Molekularno fiziološki biomonitoring aerobnih organizama zasnovan na određivanju biohemijskih biomarkera oksidacionog stresa #173041

Posebnu oblast istraživanja predstavlja proučavanje regulacije zaštite od oksidacionih oštećenja aerobnih organizama u uslovima poremećene homeostaze. U okviru ovih proučavanja mogu se izdvojiti tri tematske celine:

1) Biomonitoring akvatičnih organizama. Molekularno fiziološki biomonitoring koji se zasniva na aktivnosti enzima antioksidacionog zaštitnog sistema kao biohemijskih biomarkera: superoksid-dismutaze, katalaze, glutation-peroksidaze, glutation-reduktaze, glutation-S-transferaze, koncentracije vitamina E, vitamina C, glutationa kod aerobnih organizama je pokazao prednost u odnosu na klasične metode ekološkog i toksikološkog biomonitoring.

2) Toksikologija. Ispitivaće se efekti akutnog i hroničnog tretmana prooksidanta kadmijuma i cisplatina i protektivna uloga antioksidanata: koenzima Q10, vitamina C i Е, selena i maslinovog ulja na promene biohemijskih biomarkera oksidacionog stresa u krvi i tkivima Wistar pacova.

3) Biomarkeri i patofiziološka stanja. Proučavaće se efekti estradiola i njegova uloga u preeklampsiji, procena oksidacionih oštećenja i antioksidacionog kapaciteta zdravih tkiva u odgovoru na terapijske doze zračenja u terapiji karcinoma dojke, kao i patogeneza gastrointestinalnih oboljenja.

Dobijeni rezultati predstavljaju originalni naučni doprinos u odgovoru na tri tematske celine:

1) primena molekularno fiziološkog biomonitoringa na akvatične organizme kao model sistem u praćenju uticaja pojedinačnih zagađivača kao biomarkera oksidacionog stresa,

2) proučavanje delovanja toksikanata na AOS i mogućnost primene antioksidanata u cilju smanjenja obima ili eliminisanja toksičnih efekata i

3) merenje biohemijskih biomarkera oksidacionog stresa ukazuje na ranu pojavu bolesti, njenu progresiju i procenu efikasnosti terapije i pomaže u rasvetljavanju patofizioloških mehanizama oštećenja tkiva dejstvom oksidacionog stresa, u predikciji prognoze bolesti i izboru adekvatnog lečenja u ranim stadijumima bolesti.


Molekularni mehanizmi redoks signalinga u homeostazi, adaptaciji i patologiji #173014

Najnovija istraživanja pokazuju da su se evolutivno razvili različiti, nedovoljno istraženi mehanizmi kojima reaktivne vrste kiseonika (reactive oxygen species, eng: ROS skr.) osim izazivanja oksidativnih oštećenja ćelija, deluju i kao oksidaciono/redukcioni prekidači u procesima redoks signalinga pri održavanju homeosteze. Količina ROS je određena balansom stope stvaranja i aktivnošću antioksidativnog sistema i u dinamičkoj je interakciji sa metaboličkim putevima regulacije homeostaze. Stoga je cilj ovog projekta da se bliže ispitaju mehanizmi redoks signalinga posredovani sa ROS i odredi njihov značaj i povezanost sa drugim regulacionim putevima u procesima održavanja homeostaze, adaptaciji i izvesnim patološkim stanjima. Planirana istraživanja bi se vršila na dobro standardizovanim model sistemima dosad već primenjivanim od strane istraživača ovog projekta (holometabolni insekti, izolovani organi, krv ljudi). Upotrebom biohemijskih, molekularno-bioloških i farmakoloških tehnika identifikovale bi se dominantne ROS, odredio status antioksidativne odbrane, i njihov uticaj na funkcionalno stanje ćelijskih receptora i ekspresiju gena vezanih za procese metaboličke adaptacije. Na osnovu ovih istraživanja dobili bi se podaci koji bi se mogli koristiti za analizu različitih patoloških stanja, s tim da bi se na ovom projektu usredsredili na šizofreniju i kancer za koje je radovima istraživača ovog projekta pokazano da u patologiji imaju redoks poremećaj sa disbalansom ROS.


Belo ili/i mrko: značaj masnog tkiva u održanju ukupne redoks zavisne metaboličke kontrole u fiziološkim adaptacijama i metaboličkim poremećajima #173055

Redoks regulacija je fundametalni princip kontrole ćelijskih procesa. Čvrsto je spregnuta sa energetskim metabolizmom. To zahteva orkestriranu akciju od nivoa unutarćelijskih organela do tkiva i organa: belo i mrko masno tkivo, jetra, mišići, pankreas, mozak. Redoks regulacija energetskog metabolizma uključena je u održanje homeostaze fizioloških stanja koja se karakterišu povećanim zahtevima za energijom: aklimacija na nisku temperaturu, hibernacija, kao i brojnih patoloških stanja: dijabetes, gojaznost, metabolički sindrom.

U ovom projektu, u navedenim fiziološkim i patofiziološkim stanjima, sa posebnim akcentom na belo i mrko masno tkivo, ispitivaće se odgovor adipocita na strukturnom, metaboličkom i endokrinom nivou u specifičnim animalnim modelima i humanim studijama. Istraživanja će biti usmerena ka esencijalnim ćelijskim procesima: proliferaciji i diferencijaciji adipocita, ćelijskoj smrti, mitohondriogenezi, oksidativnoj fosforilaciji i termogenezi. Integracija metaboličke kontrole između adipoznih tkiva i neadipoznih organa/tkiva i odgovor u njima, proučavaće se sa fokusom na adipocitokine i njihovo autokrino/parakrino i delovanje kao hormona.

Kao ishodište, razumevanje molekulskih mehanizama redoks regulacije ovih procesa u patofiziološkim stanjima, uz testiranje specifičnih farmakoloških pristupa predviđenih projektom, treba da doprinese razvoju novih strategija u lečenju metaboličkih poremećaja.


Uloga reaktivnih vrsta kiseonika i azota u reprodukciji: moguća primena u lečenju humanog steriliteta #173054

Sazrevanje spermatozoida do stepena potentnih, fertilno sposobnih ćelija, sama fertilizacija i razvoj embriona in vivo i tokom in vitro fertilizacije (IVF) su redoks senzitivni procesi. Reaktivne vrste kiseonika i azota (engl. reactive oxygen i nitrogen species, ROS i RNS), superoksid anjon radikal (O2•─) i azot oksid (NO), imaju važnu regulatornu ulogu na nivou svih stupnjeva fertilizacije, inicijatori su kapacitacije i efektori fertilizacije.

Sistemi koji produkuju O 2•─ i NO specifični su u reproduktivnim ćelijama, njihova regulacija takođe. Bez O2•─ i NO nema novog života, ali se o mehanizmima redoks regulacije tokom fertilizacije nedovoljno zna.

Predmet izučavanja ovog projekta su redoks zavisni regulatorni mehanizmi tokom humane IVF. To uključuje produkujuće sisteme za O 2•─ i NO, mesto i količinu njihove produkcije, O2•─ i NO zavisne signalne puteve tokom sazrevanja spermatozoida i razvoja ranog embriona. Ovi aspekti će se izučavati u spermatozoidima sa različitim patologijama (oligospermija, teratospermija..), uz testiranje mogućeg poboljšanja njihovog kapacitivnog i fertilizacionog potencijala specifičnim prirodnim i sintetskim modulatorima O2•─ i NO produkcije. Kod fragmentisanih preimplantacionih embriona fokus će biti usmeren na stepen fragmentacije i specifičnosti blastomera i fragmenata.

Istraživanja na projektu treba da doprinesu poznavanju mehanizama redoks procesa u reproduktivnoj biologiji i unapređenju IVF testiranjem farmakoloških redoks modulatora.

COST akcije:

1. BM1005: Gasotransmitters: from basic science to therapeutic applications (ENOG: European Network on Gasotransmitters).

2. BM1203: EU-ROS.

3. CM1201: Biomimetic radical chemistry.

4. B35: Lipid Peroxidation Associated Disorders: LPO.

5. BM0602: Adipose tissue: A key target for prevention of the metabolic syndrome.

6. FA0602: Bioactive Food Components, Mitochondrial Function and Health.

Bilateralni projekti:

1. Imaging cytometry in the evaluation of redox homeostasis in human pathologies. Programme of scientific and technological cooperation between the republic of Serbia and the Kingdom of Spain.

2. The cross-reactivity of manganese and iron superoxide dismutase mimics with reactive oxygen and nitrogen species as a basis for development of pharmacological tools to treat diabetes and study sperm capacitation in male infertility. Serbien-German programme, DAAD.