Fall 2020

– osiągnięcia, wyzwania i problemy nauk przyrodniczych
11 grudnia 2020 r., Lublin/online

Publication 1 (download)

Mechanizm powstawania sezonowej choroby afektywnej u ludzi.

Katarzyna Koziorowska

President English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

Dr hab. n. med. David Aebisher, prof. UR

Scientific Supervisor English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

W Polsce sezonowa depresja ( SAD – seasonal affective disorder) dotyka około 10% populacji, łącznie z dziećmi. W naszej strefie klimatycznej pojawia się najczęściej pod koniec października, a ustępuje w połowie marca. Jej obecność jest ściśle skorelowana z długością dnia świetlnego. W krajach skandynawskich procent ludzi cierpiących na to schorzenie jest dużo wyższy. Częściej jest diagnozowana u kobiet niż u mężczyzn. W 1996 roku D. A. Oren z Yale University przedstawił hipotezę o fototransdukcji drogą humoralną. Jego koncepcja zakładała, że energia światła widzialnego stymuluje produkcję neurogennego regulatora w siatkówce- tlenku węgla (CO), będącego produktem rozkładu hemu przez oksygenazę hemową aktywowaną światłem widzialnym. Tlenek węgla odpływając z obszaru oka z krwią żylną przenika do tętnicy szyjnej w obszarze splotu naczyniowego okołoprzysadkowego w mechanizmie przeciwprądowego przenikania. Po bezpośrednim dotarciu do mózgu z pominięciem krążenia ogólnego powoduje zmiany w jego aktywności. Zwiększona ilość CO powoduje relaksację i rozszerzenie naczyń tętniczych mózgu, co skutkuje zwiększonym przepływem krwi i lepszym zaopatrzeniem mózgu m.in. w tlen i glukozę.

Badania wykonane na Uniwersytecie Rzeszowskim wykazały, że w krwi pobranej z zatoki żylnej oka hybryd świni domowej i dzika poziom CO latem w ciągu dnia był ponad trzykrotnie większy niż w krwi żylnej pobranej z naczynia kontrolnego (nie przepływającej przez obszar oka) (p <0,05).

Również w krwi tętniczej z obszaru mózgu wykazano o 30-40% wyższy poziom CO niż w krwi tętniczej dopływającej do mózgu. Stymulacja siatkówki światłem widzialnym powodowała istotny wzrost poziomu CO we krwi odpływającej z oka.

Wyniki te wskazują, że światło drogą neurohumoralną może mieć istotny wpływ na powstawanie lub zanik SAD.

Publication 2 (download)

Pomiar zużycia tlenu podczas procesu fotodynamicznego mierzony za pomocą techniki kontrastowej MRI o nazwie TOLD - Tissue Oxygenation Level Dependent Contrast MRI.

Wiktoria Mytych

English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

Dr hab. n. med. David Aebisher, prof. UR

Scientific Supervisor English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

Terapia fotodynamiczna to leczenie raka, w której wykorzystuje się światło, cząsteczkę fotouczulacza (barwnika) oraz tlen do niszczenia komórek nowotworowych, poprzez wytwarzanie tlenu singletowego i innych wtórnych reaktywnych form tlenu (ROS), takich jak rodnik hydroksylowy, nadtlenek i ponadtlenek. Do tej pory nie odnotowano zastosowania obrazowania metodą rezonansu magnetycznego zależnego od poziomu utlenowania tkankowego (nazywanego techniką TOLD) do oszacowania frakcji tlenu, która reaguje
w tkance po przekształceniu w tlen singletowy (lub inny ROS) w terapii fotodynamicznej. Czas życia tlenu singletowego w tkankach jest mniejszy niż 1 mikrosekunda (ms). Tlen singletowy po wygenerowaniu szybko reaguje lub powraca do stanu podstawowego. Ponieważ TOLD MRI może być używany do pomiaru stężenia tlenu, zatem można zmierzyć udział tlenu zużytego podczas działania fotodynamicznego, które nieodwracalnie reaguje

i jest uwięziony w tkance i nie powraca do stanu podstawowego. Celem tego badania jest opracowanie metodologii z zastosowane kontrastowej metody TOLD MRI w celu pomiaru
i porównania szybkości zużycia tlenu w procesie fotodynamicznym prowadzonym w wodzie zawierającej pułapki tlenu singletowego z szybkością zużycia w Kulturach komo®kowych zdrowych i nowotworowych.

Cele tego projektu  są następujące:

1. A. Wykorzystanie techniki TOLD MRI w modelowanej terapii fotodynamicznej do określenia zużycia tlenu w funkcji czasu napromieniowania.
2. B. Pomiar zużycia tlenu po czasie ekspozycji na promieniowanie laserowe w wodnych roztworach zawierających fotouczulacz i pułapki tlenu singletowego (takie jak metionina) przy użyciu TOLD MRI.
3. C. Pomiar zużycia tlenu w leczonej fotouczulaczem zdrowej tkance krtani oraz wyciętej tkance nowotworu krtani po ekspozycji na promieniowanie laserowe za pomocą TOLD MRI in vitro.
4. D. Oznaczenie ilości tlenu singletowego i innych niewielkich ilości ROS w hodowli komórkowej zdrowej i nowotworowej po dodaniu fotouczulaczem i po ekspozycji na promieniowanie laserowe przy użyciu TOLD MRI.

Publication 3 (download)

Zjawisko autofluorescencji i fotouczulacze w medycynie

Katarzyna Koziorowska

President English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

Dr hab. n. med. David Aebisher, prof. UR

Scientific Supervisor English Division Science Club, Kolegium Nauk Medycznych, Uniwersytet Rzeszowski

Dokładne określenie miejsca i zasięgu działania leku skłania nas do poszukiwania coraz to nowych metod diagnostycznych w medycynie. Diagnostyka fluorescencyjna ma duży potencjał w tym zakresie. Efekt w postaci naświetlenia tkanek można uzyskać wykorzystując zjawisko autofluorescencji, czy inaczej nazwanej fluorescencji naturalnej lub pierwotnej, czyli uzyskanej przez bezpośrednie naświetlanie tkanki promieniowaniem laserowym. Źródłem autofluorescencji są naturalnie występujące w komórce substancje fluoroforowe.  W przydatku diagnostyki fotodynamicznej uzyskane widmo stanowi nałożenie autofluorescencji i fluorescencji egzogennego fotouczulacza. Analiza widma poprzedzona jest systemowym lub miejscowym podaniem fotouczulacza. W pracy omówimy biofizyczne podstawy reakcji fotodynamicznej. Napromienienie fotouczulacza w obecności tlenu cząsteczkowego może prowadzić do szeregu reakcji fotochemicznych, na skutek przeniesienia energii. Powstałe podczas reakcji fotodynamicznej reaktywne formy tlenu są w stanie indukować apoptozę i/lub martwice docelowej zmiany.

Ten artykuł stanowi przegląd obecnego podejścia do zastosowania techniki autofluorescencji i fotouczulaczy w medycynie.  Przedstawiony zostanie również mechanizm i kliniczne metody stosowania reakcji fotodynamicznej. Omówione zostaną również niedawno opracowane metodologie fotodynamicznego leczenia, które są na etapie eksperymentalnym oraz diagnostyka fotodynamiczna.