega-6), który jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu, chociaż jego spożycie jest zazwyczaj nadmierne w stosunku do innych niezbędnych kwasów tłuszczowych obecnych w naszej diecie (czyli kwasów omega-3).

Produktem ubocznym tłoczonego na zimno oleju są częściowo odtłuszczone nasiona maku nazywane również makuchami. – Okazuje się, że zredukowanie tej dominującej frakcji olejowej zwiększa udział błonnika pokarmowego, białka i niektórych związków biologicznie aktywnych. Tak więc nasiona te pozostają produktem nadal wartościowym z żywieniowego punktu widzenia – wskazuje Adam Jurgoński.

MAK A LIPIDY USTROJOWE

Naukowcy zbadali wpływ suplementacji diety częściowo odtłuszczonymi nasionami maku na rozwój otyłości.

Badania przeprowadzono na zwierzęcym modelu laboratoryjnym charakteryzującym się podwyższoną masą ciała. Nadwaga i otyłość powodują zaburzenia w metabolizmie m.in. lipidów i glukozy, a to z kolei może prowadzić do chorób dietozależnych, takich jak niektóre choroby układu krążenia, stłuszczeniowa choroba wątroby czy cukrzyca typu 2.

– Wykazaliśmy, że relatywnie niewielka suplementacja diety odtłuszczonymi nasionami maku (dla ludzi to około 5,5 łyżki tych nasion dziennie) poprawia metabolizm lipidów w organizmie zmniejszając zawartość trójglicerydów we krwi i w wątrobie, a także zapobiegając zwiększonemu odkładaniu się tłuszczu trzewnego. Wstępnie zidentyfikowaliśmy również molekularny mechanizm leżący u podstaw tych korzystnych zmian – podaje Adam Jurgoński.

Podwyższony poziom trójglicerydów oraz nadmiar tłuszczu trzewnego są związane ze zwiększonym ryzykiem występowania wspomnianych wcześniej chorób dietozależnych.

W ocenie badacza, nowa wiedza może się przydać zarówno dietetykom, jak i producentom żywności i suplementów diety, ponieważ wskazuje na nowe możliwości wykorzystania omawianego produktu ubocznego np. w postaci prozdrowotnego „wkładu” do ciasta makowego (nasiona są już „zmiażdżone” i nie wymagają dodatkowego mielenia jak te zwykłe).

– Nasiona maku w postaci częściowo odtłuszczonej mogą być zatem ciekawym składnikiem naszej diety, który okazuje się być korzystny dla funkcjonowania organizmu dotkniętego zaburzeniami metabolicznymi związanymi z otyłością – podsumowuje Adam Jurgoński.

Czytaj więcej

Krzyżowanie gatunków, kriokonserwacja (zamrażanie) nasienia oraz tworzenie banku komórek rozrodczych i larw koralowców – to przykłady naukowych strategii na wzmocnienie odporności raf koralowych i ochronę tych bezcennych ekosystemów przed negatywnymi skutkami zmiany klimatu.

– Z powodu zmian klimatu i innych czynników antropologicznych straciliśmy już ponad połowę wszystkich raf koralowych. Mimo że koralowce posiadają niezwykłe mechanizmy odpornościowe, to tempo zmian klimatycznych (głównie wzrost temperatury wody w oceanie oraz obniżenie jej poziomu pH) przekraczają ich naturalną zdolność do adaptacji – podkreśla dr hab. inż. Radosław Kowalski z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Naukowiec bada rafy w pobliżu japońskiej wyspy Okinawa. Rozrodem koralowców zajmuje się już od ponad dekady. – Wtedy tematyka ochrony raf koralowych stanowiła niszę. Dzisiaj – po rosnącej liczbie publikacji czy projektów – widać, że problem jest duży, a potrzeba znalezienia strategii na ochronę tych bezcennych ekosystemów, wspierających różnorodność życia morskiego jest naprawdę pilna – dodaje.

Badacz podkreśla, że obok wzrostu temperatury wody, znaczący negatywny wpływ na rafy koralowe ma też obniżenie pH oceanu, czyli jego zakwaszenie. Jest to powiązane ze wzrostem emisji dwutlenku węgla do atmosfery, który następnie rozpuszcza się w oceanach. – Z tego powodu w ostatnich dekadach naturalny poziom pH wody w oceanach spadł z 8,2 na 8,1. Ta niepozornie wyglądająca jedna dziesiąta oznacza jednak wzrost zakwaszenia oceanu o jedną trzecią! Koralowce budują swoje szkielety z węglanu wapnia, „pobieranego” z wody, jednak ten mechanizm przestaje zachodzić przy pH 7,9. Ponadto zakwaszenie wody zmniejsza zdolności rozrodcze koralowców – podaje Radosław Kowalski.

I choć koralowce przypominają raczej rośliny, są to zwierzęta (bezkręgowce). Występują głównie w strefie równikowej.

KRZYŻOWANIE GATUNKÓW

Współczesne rafy koralowe, w tym wielka rafa przy Australii, powstały ok. 8-10 tys. lat temu. W związku z tym, że rafy występują głównie wokół równika, gdzie zmiany temperatur w ciągu roku nie były zbyt wyraźne, ich cykl biologiczny zsynchronizował się z fazami księżyca – w zależności od gatunku podchodzą one do tarła w określoną pełnię lub nów, licząc od początku roku.

– Ta synchronizacja pozwala tym nieprzemieszczającym się zwierzętom zapewnić sobie kontakt z gametami (komórkami rozrodczymi) tego samego gatunku, poprzez masowe wypuszczenie ich do oceanu, najczęściej podczas jednej nocy. Ocieplenie klimatu spowodowało jednak występowanie w okresie tarła koralowców takich temperatur, z którymi ich fizjologia dotąd się nie spotykała. I choć wcześniej termika nie odgrywała głównej roli regulacyjnej w rozrodzie koralowców, obecnie obserwujemy jej znaczące działanie modulujące. Z tego też względu obecnie na rafie rozsynchronizowanie tarła koralowców ma miejsce już co roku – wskazuje badacz.

Skutkiem jest zauważalny wzrost hybryd międzygatunkowych. Przykładem może być skrzyżowane gatunków z głębszych partii oceanu, gdzie jest chłodniejsza woda, z tymi z płytszych z cieplejszą wodą. W efekcie powstała hybryda o wypośrodkowanych cechach, która jest w stanie zasiedlać większe przestrzenie. – Ten fascynujący mechanizm pokazuje, jak koralowce próbują się adaptować do zmian – tłumaczy Radosław Kowalski.

Krzyżowanie międzygatunkowe ma również spory potencjał jako narzędzie dla wspomaganej naukowo ewolucji, ponieważ łączenie gamet różnych gatunków koralowców daje możliwość uzyskania hybrydy, np. ze zwiększoną tolerancją termiczną (na zmiany temperatury wody) lub z konkretnymi pożądanymi cechami adaptacyjnymi do zmieniających się warunków środowiskowych.

Dr hab. Radosław Kowalski prowadzi takie badania z zespołem japońskich naukowców z Uniwersytetu Ryukyus na Okinawie.

W ostatnim czasie badacz skupia się na możliwościach krzyżowania gatunków hodowanych w akwariach.
– Z moich obserwacji wynika, że koralowce hodowane w akwariach podlegają ogromnej presji środowiskowej, przez co występuje u nich duża selekcja naturalna i przetrwają tylko te najsilniejsze osobniki. Chcemy skrzyżować gatunki występujące naturalnie z tymi hodowanymi w akwariach i sprawdzić, czy ich hybryda będzie miała większe zdolności adaptacyjne – mówi.

GENETYCZNA POLISA UBEZPIECZENIOWA

Kolejną strategią na ochronę raf koralowych jest kriokonserwacja plemników koralowców, czyli ich przechowywanie w ultraniskich temperaturach. Taka metoda umożliwia zachowanie materiału genetycznego, pełniąc rolę genetycznej polisy ubezpieczeniowej, która może być wykorzystana w przyszłości do przywracania i odtwarzania raf koralowych.

– Stworzenie banku gamet i larw koralowców to jedno z największych wyzwań dla naukowców zajmujących się tym tematem. Kriokonserwować plemniki już potrafimy, ale po rozmrożeniu, aby doszło do zapłodnienia potrzebne są jeszcze komórki jajowe. W przypadku larw nie byłoby takiego problemu, ale tutaj musimy jeszcze udoskonalić metodę ich zamrażania – wskazuje Radosław Kowalski.

Metoda kriokonserwacji nasienia może być także pomocna w procesie krzyżowania gatunków, przykładowo umożliwiając transport nasienia pobranego od odpornych osobników z akwariów na rafę koralową, gdzie można z jego pomocą tworzyć bardziej odporne osobniki danego gatunku.

DZIAŁANIA POTRZEBNE OD ZARAZ

– Stan raf koralowych na całym świecie jest krytyczny, te ekosystemy znalazły się na skraju upadku. Badania nad strategiami ochrony raf są więc potrzebne jak nigdy dotąd. Jednak ja zawsze podkreślam, że nawet najbardziej nowatorskie rozwiązania naukowe nie zastąpią naszych codziennych działań, takich jak oszczędzanie energii czy wody, które realnie mogą wpłynąć na ochronę naszej planety – podsumowuje Radosław Kowalski.

Czytaj więcej

Skład i budowa blizn różnią się w zależności od płci – wykazali naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. Tkanki u mężczyzn charakteryzują się większą zawartością kolagenu typu 1 i elastyny. Z kolei u kobiet wykazano większe nagromadzenie kolagenu typu 3, charakterystycznego dla bezbliznowego gojenia się ran.

– Nasza praca jest pierwszą publikacją, w której wykazano różnice między kobietami i mężczyznami powyżej 50. roku życia w budowie skóry pourazowej, czyli blizn. Uzyskane wyniki mogą przysłużyć się do rozwoju badań nad nowymi preparatami farmakologicznymi uwzględniającymi różnice płci pacjentów – podkreśla prof. Barbara Gawrońska-Kozak, liderka Zespołu Biologii Regeneracyjnej w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Badania jej zespołu koncentrują się wokół poznania podstaw molekularnych mechanizmów naprawczych kontrolujących proces gojenia ran skórnych z wytworzeniem blizny (gojenie naprawcze), ale i w aspekcie gojenia regeneracyjnego, czyli bezbliznowego.

BLIZNY SĄ POTRZEBNE

Blizny to „pamiątki” pozostałe na skórze po różnego rodzaju urazach, takich jak rany cięte (np. pooperacyjne), rany szarpane czy oparzenia. Na tempo gojenia się ran wpływa wiele czynników m.in. wiek, płeć, obszar ciała oraz rozmiar rany.

– Gojenie bliznowe jest korzystne dla organizmu, ponieważ dzięki niemu w miarę szybko zostaje przywrócona funkcja ochronna skóry, zabezpieczając m.in. przed wnikaniem drobnoustrojów chorobotwórczych do zranionego miejsca. Niestety, zdarza się, że proces ten zachodzi nieprawidłowo, co może prowadzić do pojawienia się licznych powikłań, takich jak niegojące się rany czy blizny przerostowe – tłumaczy prof. Barbara Gawrońska-Kozak.

W świecie zwierząt istnieje również bezbliznowe gojenie się ran, zwane regeneracyjnym albo idealnym. – W tym procesie skóra uzyskuje taki wygląd i taką funkcjonalność, jakie miała przed urazem. Ten rodzaj gojenia się ran rzadko występuje u ssaków. Jednym z przykładów regeneracji u ludzi jest gojenie ran skóry w okresie dwóch pierwszych trymestrów życia płodowego. Gdy w tym czasie nastąpi zranienie (np. podczas operacji w łonie matki) skóra goi się bezbliznowo, bez śladu po urazie. Co ciekawe, badania naukowców z Wielkiej Brytanii wykazały, że u ludzi w podeszłym wieku gojenie urazów skórnych może zachodzić wolniej, ale z wytworzeniem zdecydowanie mniejszej, delikatniejszej blizny, o makroskopowym i mikroskopowym wyglądzie przypominającym skórę niezranioną – mówi dr Marta Kopcewicz z Zespołu Biologii Regeneracyjnej IRZiBŻ PAN w Olsztynie.

TYP KOLAGENU MA ZNACZENIE

Aby lepiej poznać podstawy molekularne tworzenia blizn i sprawdzić, jaki wpływ odgrywa tu płeć, naukowcy z zespołu prof. Barbary Gawrońskiej-Kozak postanowili przeanalizować próbki skóry niezranionej oraz bliznowej pobranej od kobiet i mężczyzn powyżej 50. roku życia. Tkanki pobrano z okolic brzucha pacjentów (oczywiście za ich pisemną zgodą oraz pod nadzorem lokalnej komisji etyki). W badania włączyli się lekarze z Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego w Olsztynie.

– Już od dawna wiadomo, że skóra nienaruszona różni się w zależności od płci: u mężczyzn m.in. jest grubsza, ma więcej kolagenu typu 1, więcej gruczołów łojowych, które wydzielają sebum. Nasze badania wskazują, że także w obrębie blizn występują różnice zależne od płci – wskazuje prof. Barbara Gawrońska-Kozak.

I tak: u mężczyzn w bliznach na skórze brzucha występuje więcej kolagenu typu 1 i elastyny niż u kobiet, co pokrywa się z wiedzą na temat różnic dotyczących skóry niezranionej. Z kolei u kobiet wykazano wyższe poziomy ekspresji genów charakterystycznych dla obecnej w skórze tkanki tłuszczowej.

Ciekawostką jest jednak zaobserwowanie w bliznach kobiet nagromadzenia większej ilości kolagenu typu 3 – to typ kolagenu, który jest powiązany z regeneracyjnym gojeniem się ran. – To dopiero pierwsze przesłanki, które wymagają dalszych badań, ale po raz pierwszy zaprezentowaliśmy, że to kobiety mogą mieć większy potencjał do gojenia regeneracyjnego niż mężczyźni – mówi dr Marta Kopcewicz.

Naukowcy przeprowadzili również badania histologiczne, które pozwoliły ocenić budowę blizn. Ich analizy wykazały, że od płci zależny jest także układ włókien kolagenowych oraz ich grubość: u kobiet są one delikatniejsze.

POTENCJAŁ NA NOWE LEKI

Wcześniejsze badania dr Marty Kopcewicz, przeprowadzone na zwierzętach, wykazały, że największy wpływ na proces gojenia się ran mają wiek i płeć. – Nasze ostatnie badania, przeprowadzone już na tkankach ludzkich, potwierdziły to – podkreśla badaczka.

W ocenie prof. Barbary Gawrońskiej-Kozak wyniki mogą się przysłużyć do dalszych badań nad potencjalnymi preparatami farmakologicznymi, które będą uwzględniały różnice płci. – Ponadto nasze badania wnoszą istotną wiedzę o bliznach u ludzi powyżej 50. roku życia, gdy skóra jest inna niż u młodych, którzy zazwyczaj stanowią grupę badawczą w badaniach w tym zakresie – podsumowuje naukowczyni.

—

Publikacja prezentująca wyniki opisywanych badań ukazała się w czasopiśmie „Biomedicines” i jest dostępna tutaj.

Czytaj więcej

Powiązanie indywidualnej reakcji organizmu na witaminę D z immunokompetencją, czyli ogólnie mówiąc: wysoką odpornością – może stanowić klucz do wyjaśnienia mechanizmu, w jaki sposób witamina D chroni przed najpowszechniejszymi chorobami i jednocześnie sprzyja zdrowemu starzeniu się.

– Wyniki naszych badań sugerują, że immunokompetencja opisuje nie tylko zdolność jednostki do opierania się patogenom i pasożytom, ale także do zwalczania chorób niezakaźnych i samego procesu starzenia się – podkreśla prof. Carsten Carlberg z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, światowej sławy biochemik specjalizujący się w badaniach nad witaminą D.

Publikacja z wynikami badań ukazała się w czasopiśmie „Nutrients”. Współautorką artykułu jest dr Eunike Velleuer z Uniwersytetu w Düsseldorfie (Niemcy).

ISTOTNY REGULATOR

Witamina D wpływa na funkcjonowanie całego organizmu poprzez swoje modulujące działanie na układ odpornościowy. Natomiast jej niedobór powoduje wadliwe działanie układu odpornościowego, prowadząc m.in. do zwiększonej podatności na choroby zakaźne czy choroby autoimmunologiczne.

Na podstawie wyników swoich wcześniejszych badań prof. Carlberg zaproponował podział populacji na trzy grupy pod względem poziomu reakcji organizmu na witaminę D: wysoko responsywnych, średnio responsywnych i nisko responsywnych. Wysoki poziom responsywności oznacza, że organizm potrafi maksymalnie wykorzystać działanie witaminy D (ma wysoką skuteczność odpowiedzi molekularnej na witaminę D) i że w tej grupie osób potrzeba suplementacji jest mniejsza niż u osób z grupy nisko responsywnej.

Podział ten stanowi punkt wyjścia do zrozumienia kolejnych badań naukowca. Tym razem przyjrzał się on zależnościom między wspomnianym podziałem a procesami zachodzącymi na poziomie molekularnym w komórkach wrażliwych na zmianę witaminy D – w kontekście procesu starzenia się.

WITAMINA D W PROCESIE STARZENIA

Starzenie się jest naturalnym i nieuniknionym procesem nagromadzenia uszkodzeń molekularnych i komórkowych, co prowadzi do wadliwych funkcji komórek, tkanek i narządów, które osłabiają całe ludzkie ciało. Niektóre głębokie zmiany w układzie odpornościowym na poziomie molekularnym przyczyniają się do spadku immunokompetencji, czyli zdolności organizmu ludzkiego do odpowiedniego reagowania na ekspozycję na antygen.

Wraz ze spadkiem ogólnej immunokompetencji podczas starzenia, względna liczba komórek odpornościowych maleje.

– W tej grupie populacji istnieją jednak różnice między ludźmi tzn. część osób ma wyższy odsetek komórek odpornościowych niż średnia, a część – niższy. W tej samej grupie wiekowej są zatem osoby o wyższej odporności immunologicznej i inne o niższej. W związku z tym można założyć, że w pierwszej grupie tempo starzenia jest wolniejsze, a częstość występowania chorób niższa, podczas gdy w drugiej grupie należy zaobserwować przyspieszone starzenie i wyższy wskaźnik zachorowań – tłumaczy prof. Carlberg.

Na tej podstawie można więc założyć, że powiązanie poziomu indywidualnej reakcji organizmu na witaminę D z jego immunokompetencją odgrywa znaczącą rolę w procesie starzenia się.

Prof. Carlberg wraz zespołem zależność tę wykorzystał do opracowania mechanizmu tłumaczącego, w jaki sposób witamina D wpływa na epigenetyczne programowanie komórek odpornościowych, w szczególności monocytów i typów komórek pochodnych. Szczegóły w publikacji źródłowej.

– Wyniki naszych badań sugerują, że witamina D jest ważnym elementem zdrowego starzenia się, nie tylko dla utrzymania kości i mięśni szkieletowych w dobrej kondycji, ale także dla homeostazy układu odpornościowego. Uważamy też, że wystarczająca ilość witaminy D, dostosowana do indywidualnej potrzeby organizmu, powinna: stabilizować odporność immunologiczną, chronić przed wieloma chorobami oraz utrzymywać niskie tempo starzenia się – podsumowuje naukowiec.

—

Prof. Carlberg jest liderem grupy naukowej zajmującej się nutrigenomiką w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Więcej informacji o Pracowni Nutrigenomiki IRZiBŻ PAN w Olsztynie oraz o najnowszych badaniach zespołu ERA Chair WELCOME2 można znaleźć tutaj.

Czytaj więcej

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

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

Niedokrwistość Fanconiego to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym, charakteryzująca się m.in. wysokim ryzykiem zachorowania na nowotwory, szczególnie na raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Z uwagi na małą liczbę chorych, trudno jest przeprowadzać badania kliniczne na jej temat. Naukowcy z międzynarodowego zespołu proponują zastosować zaawansowaną matematykę, a dokładniej – metodę wielopoziomowego modelowania dynamicznego, czyli zbierania od ograniczonej liczby pacjentów dużej ilości i różnego rodzaju danych genetycznych i zdrowotnych.

– Wielopoziomowe modelowanie dynamiczne (ang. multi-level dynamical modelling) jest zaawansowanym podejściem matematycznym i obliczeniowym stosowanym w różnych dziedzinach nauki i inżynierii, które pozwala na analizowanie i wyjaśnianie skomplikowanych schematów – tłumaczy prof. Carsten Carlberg z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, jeden ze współautorów publikacji na ten temat, która ukazała się właśnie w czasopiśmie „Frontiers in Genetics”.

CO TO ZA CHOROBA

Niedokrwistość Fanconiego (ang.Fanconi anemia – FA) to bardzo rzadka choroba o podłożu genetycznym (występuje raz na 300 tys. osób). Jest głównie spowodowana mutacjami w 22 różnych genach zaangażowanych w naprawę uszkodzonego DNA.

Osoby chore na niedokrwistość Fanconiego często mają wady wrodzone i wysokie ryzyko zachorowania na nowotwory, zwłaszcza raka płaskonabłonkowego jamy ustnej. Z powodu występujących mutacji genowych i defektu procesu naprawy DNA, tradycyjne metody leczenia raka jak chemioterapia w przypadku tej choroby nie mogą być stosowane.

SZEROKIE SPOJRZENIE NA DANE

Problemem w lepszym poznaniu niedokrwistości Fanconiego jest niewielka liczba pacjentów i w efekcie trudności z przeprowadzeniem badań klinicznych z ich udziałem. Z pomocą przychodzi zaawansowana matematyka.

Jak tłumaczy prof. Carsten Carlberg, mechanistyczne modelowanie molekularne jest podejściem obliczeniowym, które dobrze nadaje się do analizy podłużnych badań grup ludzi z ograniczoną liczbą uczestników (badania podłużne to sposób prowadzenia badania, który pozwala obserwować te same osoby wielokrotnie i na przestrzeni wielu lat). Te ograniczenia mogą mieć różne przyczyny: logistyczne, finansowe lub wynikają z faktu, że badana choroba, taka jak niedokrwistość Fanconiego, występuje rzadko.

Z kolei wielopoziomowe modelowanie dynamiczne jest szczególnym przypadkiem modelowania mechanistycznego, w którym gromadzona jest duża ilość danych dla jednej osoby, wykorzystywanych następnie do tworzenia modeli komórek i tkanek tej osoby. Modele te są czasami określane jako „cyfrowe bliźniaki”.

– Do tworzenia i „szkolenia” modelu wykorzystujemy dane z próbek tkanek zdrowych i chorych unikalnej grupy 750 pacjentów z FA, którą w ciągu 15 lat zbudowała prof. Eunike Velleuer. Na tej podstawie opracowujemy cechy charakterystyczne raka płaskonabłonkowego u pacjentów z niedokrwistością Fanconiego, a to z kolei pozwala opracowywać prognozy co do prawdopodobieństwa zachorowania na ten nowotwór – wyjaśnia prof. Carsten Carlberg.

– Takie podejście może zrewolucjonizować sposób klinicznego leczenia osób z niedokrwistością Fanconiego – uważa liderka zespołu badawczego prof. Eunike Velleuer z Uniwersytetu w Düsseldorfie (Niemcy), która jest jednym z wiodących światowych ekspertów w dziedzinie tej choroby i pierwszym autorem wspomnianej publikacji.

Polsko-niemiecki zespół badawczy uzupełniają współpracownicy z Meksyku i USA, którzy są ekspertami w dziedzinie modelowania mechanistycznego i/lub niedokrwistości Fanconiego. Ostatecznym celem konsorcjum jest stworzenie „cyfrowych bliźniaków” pacjentów z FA, które mogą być wykorzystane do opracowania spersonalizowanych ścieżek leczenia.

– Korzystanie z modelowania mechanistycznego i budowanie medycznych „cyfrowych bliźniaków” nie ogranicza się jednak tylko do niedokrwistości Fanconiego, ale może być stosowane w wielu badaniach, m.in. takich jak podłużne efekty suplementacji witaminą D – podsumowuje prof. Carsten Carlberg.

—

Prof. Carsten Carlberg to światowej sławy biochemik specjalizujący się w badaniach nad witaminą D. Jest liderem grupy naukowej zajmującej się nutrigenomiką w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Więcej o działaniach zespołu na stronie: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.

Czytaj więcej