tel. +48 22 606 36 00 ibprs@ibprs.pl
  • English

Rodzaj projektu:
Projekt finansowany przez ministra właściwego do spraw nauki ze środków budżetu Państwa

Nazwa programu:
Iuventus Plus

Nazwa projektu:
„Zastosowanie chemiluminescencji w badaniu pierwotnych produktów utleniania zoosteroli i fitosteroli – czynników miażdżycogennych występujących i powstających w żywności oraz powstających w trakcie w przewodzie pokarmowym człowieka

Nr projektu:
IP2014 046573

Kierownik projektu:
dr hab. inż. Arkadiusz Szterk, prof. IBPRS

Termin realizacji:
23.02.2015-30.06.2016

Wnioskodawca projektu:
Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego

Wartość dofinansowania:
289 186 

Całkowity koszt inwestycji:
289 186 

Zastosowanie chemiluminescencji w badaniu pierwotnych produktów utleniania zoosteroli i fitosteroli – czynników miażdżycogennych występujących i powstających w żywności oraz powstających w trakcie w przewodzie pokarmowym człowieka

Krótki opis projektu: (Cel projektu, zadania, grupy docelowe, efekty projektu)

Miażdżyca jest jedną z głównych przyczyn śmierci ludzi w krajach uprzemysłowionych. Prawie 60% populacji zachodnich, w tym również Polaków umiera z powodu chorób naczyniowych, z których najważniejsze to zawały serca oraz udary mózgu. Niestety patogeneza i rozwój tych chorób nie jest w pełni wyjaśniony. Najnowsze badania wskazują, że utlenione sterole zwierzęce i roślinne mogą w większym stopniu przyczyniać się do rozwoju miażdżycy niż utlenione kwasy tłuszczowe. Prowadzone badania na całym świecie wykazały, że produkty utleniania cholesterolu (zarówno pierwotne jak i wtórne) są cytotoksyczne, aterogenne, mutagenne i rakotwórcze. Wydaje się bardzo ważnym przeprowadzenie badań mających na celu wykazanie jaka jest zawartość produktów utlenienia steroli roślinnych i zwierzęcych, na przykładzie żywności bogatej w sterole. Następnie ważne jest przeprowadzenie modelowych badań na tych samych produktach spożywczych z zastosowaniem modelu przewodu pokarmowego człowieka, celem stwierdzenia czy sterole zawarte w żywności ulegają utlenieniu pod wpływem enzymów specyficznych (wydzielanych przez gruczoły wydzielania wewnętrznego do przewodu pokarmowego człowieka) i niespecyficznych (pochodzenia mikrobiologicznego, np. lipooksygenazy), i stwierdzenie ilości produktów utlenienia steroli w najważniejszych odcinkach przewodu pokarmowego człowieka (jama ustna, żołądek, dwunastnica, jelito grube). Związane jest to z tym, że stwierdza się inne oksysterole oraz większe ich ilości we krwi po spożyciu posiłku bogatego w oksysterole np. salami czy ser. Przypuszcza się, że mogą one powstawać w trakcie trawienia pokarmu w przewodzie pokarmowym człowieka, lecz na chwilę obecną nie ma badań, które mogły by potwierdzić lub obalić tą hipotezę. Postawiono hipotezę: Pod wpływem trawienia w modelowych odcinkach przewodu pokarmowego człowieka: jama ustna – jelito grube żywności bogatej w sterole wzrasta stężenie oksysteroli w trakcie trwania tego procesu. Przeprowadzone badania wykazały, że w trakcie trawienia w modelowych odcinkach przewodu pokarmowego człowieka wzrasta stężenie tylko niektórych oksysteroli (7α,25DIHC, 20αHC, 5α,3,5,6TRIOL, 25HC). Ich wzrastające stężenie jest wynikiem procesów hydrolizy kwasowo-enzymatycznej zachodzących w modelowym trawieniu. W odróżnieniu do całkowitej zawartości steroli i oksysteroli w próbkach żywnościowych przed procesem trawienia oraz po procesie trawienia statystycznie ich zawartość jest podobna. Stwierdzono różnice tylko w w/w oksysterolach, jednakże te różnice wynikają z faktu, że znaczna ich ilość ulega rozkładowi chemicznemu w trakcie hydrolizy zasadowej stosowanej w oznaczaniu całkowitej zawartości steroli i oksysteroli w próbkach żywnościowych. Hydroliza kwasowo-zasadowa realizowana w modelowych odcinkach przewodu pokarmowego człowieka nie powoduje rozkładu tych oksysteroli przez co stwierdzono większe ich zawartości po modelowym trawieniu. Prowadzenie badań nad zawartością oksysteroli w żywności oraz w modelowych odcinkach przewodu pokarmowego powoduje, że istnieje konieczność opracowywania nowych bardziej selektywnych i czulszych metod analitycznych, umożliwiających badanie zawartości szczególnie pierwotnych i wtórnych produktów utlenienia steroli zwierzęcych i roślinnych. Jedną z najczulszych metod badania zawartości pierwotnych produktów utlenienia steroli są techniki chemiluminescencyjne, ale problem polega na braku odpowiednio czułych i selektywnych sond chemiluminescencyjnych. Postawiono hipotezę: istnieje możliwość opracowania sondy chemiluminescencyjnej bazującej na dekompozycji wodoronadtlenków steroli i utlenieniu luminolu stosując katalizator peroksydazę z korzenia chrzanu i cytochrom c, których efektywność katalizy wzmacniana będzie poprzez zastosowanie promieniowania ultradźwiękowego w przepływowej wielowlotowej celi chemiluminescencyjnej własnej konstrukcji. Przeprowadzenie badań nie potwierdziło postawionej hipotezy. Opracowano sondę chemii/bioluminescencyjną umożliwiającą selektywnie badanie zawartości wodoronadtlenków lipidowych w żywności, jednakże nie stwierdzono obecności lub powstawania wodoronadtlenków lipidowych steroli nawet w układzie modelowym. Wyniki przeprowadzonych badań są ważne w zrozumieniu czynników wpływających na powstawanie miażdżycy, szczególnie zawartości oksysteroli w żywności i ich przemian w przewodzie pokarmowym człowieka. Ponadto opracowanie lepszej pod względem czułości i selektywności sondy chemiluminescencyjnej/bioluminescencyjnej umożliwi zwiększenie precyzji badania zawartości wodoronadtlenków lipidowych w żywności ale również w innych próbkach biologicznych. W ramach projektu w 2015 roku zaprojektowano i zbudowano chemii-/bio-luminometr nie-przepływowy.

Wykaz prac opublikowanych w wyniku realizacji projektu:

1. Brzeska M., Szymczyk K. ., Current knowledge about oxysterols: a review”, Journal of Food Science;

2. Pakuła L. Szterk “New method to determinete free sterols/oxysterols in food matrices using gas chromatography and ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS)”, Talanta.

Uzyskane patenty:

1. Przepływowa wielofunkcyjna cela reakcyjna, Nr zgłoszenia 416276.