Projekty na wagę zdrowia

Blisko 100 tys. zł otrzymali naukowcy z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu (UMW) na realizację dwóch projektów w ramach konkursu Miniatura, organizowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN). Ich badania mogą pomóc w leczeniu chorób cywilizacyjnych oraz zakażeń wywołanych przez bakterię Helicobacter pylori.

Miniatura to konkurs skierowany do osób znajdujących się na początku drogi naukowej, które uzyskały stopień doktora w ostatnich 12 latach i dopiero zdobywają doświadczenie w kierowaniu projektami badawczymi. Na działania (trwające maksymalnie rok) mogą otrzymać od pięciu do 50 tys. zł. NCN finansuje badania wstępne i pilotażowe, kwerendy, staże naukowe, wyjazdy badawcze lub konsultacyjne.

Naturalna broń przeciwko częstym chorobom

Współczesna dieta, bogata w cukry proste i przetworzoną żywność, coraz częściej prowadzi do rozwoju chorób cywilizacyjnych. Otyłość, cukrzyca typu 2, różne formy demencji, w tym choroba Alzheimera, depresja, nowotwory czy stwardnienie rozsiane stają się coraz większym wyzwaniem dla systemu ochrony zdrowia.

– Badania pokazują, że aż 70 procent tych schorzeń ma bezpośredni związek z dietą i jakością spożywanej żywności – mówi dr inż. Monika Ołdakowska z Zakładu Technik Molekularnych Katedry Medycyny Sądowej UMW.

Badaczka postanowiła przetestować związek będący syntetyczną pochodną kwasu cynamonowego, który został wytworzony na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu. Kwas cynamonowy występuje w przyprawach i już wieki temu był ceniony za właściwości prozdrowotne. Jak wykazały wcześniejsze prace, prowadzone przez zespół z Zakładu Technik Molekularnych UMW, substancja stabilizuje poziom glukozy i ulepsza wrażliwość komórek insulinoopornych na insulinę. Dzieje się tak dzięki poprawie biogenezy mitochondriów w zaburzeniach metabolicznych, które wywołuje dieta wysokotłuszczowa. 

Teraz dr inż. Monika Ołdakowska sprawdzi, jak związek działa na inne komórki narażone na działanie chorób metabolicznych, tj. budujące wątrobę hepatocyty, komórki mięśniowe oraz neurony. – To właśnie one są najbardziej zagrożone przez insulinooporność i nadmiar cukrów prostych we krwi. Jeśli uda nam się wykazać, że pochodna kwasu cynamonowego jest w stanie je ochronić, będziemy o krok bliżej stworzenia nowej terapii – tłumaczy.

W laboratoriach komórki zostaną wyeksponowane na działanie wysokich stężeń glukozy i fruktozy, aby jak najdokładniej odwzorować warunki panujące w organizmach osób stosujących dietę bogatą w cukry. Następnie wprowadzony zostanie badany związek, który ma zneutralizować negatywne skutki metaboliczne. 

– Sprawdzimy czy substancja zmniejsza stres oksydacyjny, ogranicza stan zapalny i poprawia funkcjonowanie mitochondriów. Ocenimy też wychwyt glukozy przez komórki, czyli ich odpowiedź na insulinę – wyjaśnia badaczka.

Wyniki mogą mieć duże znaczenie nie tylko dla otyłości i cukrzycy typu 2, ale także chorób neurodegeneracyjnych. Neurony, które tracą zdolność do efektywnego wykorzystywania energii, są szczególnie wrażliwe na zmiany metaboliczne. 

– Zaburzenia metabolizmu cukrów w mózgu są coraz częściej łączone z rozwojem choroby Alzheimera, dlatego przetestujemy czy nasz związek ma działanie ochronne w neuronach – dodaje dr inż. Monika Ołdakowska i podkreśla, że badana substancja jest pochodzenia naturalnego: – Może więc być stosowana długofalowo, bez toksycznych skutków ubocznych. To ważne w leczeniu przewlekłych chorób metabolicznych.

Nowy sposób na bakterię Helicobacter pylori

Drugi projekt zostanie poświęcony Helicobacter pylori – bakterii, która zasiedla żołądki połowy ludzi na świecie, prowadząc do przewlekłych stanów zapalnych, wrzodów, a nawet nowotworów. W 2017 r. specjaliści stwierdzili, że zapalenie żołądka, wywołane przez H. pylori, jest chorobą infekcyjną i uznali za konieczne leczenie wszystkich zakażonych osób.

– Problem w tym, że bakterię tę coraz trudniej wyeliminować, stała się oporna na wiele klas antybiotyków. Sprzyja temu jej zdolność do tworzenia biofilmu, czyli struktury ochronnej, w której ma odpowiednie warunki do przetrwania – mówi dr Paweł Krzyżek z Katedry i Zakładu Mikrobiologii UMW. – Biofilm zmniejsza wrażliwość H. pylori na działanie substancji przeciwdrobnoustrojowych i jest przez to jednym z głównych powodów niepowodzeń terapeutycznych. 

Naukowiec sprawdzi, jak na biofilm tworzony przez H. pylori wpływają poszczególne antybiotyki (klarytromycyna, metronidazol i lewofloksacyna). Już jego wcześniejsze prace przyniosły zaskakujące wnioski. Wykazały na przykład, że klarytromycyna obniża ilość białek stanowiących macierz biofilmu i przyczynia się do ograniczenia jego rozmiarów, natomiast metronidazol i lewofloksacyna stymulują produkcję białek i zewnątrzkomórkowego DNA w macierzy, prowadząc do rozrostu biofilmu. Dr Paweł Krzyżek planuje w ramach grantu pogłębić badania nad złożonymi reakcjami adaptacyjnymi bakterii na prowadzone terapie.

– Szczepy H. pylori o różnym potencjale tworzenia biofilmu będą hodowane w warunkach stacjonarnych oraz przy wykorzystaniu zaawansowanego systemu mikroprzepływu Bioflux 1000 – tłumaczy. – Bakterie zostaną poddane presji subletalnych stężeń wybranych antybiotyków, a do oceny zmian w mikrostrukturze i reologii biofilmów wykorzystamy szeroki panel fluorescencyjnych mikrocząstek lateksowych o różnych parametrach fizykochemicznych. Interakcja na osi antybiotyki-biofilm-mikrocząstki pozwoli ocenić, jak leki wpływają na biochemię i przepuszczalność biofilmu H. pylori. Całość zostanie zarejestrowana przyżyciowo dzięki mikroskopii fluorescencyjnej i specjalistycznym oprogramowaniom do analiz zjawisk biologicznych.

Zaawansowane techniki badawcze zwiększą stan wiedzy na temat zmian w mikrostrukturze i właściwościach biofilmu Helicobacter pylori w odpowiedzi na podprogowe stężenia antybiotyków, co może pomóc stworzyć skuteczne terapie zakażeń wywołanych przez bakterię.