Сазревање сперматозоида до степена потентних, фертилно способних ћелија, сама фертилизација и развој ембриона in vivo и током in vitro фертилизације (ИВФ) су редокс сензитивни процеси. Реактивне врсте кисеоника и азота (енгл. reactive oxygen и nitrogen species, ROS и RNS), супероксид ањон радикал (O2•─) и азот оксид (NO), имају важну регулаторну улогу на нивоу свих ступњева фертилизације, иницијатори су капацитације и ефектори фертилизације.

Системи који продукују O 2•─ и •NO специфични су у репродуктивним ћелијама, њихова регулација такође. Без O2•─ и •NO нема новог живота, али се о механизмима редокс регулације током фертилизације недовољно зна.

Предмет изучавања овог пројекта су редокс зависни регулаторни механизми током хумане ИВФ. То укључује продукујуће системе за O 2•─ и •NO, место и количину њихове продукције, O2•─ и •NO зависне сигналне путеве током сазревања сперматозоида и развоја раног ембриона. Ови аспекти ће се изучавати у сперматозоидима са различитим патологијама (олигоспермија, тератоспермија..), уз тестирање могућег побољшања њиховог капацитивног и фертилизационог потенцијала специфичним природним и синтетским модулаторима O2•─ и •NO продукције. Код фрагментисаних преимплантационих ембриона фокус ће бити усмерен на степен фрагментације и специфичности бластомера и фрагмената.

Редокс регулација је фундаметални принцип контроле ћелијских процеса. Чврсто је спрегнута са енергетским метаболизмом. То захтева оркестрирану акцију од нивоа унутарћелијских органела до ткива и органа: бело и мрко масно ткиво, јетра, мишићи, панкреас, мозак. Редокс регулација енергетског метаболизма укључена је у одржање хомеостазе физиолошких стања која се карактеришу повећаним захтевима за енергијом: аклимација на ниску температуру, хибернација, као и бројних патолошких стања: дијабетес, гојазност, метаболички синдром.

У овом пројекту, у наведеним физиолошким и патофизиолошким стањима, са посебним акцентом на бело и мрко масно ткиво, испитиваће се одговор адипоцита на структурном, метаболичком и ендокрином нивоу у специфичним анималним моделима и хуманим студијама. Истраживања ће бити усмерена ка есенцијалним ћелијским процесима: пролиферацији и диференцијацији адипоцита, ћелијској смрти, митохондриогенези, оксидативној фосфорилацији и термогенези. Интеграција метаболичке контроле између адипозних ткива и неадипозних органа/ткива и одговор у њима, проучаваће се са фокусом на адипоцитокине и њихово аутокрино/паракрино и деловање као хормона.

Најновија истраживања показују да су се еволутивно развили различити, недовољно истражени механизми којима реактивне врсте кисеоника (reactive oxygen species, енг: ROS скр.) осим изазивања оксидативних оштећења ћелија, делују и као оксидационо/редукциони прекидачи у процесима редокс сигналинга при одржавању хомеостезе. Количина ROS је одређена балансом стопе стварања и активношћу антиоксидативног система и у динамичкој је интеракцији са метаболичким путевима регулације хомеостазе. Стога је циљ овог пројекта да се ближе испитају механизми редокс сигналинга посредовани са ROS и одреди њихов значај и повезаност са другим регулационим путевима у процесима одржавања хомеостазе, адаптацији и извесним патолошким стањима. Планирана истраживања би се вршила на добро стандардизованим модел системима досад већ примењиваним од стране истраживача овог пројекта (холометаболни инсекти, изоловани органи, крв људи). Употребом биохемијских, молекуларно-биолошких и фармаколошких техника идентификовале би се доминантне ROS, одредио статус антиоксидативне одбране, и њихов утицај на функционално стање ћелијских рецептора и експресију гена везаних за процесе метаболичке адаптације. На основу ових истраживања добили би се подаци који би се могли користити за анализу различитих патолошких стања, с тим да би се на овом пројекту усредсредили на шизофренију и канцер за које је радовима истраживача овог пројекта показано да у патологији имају редокс поремећај са дисбалансом ROS.

Посебну област истраживања представља проучавање регулације заштите од оксидационих оштећења аеробних организама у условима поремећене хомеостазе. У оквиру ових проучавања могу се издвојити три тематске целине:

1) Биомониторинг акватичних организама. Молекуларно физиолошки биомониторинг који се заснива на активности ензима антиоксидационог заштитног система као биохемијских биомаркера: супероксид-дисмутазе, каталазе, глутатион-пероксидазе, глутатион-редуктазе, глутатион-С-трансферазе, концентрације витамина Е, витамина Ц, глутатиона код аеробних организама је показао предност у односу на класичне методе еколошког и токсиколошког биомониторинг.

2) Токсикологија. Испитиваће се ефекти акутног и хроничног третмана прооксиданта кадмијума и цисплатина и протективна улога антиоксиданата: коензима Q10, витамина Ц и Е, селена и маслиновог уља на промене биохемијских биомаркера оксидационог стреса у крви и ткивима истар пацова.

3) Биомаркери и патофизиолошка стања. Проучаваће се ефекти естрадиола и његова улога у прееклампсији, процена оксидационих оштећења и антиоксидационог капацитета здравих ткива у одговору на терапијске дозе зрачења у терапији карцинома дојке, као и патогенеза гастроинтестиналних обољења.