PAN Olsztyn

• Wykazanie wpływu cytokin (czynnika martwicy nowotworu – TNF oraz interleukin- IL) w regulacji funkcji jajnika i macicy zwierząt gospodarskich (krowa, koń) i towarzyszących człowiekowi (kot) podczas cyklu jajnikowego i wczesnej ciąży.

• TNF w zależności od dawki i fazy cyklu jajnikowego moduluje produkcje i wydzielanie PGF_2α i PGE₂: w niskich stężeniach TNF jest czynnikiem luteolitycznym, zaś jego wysokie dawki wzmagają aktywność ciałka żółtego (CL) i powodują wydłużenie cyklu płciowego. Określono wpływ TNF na ekspresję syntaz prostaglandyn w błonie śluzowej macicy. Wydzielanie PGF_2α przez TNF jest hamowane przez sygnał płodowy – interferon co może stanowić jeden z mechanizmów matczynego rozpoznania ciąży. W odróżnieniu od TNF, IL-1α pełni przede wszystkim funkcje luteotropowe, wspólnie z sygnałem płodowym - IFN_τ stymuluje wydzielanie luteotropowej PGE₂ we wczesnym okresie ciąży, co może warunkować właściwy rozwój i funkcje wydzielnicze CL oraz może determinować wczesny rozwój i implantację zarodka oraz prawidłowy przebieg ciąży.

• Wykazanie syntezy kwasu lizofosfatydowego (LPA) w macicy i ciałku żółtym oraz obecności receptorów LPA1, LPA2, LPA3 i LPA4 zarówno w czasie przebiegu cyklu rujowego jak i wczesnej ciąży w macicy krowy. Kwas lizofosfatydowy moduluje syntezę progesteronu i PG podczas fazy lutealnej cyklu jajnikowego u krowy oraz stymuluje syntezę PGE₂ i żywotność komórek tkanki łącznej. Można więc sądzić że LPA odgrywa kluczową rolę w modulacji czynności macicy krowy.

• Wykazanie, że glikokortykosteroidy (GC) mogą pełnić role lokalnych modulatorów funkcji wydzielniczej macicy u krowy: opisano ekspresję, lokalizację i zależną od fazy cyklu i ciąży aktywności enzymów odpowiedzialnych za konwersje GC - 11β-HSD (typ 1 i 2) oraz receptorów (GC-R) w śluzówce macicy krowy. Interferon τ (INFτ - sygnał płodowy i kluczowy mediator tzw.  matczynego rozpoznania ciąży), aktywuje przemiany enzymatyczne glikokortykoidów (produkcję kortyzolu) w komórkach śluzówki macicy krowy, stymuluje ekspresje i aktywność enzymatyczną 11β-HSD-1 oraz wzmaga ekspresję GC-R. Podczas cyklu jajnikowego GC, w tym kortyzol, hamuje stymulowaną cytokinami (TNFα) syntezę luteolitycznej PGF_2α w komórkach śluzówki macicy krowy. We wczesnej ciąży kortyzol wzmaga stymulowane IFNτ wydzielanie PGE₂. Glikokortykosteroidy, dzięki właściwościom luteotropowych, antyluteolitycznym oraz przeciwzapalnym, mogą odgrywać rolę mediatorów/modulatorów działania sygnału zarodkowego (IFN-τ) w macicy krowy, podtrzymując funkcje ciałka żółtego i warunkować rozwój wczesnej ciąży.

• Wykazanie zróżnicowanej ekspresji cytokin i ich receptorów (w tym TNF i TNFR1) w macicy klaczy i kotki, w zależności od fazy cyklu rujowego. TNF w zależności od fazy cyklu wpływa na wydzielanie prostaglandyn w macicy kotki: w estrus zwiększa wydzielanie PGF_2α, w diestrus zwiększa wydzielanie  PGE₂, natomiast w interestrus nie wpływa na uwalnianie prostaglandyn.

• Opracowanie profilu wydzielniczego komórek nabłonkowych i łącznotkankowych błony śluzowej macicy kotki: komórki nabłonkowe są predylekcyjnym miejscem wydzielania PGF_2α, natomiast komórki łącznotkankowe odpowiadają za produkcję PGE₂. Wykazanie, że wpływ steroidów jajnikowych na uwalnianie prostaglandyn z komórek endometrium ograniczony jest do komórek nabłonkowych w macicy kotki. Wzrost uwalniania prostaglandyn pod wpływem steroidów nie odbywa się poprzez zmiany w ekspresji PTGS2.

• Opisanie komórkowych, enzymatycznych i  molekularnych mechanizmów wpływu prostaglandyn (PG), oksytocyny i progesteronu w regulacji funkcji wydzielniczych ciałka żółtego (CL) klaczy. Stwierdzono, iż  progesteron i oksytocyna stymulują wydzielanie PGE₂ przez komórki steroidogenne, oraz zwiększają ich żywotność i proliferację. PGE₂ jest silnie działającym czynnikiem luteotropowym, stymulującym wydzielanie progesteronu w CL klaczy.

• Określenie roli tlenku azotu (NO) w regulacji funkcji ciałka żółtego (CL) w czasie cyklu jajnikowego i we wczesnej ciąży u zwierząt gospodarskich (krowa, koń). Zlokalizowano zależną od fazy cyklu ekspresję enzymów syntetyzujących NO w CL krowy i konia. Wykazano, że NO stymuluje uwalnianie prostaglandyn, hamuje syntezę progesteronu oraz aktywuje apoptozę komórek CL. Głównym auto/parakrynnym pośrednikiem działania macicznej PGF_2α i cytokin podczas luteolizy jest NO. Zahamowanie syntezy NO w narządzie rodnym powstrzymuje luteolizę indukowaną PGF_2α.

• Opisanie molekularnego mechanizmu apoptozy komórek CL krowy i klaczy, indukowanej cytokinami z nadrodziny TNF (TNF i FasL) Wykazanie, że podstawowym czynnikiem zapobiegającym indukowanej cytokinami apoptozie komórek CL jest progesteron.

• Wykazanie roli leukotrienów (LT) 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 krowy podczas cyklu jajnikowego i we wczesnej ciąży u krowy. Stymulują ponadto wydzielanie progesteron, 17β-estradiol i PGF_2α w komórkach ziarnistych pęcherzyków jajnikowych.

• 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. Wykazano, że w zapalnie zmienionej macicy świń i krowy zmienia się wydzielanie PGE₂ i PGF_2α i innych metabolitów kwasy arachidonowego (leukotrienów- LT) oraz ekspresja i/lub komórkowa lokalizacja enzymów uczestniczących w metabolizmie kwasu arachidonowego, tj. syntazy PG/H-2 (PTGS-2, cyklooksygenazy-2), syntazy PGE₂, syntazy PGF_2α oraz lipooksygenazy-5. Wykazano także, że w zależności od stopnia nasilenia zmian w wydzielaniu i wzajemnym stosunku odpowiednich PG i LT zależna jest funkcja jajników. Procesy zapalne błony śluzowej macicy i jajników wywołane bakteriami związane są ze wzrostem produkcji NO w tych narządach, który jest uzależniony od stopnia nasilenia zmian zapalnych. Wskazuje to na udział NO w przebiegu procesów zapalnych narządów zwierząt gospodarskich (świnia i krowa).

• PGF_2α i PGE₂ wpływają na aktywność skurczową zapalnie zmienionej macicy świń. Stwierdzono, że PGE₂ działając poprzez receptory EP2 i EP4 przyczynia się do osłabienia siły i częstotliwości skurczów zapalnie zmienionej macicy oraz, że PGF_2α wpływa na aktywność skurczową miometrium działając nie tylko za pośrednictwem swoich receptorów, ale również poprzez receptory dla PGE₂.

• 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. Co więcej, wzrost gęstości noradrenergicznych włókien nerwowych w torbielowato zmienionych jajnikach świń związany jest ze wzrostem ekspresji czynnika wzrostu nerwów. Określono także, że w przeciwieństwie do włókien noradrenergicznych w torbielowatych jajnikach zmniejszeniu ulega gęstość włókien cholinergicznych.

• Wykazanie, że czynnik martwicy nowotworu-α, interleukina-1α, tlenek azotu i endotoksyna bakteryjna (LPS) stymulują wydzielanie PG i LT w komórkach nabłonkowych zatoki mlekonośnej wymienia krowy in vitro, modulując ekspresję podstawowych enzymów szlaku przemian kwasu arachidonowego (syntazy PGH/G – PTGS-2, syntazy PGF_2α – AKR1B5, syntazy PGE₂ – PGES oraz lipooksygenazy 5-LO). Glikokortykosteroidy zaś są elementem lokalnego systemu przeciwzapalnego w wymieniu krowy: kortyzol jest produkowany lokalnie w komórkach nabłonkowych wymienia (obecność 11β-HSD1) i hamuje stymulowane cytokinami wydzielani PG. Opisano enzymatyczne, receptorowe mechanizmy działania cytokin i kortyzolu w komórkach nabłonkowych zatoki mlekonośnej.

• Określenie wpływu aktywnych metabolitów izoflawonów (fitoestrogenów) na funkcje rozrodcze krowy. Wykazano, że śruta sojowa stanowi źródło biologicznie aktywnych związków estrogenowych. Izoflawony i ich metabolity zaburzają wydzielanie P4 w CL, preferencyjnie stymulują uwalnianie PGF_2α poprzez aktywację ekspresji syntazy PGF w komórkach nabłonkowych śluzówki macicy, co może być przyczyną obniżonej płodności krów, w tym wczesnego zamierania zarodków. Określono również wewnątrzkomórkowe i molekularne mechanizmy działania izoflawonów w komórkach śluzówki macicy i komórkach steroidogennych CL. Wykazano istotne różnice w wewnątrzkomórkowym mechanizmie działania endogennych estrogenów i fitoestrogenów. Potwierdzono jedynie genomowy, zależny od jądrowych receptorów estrogenowych, mechanizm działania metabolitów izoflawonów w układzie rodnym krowy (CL, macica).

• Wykazanie, że manipulacje hormonalne - synchronizacja rui, w zależności od metody i rodzaju stosowanego preparatu (szczególnie analogów PGF_2α), może obniżać wrażliwość CL na endogenne czynniki luteotropowe. Może to być przyczyną niedomogi lutealnej, a obniżone wydzielanie progesteronu w CL krów po hormonalnej ingerencji, może być przyczyną niedostatecznej osłony rozwijającego się zarodka przez produkty CL w pierwszym, krytycznym okresie ciąży.

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

Schemat 2. Hipotetyczny model interakcji pomiędzy komórkami immunologicznymi, śródbłonka
i steroidogennymi podczas regresji ciałka żółtego krowy [Skarżyński i in. 2005 Dom Animal Endocinol 29: 340-346].