Najważniejsze osiągnięcia naukowe ZIiPR

Fizjologia Rozrodu:

• Tlenek azotu (NO) jest głównym auto/parakrynnym mediatorem działania luteolitycznej prostaglandyny (PGF)_2α oraz cytokin podczas regresji ciałka żółtego (CL) u zwierząt gospodarczych. Ekspresja enzymów zaangażowanych w produkcję NO w CL krowy i klaczy jest zależna od fazy cyklu rujowego. Tlenek azotu hamuje sekrecję progesteronu (P4), stymuluje sekrecję PG oraz indukuje apoptozę komórek CL podczas jego luteolizy.
• Ekspresja czynnika martwicy nowotworu-α (TNFα) i jego receptorów w macicy kotki, krowy i klaczy jest zależna od fazy cyklu rujowego i wpływa na funkcje wydzielnicze jajników oraz macicy podczas cyklu rujowego i wczesnej ciąży. Dodatkowo wykazano, że niskie stężenia TNFα inicjują proces luteolizy, natomiast wysokie stężenia podtrzymują oraz przedłużają funkcjonowanie CL krów in vivo.
• Badania prowadzone nad udziałem łożyska jako przejściowego narządu dokrewnego u kotki wykazały, że zachodzi w nim aktywna steroidobiogeneza. Stwierdzono obecność białka StAR oraz 3-βHSD w komórkach decydualnych łożyska, potwierdzono również że progesteron jest obecny w skrawkach łożyska. Obserwowano również wzrost stężenia łożyskowej PGF_2α w okresie przedporodowym, która jest najprawdopodobniej odpowiedzialna za przedporodową luteolizę.
• Kwas lizofosfatodowy (LPA) odgrywa auto-parakrynnę rolę w funkcjonowaniu CL i macicy krowy. W błonie śluzowej macicy LPA stymuluje sekrecję luteotropowej PGE2 z komórek zrębu łącznotkankowego, natomiast hamuje wydzielanie luteolitycznej PGF_2α z komórek nabłonkowych. W CL krowy LPA zwiększa istotnie wydzielanie P4 z komórek steroidogennych.
• Glikokortykosteroidy (GCs) pełnią rolę lokalnych mediatorów w funkcjonowaniu macicy krowy poprzez modulację sekrecji prostaglandyn. Podczas wczesnej ciąży kortyzol może działać jako mediator luteotropowego działania IFNγ poprzez stymulację sekrecji P4 oraz PGE₂ wspierając funkcje CL u krowy.
• Leukotrieny (LT) odgrywają rolę w auto-, parakrynnych mechanizmach regulacyjnych w jajniku i błonie śluzowej macicy krowy podczas cyklu jajnikowego i wczesnej ciąży. Leukotrieny modulują wydzielanie prostaglandyn w CL oraz macicy podczas cyklu jajnikowego i we wczesnej ciąży u krowy. Stymulują ponadto wydzielanie progesteronu, estradiolu i PGF_2α w komórkach ziarnistych pęcherzyków jajnikowych.

Patologia Rozrodu:

• Wykazano, iż neutrofile (PMN) i tworzone przez nich zewnątrzkomórkowe sieci neutrofili (NETs), indukowane w trakcie postanówkowego stanu zapalnego macicy klaczy (persistent post-insemination endometritis), mogą być przyczyną zaburzeń funkcji wydzielniczych i strukturalnych śluzówki macicy doprowadzających w efekcie do włóknienia błony śluzowej macicy klaczy (zwyrodnieniowego zapalenia błony śluzowej macicy klaczy; endometrosis). W odpowiedzi na czynniki infekcyjne neutrofile formują zewnątrzkomórkowe sieci neutrofilów, które poza ochroną przed rozprzestrzenianiem się patogenów mogą również być odpowiedzialne za odpowiedź przeciwzapalną, zabijają bakterie, ale również powodują uszkodzenie tkanki. Opisano udziału składników NETs na uwalnianie i działanie profibrotycznych cytokin oraz prostaglandyn (PG) w rozwoju włóknienia błony śluzowej macicy (endometrosis).

• Wykazano, iż profil ekspresji syntaz prostaglandynowych, interleukin oraz ich receptorów w endometrium zmienia się u klaczy w przebiegu endometrosis w porównaniu do klaczy, u których nie stwierdzono zmian degeneracyjnych błony śluzowej macicy. W przebiegu tej choroby dochodzi do zaburzeń funkcji wydzielniczych błony śluzowej macicy. Uwalnianie PG w odpowiedzi na czynniki zmienia się w zależność od stadium zaawansowania choroby.
• Opracowano schematy diagnostyczne dla klaczy z zaburzeniami rozrodu (klacze nie zaźrebiające się, absorbujące zarodki oraz roniące). Stwierdzono, że: i) zarówno rozmazy cytologiczne wykonane z materiału pobranego przy pomocy szczoteczki cytologicznej, jak i biopsji endometrium cechowały się dobrą wartością diagnostyczną; ii) Obecność neutrofili w rozmazie cytologicznym klaczy jest dobrym wskaźnikiem endometritis. Kryterium stanowiące 2% udział neutrofili w stosunku do komórek nabłonka endometrium jest najbardziej miarodajnym kryterium oceny stanu zdrowia błony śluzowej macicy klaczy; iii) Stwierdzono, że w przebiegu podklinicznego zapalenia błony śluzowej macicy klaczy, w zależności od nasilenia zmian związanych z naciekiem neutrofili, dochodzi do zmian ekspresji receptorów Toll-podobnych 2 i 4 (TLR2/4), TNF-α, IL-1β i IL-6. Podczas schorzenia dochodzi również do zaburzeń funkcji wydzielniczych endometrium związanych ze zmianami w ekspresji syntaz prostaglandynowych i sekrecji PGE₂, PGF_2α, 6-keto-PGF_1α oraz LTB₄ i LTC₄.
• Określono, że niespecyficzne elementy układu immunologicznego zlokalizowane w błonie śluzowej macicy kotki nie ulegają wyraźnym zmianom podczas podawania octanu medroksyprogesteronu (MPA) w okresie 4 tygodni, jak również 4-12 miesięcy. Przydatnym klinicznym wskaźnikiem endotoksemii i zapalania, towarzyszących ropomaciczu, w krwi kotek jest prostacyklina PG_I2 oraz obie prostaglandyny (PGF_2α i PGE₂), których stężenie było istotnie wyższe w porównaniu do stężenia leukotrienów (LTB₄ i LTC₄) i TNF-α. Komórki nabłonkowe endometrium wydzielają TNF-α pod wpływem lipopolisacharydu (LPS), następuje w nich także zwiększona ekspresja TLRs oraz TNF i TNFR1 i synteza prostaglandyn oraz zlokalizowana jest większość badanych białek. Na tej podstawie stwierdzono, że komórki nabłonkowe endometrium stanowią pierwszą linię obrony w odpowiedzi na czynniki zakaźne.
• Proces zapalny błony śluzowej macicy świni i krowy prowadzi do zmian wydzielania hormonów związanych z funkcjonowaniem układu rozrodczego. U świni, dotyczą one obniżenia poziomów hormonu luteinizującego, prolaktyny i estrogenów oraz wzrostu wydzielania androstendionu. U obu gatunków powodują silnie zmiany w metabolizmie kwasu arachidonowego i produkcji NO. W zapalnie zmienionej macicy świń i krowy zmienia się wydzielanie PGE₂ i PGF_2α oraz leukotrienów (LT) B4 i C4, a także ekspresja receptorów LT (CysLT(1)R, Cyst(2)R, LTB4R1). Metabolity kwasu arachidonowego wpływają na siłę i częstotliwości skurczów w zapalnie zmienionej macicy świni. Prowadzone badania wykazały również obniżenie gęstości włókien nerwowych wokół gruczołów i naczyń krwionośnych w zapalnie zmienionej macicy świni. Ponadto w zależności od stopnia nasilenia zmian w uwalnianiu i wzajemnym stosunku odpowiednich PG i LT dochodzi do zaburzeń funkcji jajników. Procesy zapalne błony śluzowej macicy i jajników wywołane bakteriami związane są ze wzrostem produkcji NO w tych narządach, co wskazuje na udział NO w przebiegu procesów zapalnych narządów zwierząt gospodarskich (świnia i krowa).
• W torbielowato zmienionych jajnikach świń znacznemu wzrostowi liczby włókien noradrenergicznych oraz zawartości katecholamin towarzyszą zmiany aktywności steroidogennej, sugerując, że związki te poprzez wpływ na steroidogenezę, mogą mieć wpływ na przebieg zwyrodnienia torbielowatego jajników. Zmiany we wzorze noradrenergicznego unerwienia oraz aktywności steroidogennej torbielowatych jajników są częściowo zależne od fazy cyklu rujowego, w której rozpoczęto indukowanie torbieli jajnikowych Poznano też, że wzrost gęstości noradrenergicznych włókien nerwowych w torbielowato zmienionych jajnikach świń związany jest ze wzrostem ekspresji czynnika wzrostu nerwów (NGF). W przeciwieństwie do włókien noradrenergicznych, w torbielowatych jajnikach zmniejszeniu ulega gęstość włókien cholinergicznych. W torbielowatych jajnikach wykazano zmiany w dystrybucji i liczebności włókien nerwowych wykazujących ekspresję markerów neuronów czuciowych (SP, CGRP, GAL) Wyniki wskazuje, iż w/w neuropeptydy uwolnione z zakończeń włókien mogą mieć wpływ na przebieg tego procesu patologicznego.
• Długoterminowe podawanie 17β-estradiolu (symulacja procesów patologicznych przebiegających z nadprodukcją estrogenów) u loszek prowadzi do istotnych zmian w dystrybucji i chemicznym kodowaniu neuronów jajnikowych w zwojach rdzeniowych, krezkowym tylnym, pnia współczulnego oraz przyszyjkowym, a także w populacji wewnątrz-jajnikowych włókien nerwowych. Wyniki te sugerują, że hyperestrogenizm wywołany endogennymi lub egzogennymi estrogenami, może regulować przekaz informacji czuciowej z jajnika do rdzenia kręgowego oraz oddziaływać na czynność gonad poprzez wpływ na neurony zaopatrujące je.
• Cytokiny (TNFα, IL-1α), NO biorą udział w patogenezie stanów zapalnych gruczołu mlekowego krowy poprzez modulację uwalniania PG i LT. Glikokortykosteroidy zaś są elementem lokalnego systemu przeciwzapalnego w wymieniu krowy: kortyzol jest produkowany lokalnie w komórkach nabłonkowych wymienia i hamuje stymulowane cytokinami uwalnianie PG.
• Izoflawony i ich metabolity wpływają na funkcje wydzielnicze macicy i CL krowy i klaczy.

• Manipulacje hormonalne – synchronizacja rui, w zależności od metody i rodzaju stosowanego preparatu (szczególnie analogów PGF2α) obniża wrażliwość CL na endogenne czynniki luteotropowe.

Rys. 1. Wpływ cytokin (TNFα), tlenku azotu (NO), steroidów jajnikowych oraz fitoestrogenów na  metabolizm kwasu arachidonowego podczas luteolizy i we wczesnej ciąży u bydła.

 

Rys. 2. Hipotetyczny model funkcjonalnej i strukturalnej regresji ciałka żółtego krowy [Skarzyński i in. 2005, 2008, 2010, prace przeglądowe].