Badaczka z UWM badała wpływ mikroplastiku na nadnercza świń

Prowadzone w Danii badania były częścią projektu prowadzonego pod kierunkiem prof. Iwony Bogackiej (dziekan Wydziału Biologii i Biotechnologii) pt. „Wpływ mikroplastiku na funkcje osi hormonalnych HPG i HPA u niedojrzałych loszek – badania in vivo”. Dr Kurzyńska swoją pracę podczas stażu realizowała w zespole prof. Adeliny Rogowskiej-Wrzesinskiej.

– Założeniem projektu jest zweryfikowanie wpływu mikroplastiku PET, czyli tego, który pojawia się w środowisku w wyniku degradacji m.in. butelek na wodę, na oś podwzgórze-przysadka-nadnercza i podwzgórze-przysadka-jajniki. Rozpatrujemy wpływ mikroplastiku na funkcje rozrodcze, ale też na mechanizmy związane ze stresem – opowiada dr Aleksandra Kurzyńska.

Naukowczyni dodaje, że początkiem badania przez pracowników WBiB wpływu mikroplastiku na organizm była współpraca z prof. Jarosławem Całką i dr Ismeną Gałęcką z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej.

–  W ramach projektu prof. Bogackiej mamy dwie ścieżki związane z regulacją funkcji w organizmie. Podczas stażu, który odbyłam w Danii, realizowałam część projektu. Przeprowadziłam analizę proteomiczną w korze nadnerczy u świń, które wcześniej otrzymywały określoną dawkę mikroplastiku w kapsułkach – wyjaśnia dr Kurzyńska. – Jak do naszego organizmu dostaje się jakiś czynnik, na który nasz organizm reaguje, to zachodzą w organizmie różne zmiany. Pierwsze są na poziomie transkryptu, czyli nasz genom w pewien sposób odpowiada i inicjuje reakcje organizmu w postaci produkcji białek. Kiedy pojawiają się białka, możemy zobaczyć funkcjonalną odpowiedź organizmu. Analiza proteomiczna polega na tym, że obserwujemy to, co zostało wyprodukowane w odpowiedzi na mikroplastik.

Analiza białek

Dr Aleksandra Kurzyńska w swojej analizie wykorzystywała metodę LC-MS/MS. Naukowczyni pracowała na urządzeniu Thermo Fisher Scientific Orbitrap Astral, które na zasadzie chromatografii cieczowej, która rozdziela próbki, a konkretnie białka pocięte wcześniej na peptydy, a następnie podaje do spektrometru mas. Specjalny algorytm przeprowadza identyfikację peptydów i przypisuje do poszczególnych białek.

–  Nie rozważaliśmy, czy się zmieniło 1, 2 czy 10 wskazanych przez nas białek, tylko sprawdzaliśmy wszystkie, jakie mogły się pojawić. Pierwszą część analizy przeprowadza się w odpowiednim oprogramowaniu analizatora Thermo Fisher – dodaje badaczka. – Druga cześć mojej pracy podczas stażu polegała na tym, że wyniki musiałam przenalizować bioinformatycznie, czyli użyć narzędzi OmicsQ oraz nauczyć się pracy w programie R, aby z tej ogromnej ilości danych, bo to było kilka tysięcy białek, które zostały wytypowane, wskazać procesy biologiczne, jakie mogły zajść w obecności mikroplastiku PET. Bazowałam na genomie i proteomie świńskim.

Badaczka wyjaśnia, że praktyka, którą odbyła w Danii, pozwoliła jej na wykorzystywanie narzędzi bioinformatycznych stworzonych przez duński zespół, aby wykonać grupowanie białek pod procesy fizjologiczne i przeprowadzić analizy statystyczne, by ostatecznie stwierdzić czy zmiany w organizmie są istotne z punktu widzenia biologii.

Współpraca z duńskimi uczelniami

–  Moja przygoda z Danią rozpoczęła się, kiedy pojechałam tam pierwszy raz na staż do zespołu, który zajmuje się tworzeniem systemu do hodowli komórek w 3D. Pobieraliśmy komórki z organizmu i pracowaliśmy w laboratorium na strukturze trójwymiarowej. Opracowali oni system hodowli w mikrograwitacji w specjalnych bioreaktorach, a mnie się ta technologia bardzo spodobała. Wróciłam do nich na miesięczny staż nauki i pracy z tym systemem. Poznałam wtedy zespół z Odense, do którego pojechałam teraz – opowiada dr Kurzyńska.

Staż trwał miesiąc. Praca w laboratorium to był pierwszy tydzień stażu, a trzy pozostałe tygodnie badaczka pracowała przede wszystkim z narzędziami bioinformatycznymi.

–  Miałam na bieżąco kontakt z osobami, które stworzyły te oprogramowania i mogłam zapytać o wiele rzeczy. Uczestniczyłam w badaniach i patrzyłam na sposób pracy z materiałem biologicznym pod kątem innych analiz. System LC-MS/MS, z którym pracowałam, umożliwiał m.in. pracę na specjalnych kapilarach, które podawały próbkę do maszyny. Ten system był dla mnie czymś nowym – tłumaczy.

Wstępne wyniki badań

Ten konkretnie projekt już dobiega końca. Po analizie całego proteomu wytypowane zostały procesy, które są najbardziej istotne pod kątem badanej tkanki. Ponieważ mikroplastik był podawany w konkretnych dawkach w kapsułkach, warunki były kontrolowane.

– Jeżeli zajrzymy do najnowszych badań dotyczących wpływu mikroplastiku, to bardzo często wiodące zmiany dotyczą stresu oksydacyjnego i odpowiedzi immunologicznej. Natomiast to, co widzimy w wynikach badań naszego zespołu, to również kwestia reorganizacji struktury komórki i zaburzenia w syntezie białek. Tkanki, które analizowaliśmy, są tkankami endokrynnymi, czyli wydzielają hormony. Pobieraliśmy do badań krew od zwierząt, które otrzymywały mikroplastik i sprawdzaliśmy poziomy hormonów względem grupy kontrolnej, która dostawała puste kapsułki. Badałam nadnercza i poziom wydzielanego kortyzolu znacząco się nie zmienił, jednak na poziomie proteomu inny był sposób funkcjonowania komórek. Widzimy zmiany wskazujące na zaburzenie na poziomie produkcji białek i ich uwalniania. Ten eksperyment trwał cztery tygodnie, a więc ograniczeni byliśmy do pewnego czasu ekspozycji świń na mikroplastik PET. Co by było, gdybyśmy podawanie mikroplastiku kontynuowali? Może przy dłuższej ekspozycji poziom hormonów widocznie by się zmienił, a może doszłoby do swego rodzaju adaptacji? –   zastanawia się badaczka.

Dodaje, że część zespołu prowadzącego badania w projekcie prof. Bogackiej zajmuje się też funkcjonowaniem jajników i tam wyraźnie widać zmiany w produkcji i wydzielaniu hormonów pod wpływem mikroplastiku, zarówno na poziomie surowicy krwi jak i samych tkanek.

Dr Kurzyńska planuje dalszą współpracę z zespołem naukowym z Danii.

–  Mamy nowy projekt dotyczący badania komórek jajowodu w 3D. Traktujemy te komórki mikro i nanoplastikiem PET. Analizy proteomiczne przeprowadzimy w Danii – dodaje.

aw

fot. arch. prywatne