Biomarkeri oštećenja genoma stanice u ekogenetičkim istraživanjima

Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa RH (2002.-2006.)

Voditelj: Verica Garaj Vrhovac

Voditeljica projekta: doc. dr. sc. Verica Garaj-Vrhovac, dipl. ing. biol.

SAŽETAK
Primarna oštećenja DNA i spontane mutacije izazvane u genomu stanica pod utjecajem mutagena i karcinogena biomarkeri su genotoksičnog stresa. Dodatno su genetičko opterećenje, povećavaju rizik i utječu na razvoj malignih bolesti.

Rezultati ekogenetičkih i molekularno-bioloških metoda omogućuju procjenugenetičkog rizika te primjenu mjera za kontrolu i prevenciju. Genetička predispozicija za nastanak malignih bolesti uključuje nestabilnost genoma. Strukturne kromosomske reorganizacije doprinose nastanku karcinoma.

Unutarstanična ciljna mjesta ili ciljno tkivo na koje pojedini mutageni i/ili karcinogeni djeluju često su nedostupni pa se biomarkeri genetičkog oštećenja primjenjuju testovi na surogatnim stanicama ili tkivima. Ciljevi istraživanja projekta usmjerit će se na primjenu i unapređenje molekularno-bioloških tehnika specifičnih i za detekciju oštećenja genoma izazvanih karcinogenima i mutagenima u uvjetima in vitro i in vivo i razvoj novih tehnika za utvrđivanje ranih biomarkera malignih bolesti.

U eksperimentalnim uvjetima na animalnim i humanim modelima proučit će se mehanizmi indukcije biomarkera. Biomarkeri koji ukazuju na interne doze mutagena omogućuju detekciju interindividualnih razlika u mehanizmima popravka DNA povezanih s povećanom osjetljivosti i rizikom od malignih bolesti. Radi bolje ekstrapolacije izloženosti mutagenima i utvrđivanja individualnog rizika prema karcinomima istražit će se podskupine jedinki unutar populacije s genetičkim opterećenjem i preosjetljivosti.

Proučit će se potencijalni genetički markeri i nova tehnološka unapređenja za brzu procjenu staničnog odgovora na kemo i radioterapiju. Procijenit će se vrijednosti biomarkera značajnih za unapređenje pretkliničkih i kliničkih istraživanja te usporediti sinergistički učinci pojedinih mutagena i antimutagena koji se odražavaju na biomarkerima.

022-0222411-2408 Učinci toksičnih i esencijalnih metala na reprodukcijsko zdravlje muškaraca

MINISTARSTVO ZNANOSTI, OBRAZOVANJA I ŠPORTA RH (2007.-2014.)
Voditelj: Spomenka Telišman (do 31.12.2007.), Alica Pizent (od 1.1.2008.)

SAŽETAK
Nedavni podaci pokazuju pogoršanje reprodukcijskog zdravlja muškaraca u mnogim zemljama, osobito smanjenje broja spermija te porast prevalencije karcinoma prostate, ali i velike razlike među zemljama. Uzrok tih pojava nije poznat, premda je pretpostavljena kompleksna uloga čimbenika okoliša i čovjekova načina života. Olovo (Pb) i kadmij (Cd) su vrlo toksični, široko rasprostranjeni u čovjekovu okolišu i nakupljaju se u čovjekovu tijelu tijekom života. Pored direktne toksičnosti, mogu poremetiti metabolizam esencijalnih metala i smanjiti njihovu koncentraciju u tijelu, pridonose oksidativnom stresu (povezanom u patogenezi muške neplodnosti) i inhibiraju popravak DNA. Bakar (Cu), cink (Zn) i selenij (Se) su esencijalni elementi i nužni su za optimalnu aktivnost mnogih enzima, uključujući antioksidativne enzime superoksid-dismutazu (SOD) i glutation-peroksidazu (GPx) koji štite od oksidativnog stresa. Osobito Zn i Se su važni za mušku reprodukcijsku funkciju i mogu smanjiti toksičnost Pb i Cd. Varikokela spada među najvažnije uzroke muške neplodnosti, premda mehanizam kojim ostvaruje štetna djelovanja nije dovoljno poznat. Nedavni podaci upućuju na povezanost varikokele s porastom Cd i sniženjem Zn, te s promjenama aktivnosti antioksidativnih enzima u muškaraca. Karcinom prostate četvrti je po učestalosti raznovrsnih karcinoma u muškaraca diljem svijeta, a prvi je po učestalosti u muškaraca u SAD ali i u Hrvatskoj. Nedavni podaci pokazuju zaštitnu ulogu relativno visokih koncentracija Se u serumu protiv rizika od karcinoma prostate, te da kronična izloženost Pb i Cd može sniziti Zn i uzrokovati poremećaj sekretorne funkcije ili oštećenje prostate u muškaraca. Cilj ovog istraživanja je odrediti međusobnu povezanost između koncentracija Pb i Cd u krvi, Cu, Zn i Se u serumu, aktivnosti SOD i GPx u krvi, te dobi, navike pušenja i konzumiranja alkohola u odnosu na klinički utvrđeno stanje i intenzitet varikokele, kao i oštećenja prostate, u muškaraca bez profesionalne izloženosti metalima. Svrha je pribaviti relevantne podatke s obzirom na etiologiju, moguću terapiju i prevenciju pogoršanja reprodukcijskog zdravlja muškaraca, kao i procijeniti doprinos specifičnih čimbenika čovjekova okoliša i načina života. Ovo istraživanje je važno imajući u vidu znatno nižu prosječnu koncentraciju Se u serumu, te donekle višu koncentraciju Pb i Cd u krvi, opće populacije u Hrvatskoj u usporedbi s mnogim drugim zemljama.

Biomedicinski učinci radiofrekventnog mikrovalnog zračenja

Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa RH (2002.-2006.)

Voditelj: Ivančica Trošić

SAŽETAK
Korištenje emitera elektromagnetska zračenja širi se u industriji, medicini, prometu i kućanstvu. Opća izloženost radiofrekventnom mikrovalnom zračenju prijeti iz elektroenergetskih i RTV mreža, radarskih, telekomunikacijskih, medicinskih, kućanskih uređaja. Mehanizam djelovanja neionizirajućeg zračenja na biološki sustav nije poznat. Cjelovit uvid u učinke zračenja moguće je dobiti ozračivanjem životinja, a mehanizam djelovanja na kulturi stanica. Rezultati dosadašnjeg istraživanja ukazuju da mikrovalovi (RF/MW) u određenim vremenskim intervalima, u štakora imaju učinak na perifernu krv, padom broja limfocita i porastom broja eritrocita, na koštanu srž inhibicijom limfocitopoeze, a u plućima stimuliraju mukocilijarni klirens čestica uz pojavu višejezgrenih fagocita. Nastaviti će se s proučavanjem staničnog i unutarstaničnog odgovora u pokusnih životinja i kulturi stanica, obzirom na primljenu dozu i vrijeme izloženosti odabranim fizikalnim noksama. Istraživati će se biomarkeri netermalnih učinaka neionizirajućeg zračenja, praćenjem genezom i funkcijom povezanih parametara na staničnoj razini u nekoliko bioloških sustava; koštanoj srži, perifernoj krvi te slobodnim stanicama pluća i trbušne šupljine. Pratit će se proliferacija, diferencijacija i sazrijevanje stanica koštane srži i mogući odraz na perifernu cirkulaciju i ostale sustave. Pretpostavlja se učinak RF/MW zračenja na sintezu melatonina, regulatora hematopoeze i imunološkog odgovora, pa će se pratiti lučenje njegovog metabolita u noćnom urinu tretiranih štakora. Ispitat će se učinak djelovanja RF/MW zračenja na rezistenciju membrane eritrocita štakora te na pojavu mogućeg oštećenja kromosoma i/ili diobenog aparata. Učinak na unutarstaničnoj razini procijenit će se obilježavanjem citoskeleta, posebice tubulina. Statističkom obradom rezultata dobit će se uvid u biološke učinke neionizirajućeg zračenja in vivo, i mehanizam njegovog djelovanja in vitro.

022-0222411-2409 Utjecaj čimbenika iz općeg i radnog okoliša na mišićno-koštani sustav

MINISTARSTVO ZNANOSTI, OBRAZOVANJA I ŠPORTA RH (2007.-2014.)

Voditelj: Selma Cvijetić Avdagić

SAŽETAK
Ključne polazišne spoznaje:Bolesti i tegobe mišićno-koštanog sustava imaju veliku učestalost i u težim oblicima mogu uzrokovati invalidnost i smanjenu radnu sposobnost, zbog čega su u mnogim zemljama prvi uzrok izostanaka s posla. Najčešće mišićno-koštane bolesti dijelom su uzrokovane ili pogoršane ergonomskim obilježjima radnog mjesta, a sve je više pokazatelja da i psihosocijalni faktori imaju značajnu ulogu u njihovu nastanku i razvoju. Ciljevi i hipoteza:u istraživanju će se odrediti učestalost čestih mišićno-koštanih bolesti u našoj radno-aktivnoj populaciji: degenerativnih i upalnih zglobnih bolesti, križobolje, izvanzglobnog reumatizma te osteoporoze i pokazati njihova povezanost s okolišnim, prije svega radno-uvjetovanim te psiho-socijalnim čimbenicima. Također će se odrediti udio okolišnih faktora u nastanku vršne koštane mase u našoj populaciji. Očekivani rezultati:Prikupljanje saznanja o rasprostranjenosti čestih mišićno-koštanih tegoba i bolesti u radno aktivnoj populaciji u Hrvatskoj. Određivanje moguće uloge rizičnih čimbenika na razvoj mišićno-koštanih tegoba i bolesti: a)osobnih fizičkih i psiholoških značajki i sposobnosti suočavanja sa stresom; b) biomehaničkog opterećenja i ergonomskih obilježja radnog mjesta; c) načina i kakvoće života, navika i ponašanja. Rezultati istraživanja će pokazati i referentne vrijednosti i rizične faktore vršne koštane mase za našu mlađu populaciju. Način provjere rezultata:Funkcionalni status i onesposobljenost bolesnika te psihologijska procjena koja će se izvršiti standardiziranim testovima i upitnicima. Dijagnoza mišićno-koštanih tegoba i bolesti, kao i procjena vršne koštane mase odredit će se objektivnim dijagnostičkim metodama: ultrazvuk, denzitometrija kosti i u slučaju liječničke indikacije radiološkom pretagom. Primjenom biostatističkih metoda utvrdit će se relativni utjecaj niza radnih uvjeta i osobina radnika s mišićno-koštanim bolestima. Važnost predloženog istraživanja:Rezultati istraživanja omogućili bi oblikovanje ergonomskih i organizacijskih poboljšanja na radnom mjestu i u radnoj okolini, čime bi se nastojao smanjiti utjecaj štetnih čimbenika na mišićno-koštane tegobe i posljedični izostanci s posla. Podaci o vršnoj koštanoj masi i njezinim rizičnim čimbenicima u našoj populaciji omogućili bi procjenu razlike dobivenih rezultata u odnosu na stanovništvo drugih zemalja i omogućili točniju procjenu i dijagnozu osteopenije i osteoporoze za naše stanovništvo.

Biomedicinsko istraživanje reprodukcije i razvoja

Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa RH (2002.-2006.)

Kolaborativni projekt pri Medicinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu

Koordinator: Davor Ježek, Medicinski fakultet
Voditelji istraživanja u Institutu: Martina Piasek i Aleksandra Fučić (2003.-2004.)

022-0222411-2410 Alergotoksični učinci čimbenika općeg i radnog okoliša

MINISTARSTVO ZNANOSTI, OBRAZOVANJA I ŠPORTA RH (2007.-2014.)

Voditelj: Jelena Macan

SAŽETAK
Ključne i polazišne spoznaje: Alergotoksikološka istraživanja uključuju istovremena ispitivanja polutanata u okolišu i pojave alergijskih reakcija u ljudi.Makroklimatske i mikroklimatske promjene, razvitak industrijskih tehnologija i moderni način života uvjetuju promjene u izvoru alergena i onečišćenja u općem i radnom okolišu.Naša dosadašnja istraživanja pokazala su da je populacija mediteranske regije u Hrvatskoj izložena značajno višim razinama alergena grinja nego u kontinentalnoj regiji, što ne prati proporcionalna razlika u broju senzibiliziranih osoba. Ciljevi i hipoteza: Cilj istraživanja je utvrditi regionalno specifične rizične čimbenike okoliša i načina života, te identificirati nove rizične čimbenike i njihove interakcije za nastanak senzibilizacije u odrasloj populaciji kontinentalne i mediteranske regije u Hrvatskoj. Pretpostavka je da čimbenici okoliša (alergeni, polutanti, endotoksin) kao i način života (prehrana, stanovanje, zanimanje, socio-ekonomski status, kulturološka obilježja, parazitoze, stres) uvjetuju razlike u učestalosti pokazatelja senzibilizacije (kožna reaktivnost, IgE protutijela) i alergijskih bolesti dišnog sustava i kože između odrasle populacije kontinentalne i mediteranske regije. U istoj regiji rizik za nastanak senzibilizacije na grinje veći je u osoba izloženih grinjama u općim i profesionalnim uvjetima u odnosu na osobe izložene grinjama samo u općim uvjetima.

  • Očekivani rezultati: Utvrdit će se utjecaj okolišnih čimbenika na nastanak alergijskih poremećaja u odrasloj populaciji kontinentalne i mediteranske regije u Hrvatskoj. Razjasnit će se ranije utvrđene razlike u učestalosti senzibilizacije na alergene grinja između odrasle populacije dvije regije. Procijenit će se značaj senzibilizacije na opće alergene u nastanku profesionalno uvjetovanih alergijskih poremećaja.
  • Način provjere rezultata: Podaci i biološki uzorci sakupljat će se i analizirati standardiziranim i validiranim postupcima i metodama koje omogućuju provjeru rezultata.
  • Važnost istraživanja: Istraživanje doprinosi razjašnjenju etiopatogeneze općih i profesionalnih alergijskih poremećaja. Rezultati se mogu primijeniti u planiranju i provođenju interventnih studija, preventivnih javnozdravstvenih akcija, te poboljšanju dijagnostičkih i terapijskih postupaka. Suradnjom s industrijskom djelatnošću, rezultati istraživanja primijenit će se u kreiranju tehnoloških procesa i proizvoda sigurnijih sa zdravstvenog aspekta.

Citogenetski biomarkeri učinka fizikalnih i kemijskih agensa

Ministarstvo znanosti, obrazovanja i športa RH (2002.-2006.)

Voditelj: Aleksandra Fučić

SAŽETAK
Cilj predloženog projekta je procjena stabilnosti citogenetskih biomarkera nakon dugogodišnje izloženosti niskim dozama fizikalnih i kemijskih agensa, proučavanje interindividualne razlike u odgovoru na karcinogene, a posebno kod organizama u razvoju. Istraživat će se značaj aneugena na stupanj oštećenja stanice.

U međunarodnoj suradnji radit će se na standardizaciji mikronukleus tehnike i procjeni potencijalne veze između pojave karcinoma i povišenih frekvencija kromosomskiha aberacija i mikronukleusa. Očekuje se da će rezultati studije pridonjeti razumijevanju značajnosti citogenetskih biomarkera u procjeni rizika čovjeka nakon izlaganja karcinogenima te će se odabrati biomarkeri pogodni za biomonitoring djece.

Koristit će se metoda kromosomskih aberacija, izmjene sestrinskih kromatida, fluorescentna in situ hibridizacija, in vivo i in vitro mikronukeus tehnika i metoda komete. Rezultati projekti su od velikog značaja za procjenu zdravstvenog rizika razvoja karcinoma kod odraslih i djece, za standardizaciju metodologije te za upravna tijela prilikom izrade regulative dopustivih emisija karcinogena u okoliš.

022-0222411-2659 Problem pospanosti: sociokulturalni, bihevioralni i psihofiziološki aspekti

MINISTARSTVO ZNANOSTI, OBRAZOVANJA I ŠPORTA RH (2007.-2014.)

Voditelj: Biserka Radošević Vidaček

SAŽETAK
Ključne polazišne spoznaje:
Nametnuti i izabrani rasporedi aktivnosti i načina života u suvremenom 24-satnom društvu često dovode do restrikcije spavanja i povećane dnevne pospanosti. Problem dnevne pospanosti izražen je kod adolescenata u velikom broju zemalja zbog ranog jutarnjeg početka nastave. Naime, potreba za spavanjem kod adolescenata nije smanjena u usporedbi s mlađom školskom djecom. Istovremeno su zbog socijalnih i bioloških promjena u razdoblju adolescencije izražene preferencije kasnijeg odlaska na spavanje i kasnijeg buđenja. Stoga rani jutarnji početak nastave ograničava trajanje spavanja adolescenata i povećava razinu njihove dnevne pospanosti. Prekomjerna dnevna pospanost povezana je s lošijim uspjehom u školi, depresivnim raspoloženjima, većim rizikom nesreća te predstavlja ozbiljan javnozdravstveni problem. Za razliku od većine adolescenata u svijetu velik broj hrvatskih adolescenata pohađa nastavu u dvije smjene, jedan tjedan ujutro a drugi poslijepodne, što rjeđe dovodi do nedovoljnog spavanja i nesklada između ostvarenog i preferiranog rasporeda spavanja.
Ciljevi:
Ovim projektom žele se ispitati mogućnosti ostvarivanja zdravog spavanja i uspješnog dnevnog funkcioniranja u dva različita sustava nastave na način da se: 1) usporede karakteristike spavanja i pokazatelji dnevnog funkcioniranja između jutarnje i poslijepodnevne smjene u dvosmjenskom sustavu nastave; 2) usporedi ostvarivanje potrebnog spavanja, neregularnost rasporeda i trajanja spavanja i njihova povezanost s pokazateljima pospanosti i dnevnog funkcioniranja u dvosmjenskom i jednosmjenskom sustavu nastave; 3) ispita uloga dodatnog dnevnog spavanja u nadoknadi duga na spavanju; 4) ispitaju razlike u karakteristikama spavanja i dnevnog funkcioniranja adolescenata u kontinentalnom i obalnom dijelu Hrvatske.
Očekivani rezultati:
Ovaj će projekt utvrditi prednosti i nedostatke dvosmjenskog i jednosmjenskog sustava nastave u odnosu na karakteristike spavanja i dnevno funkcioniranje adolescenata te identificirati razvojne, psihološke, bihevioralne i situacijske čimbenike povezane s problemom pospanosti u specifičnom sociokulturalnom okruženju hrvatskog društva.
Važnost:
Bolje razumijevanje odnosa između vremenske organizacije nastave i problema pospanosti u razdoblju adolescencije može doprinijeti izradi učinkovitijih programa primarne prevencije problema pospanosti i poboljšanju sigurnosti i zdravlja adolescenata.

022-0222412-2403 Oligoelementi u biološkim matricama i kontrola kvalitete multielementnih profila

MINISTARSTVO ZNANOSTI, OBRAZOVANJA I ŠPORTA RH (2007.-2010.)
samostalni projekt MZOŠ-a izvan programa do konca 2010. godine

Voditelj: Nikola Ivičić

SAŽETAK
Uspješnost analize elemenata u tragovima (ET) u različitim biološkim matricama, poput kose, krvi, noktiju i tkiva, neodvojna je od njihova prethodna razlaganja (destrukcije). Problem je u tomu što se pri standardnim radnim uvjetima to razlaganje ne može u cijelosti ostvariti pri temperaturama nižim od 600 C, dok se velik broj elemenata od metaboličkog značaja gubi poćam već od 400 C. Teškoće u određivanju joda, selena, žive i sumpora zaseban su problem. Svaka je razgradnja bioloških matrica za potrebe kvantitativnog kemijskog određivanja ET zaseban problem, osobito kada se radi o kemijskoj analizi multielementnih profila (MP). Stoga je za kvalitetnu analizu ET obvezno da se biološke matrice razgrađuju različitim postupcima, a dobiveni rezultati analiza provjeravaju prema standardnim uzorcima i usporđuju različitim mjernim postupcima. To se u našim istraživanjima odnosi na uspporedbu rezultata analize između (1) diferencijalna pulsna voltametrija anodnog otapanja (DPASV), (2) elektrotermalna atomska apsorpcijska spektrometrija (ET-AAS), i (3) induktivno izazvana atomska emisijska spektrometrija s izvorom plazme (ICP-MS). Sve tri metode imaju svoje prednosti i nedostatke: DPASV je vrlo precizna ali spora i kritično ovisna o sastavu pufera; ET-AAS ovisi o prethodnom cjelovitom razaranju biološke matrice i treba zasebnu lampu za svaki element; dok je ICP-MS danas metoda izbora, pa suradujemo s ustanovama u inozemstvu (CBM. Moscow, Russia). U prethodnim smo istraživanjima dokazali točnost analize molibdena u ljudskoj krvi usporedbom sve tri navedene metode. Naša je radna hipoteza da će se patološke promjene u MP kose, krvi i odabranih tkiva odraziti upravo na koncentracije rijetko zastupljenih elemenata slabo poznate metaboličke funkcije u čovjekovom organizmu. Stoga u IMI predviđamo uvođenje metoda za određivanje koncentracije lantana (La), molibdena (Mo), skandija (Sc), i kositra (Sn) uz one već uvedene za olovo (Pb), kadmij (Cd), cink (Zn) i bakar (Cu) prikupljenim u ostala dva Projekta ovoga Programa. Kompletni MP radili bi se u suradnji s CBM, Moscow, Russia, a živa posebno u suradnji s EERC, Grand Forks, ND, USA. U potonjima surađujemo u svezi s NIIH, USA sponozoriranih istraživanja u kojima je idioritmički eksperimentalni model primijenjen za procjenu toksičnosti žive u kontinuiranim i akcidentnim uvjetima ekspozicije tomu metalu. Rezultati dobiveni DAPSV analizom usporedit će se u uzajamnoj kontroli kvalitete s onima dobivenim pomoću ET-AAS i ICP-MS.