Katedra Farmakologii i Toksykologii - badania naukowe
1. Badania z zakresu immunofarmakologii
W badaniach eksperymentalnych przeprowadzanych in vitro na komórkach układu odpornościowego (limfocytach wyizolowanych z narządów limfatycznych lub makrofagach pozyskiwanych z jamy otrzewnowej myszy szczepów wsobnych) oraz w badaniach in vivo przeprowadzanych na zwierzętach laboratoryjnych (myszy szczepów wsobnych) oraz zwierzętach hodowlanych (kurczętach) określa się działanie modulujące odpowiedź komórkową i humoralną związków pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Efekt immunotropowy badanych związków na hodowlach komórkowych niestymulowanych lub stymulowanych mitogenami (ConA, PHA lub LPS z E.coli) określany jest w zależności od wielkości stężenia badanego związku oraz czasu inkubacji. Natomiast efekt immunotropowy badanych związków w badaniach in vivo określany jest na modelach zwierząt z układem immunologicznym niezmienionym, poddanym stymulacji antygenowej (SRBC lub owoalbuminą), poddanym działaniu lipopolisacharydu z E.coli, poddanym supresji farmakologicznej przez podanie wysokiej dawki hydrokortyzonu lub cyklofosfamidu lub poddanym ostremu stresowi (stres z unieruchomienia) lub z wywołanym eksperymentalnie zespołem autoagresyjnym jakim jest reumatoidalne zapalenie stawów. Efekt immunotropowego (immunokorekcyjnego i/lub immunostymulującego) działania określany jest na wybranym modelu doświadczalnym w zależności od wielkości dawki badanego związku, liczby kolejnych podań, drogi podania oraz czasu działania badanej substancji.
a) Immunomodulujące właściwości syntetycznych pochodnych izoksazolowych
Szacuje się, że choroby o podłożu immunologicznym dotykają 3% populacji ludzkiej i stanowią poważne wyzwanie dla współczesnej medycyny. Od lat poszukuje się substancji, które mogłyby modulować funkcje komórek układu odpornościowego i być wykorzystywane w terapii tego typu schorzeń. Spośród syntetycznych związków organicznych szczególne znaczenie przypisuje się pochodnym pięcioczłonowego pierścienia izoksazolowego, które charakteryzują się brakiem działania cytotoksycznego oraz posiadaniem wielu cennych aktywności biologicznych, z których najbardziej charakterystyczne jest działanie modulujące funkcje układu immunologicznego. Przeprowadzone dotąd badania różnych pochodnych izoksazolowych potwierdziły ich aktywność immunomodulującą zarówno in vitro jak i in vivo. Działanie to jest skorelowane ze strukturą chemiczną związków i wskazuje na ich potencjalne zastosowanie terapeutyczne zarówno w chorobach o podłożu zapalnym, jak i w celu rekonstrukcji aktywności układu immunologicznego w stanach immunosupresji.
2. Badania z zakresu biologii molekularnej
Badania wykonywane są z wykorzystaniem referencyjnych hodowli pierwotnych komórek immunologicznych wyizolowanych z centralnych i obwodowych narządów limfatycznych myszy (tymocytów, splenocytów, limfocytów węzłów chłonnych krezkowych i makrofagów otrzewnowych) oraz ustalonych linii komórkowych prawidłowych (fibroblastów, limfoblastów, makrofagów mysich) i nowotworowych (chłoniaków i białaczek psa i człowieka, kostniakomięsaków psa i człowieka, nowotworów wywodzących się z komórek tucznych psa, nowotworów gruczołu sutkowego psa i człowieka). Linie komórkowe spontaniczne jak również ustalone (prawidłowe i nowotworowe) służą do określenia aktywności antyproliferacyjnej (cytotoksycznej) nowych związków chemicznych, które są badane w zależności od wielkości stężenia oraz czasu inkubacji z wybraną linią komórkową prawidłową i/lub nowotworową. Określany jest wpływ badanych związków na żywotność i proliferację komórek za pomocą testu MTT i/lub SRB. Ustalone linie komórkowe nowotworowe wykorzystywane są również do określania mechanizmu przeciwnowotworowego działania badanych związków przez oznaczenie ich wpływu na apoptozę badanych komórek, fazy cyklu komórkowego oraz oznaczanie zmian w poziomie ekspresji białek sygnałowych, takich jak: Fas, Bcl-2, czynnika transkrypcyjnego NFκB, p53, Bax, i kaspaz.
a) Ocena działania przeciwnowotworowego związków pochodzenia naturalnego i syntetycznego w badaniach in vitro na psich liniach komórkowych. Indukcja i badanie mechanizmów śmierci komórek nowotworowych.
Choroby nowotworowe diagnozowane są nie tylko u ludzi, ale także u zwierząt. U psów, obok chorób zakaźnych, są one główną przyczyną śmierci. Spontanicznie występujące nowotwory u psów (jak np. chłoniaki i białaczki) stanowią doskonały model do badań, przydatnych także w medycynie człowieka. Integracja badań dotyczących naturalnie występujących nowotworów u zwierząt i wykorzystanie ich do bardziej ogólnych badań w biologii i terapii nowotworów jest ważnym kierunkiem współczesnej onkologii. Znajomość molekularnych mechanizmów śmierci komórki pozwala natomiast na poznanie nowych czynników prognostycznych i poprawy leczenia różnych typów nowotworów.
W wyniku prowadzonych badań udało nam się zidentyfikować nowe związki np.: o budowie makrocyklicznych laktonów oraz pochodne platyny, jako potencjalnie przydatne w terapii nowotworów u psów. Badania mechanizmu śmierci komórek chłoniaka/białaczki psa pozwoliły nie tylko na dokładniejszą ich charakterystykę, ale także pozwoliły na identyfikację możliwości uwrażliwienia komórek na działanie ligandu Apo2/TRAIL. Dzięki uzyskaniu nowych linii komórkowych dysponujemy narzędziami do dalszych badań nad biologią chłoniaków i białaczek u psów.
b) Charakterystyka fenotypowa komórek chłoniaków i białaczek psów.
Cytometria przepływowa jest ważnym narzędziem diagnostycznym zarówno w ludzkiej jak i weterynaryjnej onkologii. Jedną z możliwości jej zastosowania jest immunofenotypowanie różnych typów leukocytów. Znajomość fenotypu komórek nowotworowych w chłoniakach/białaczkach pozwala na ocenę rokowania oraz wybór odpowiedniego schematu leczenia. Prowadzone badania mają na celu ocenę częstotliwości występowania poszczególnych typów chłoniaków i białaczek u psów jak i dostarczają informacji dla lekarzy klinicystów, które mogą być przydatne w postępowaniu terapeutycznym.
3. Wpływ czynników fizjologicznych i patologicznych na zmienność farmakokinetyki leków weterynaryjnych u zwierząt
W dobie narastającego problemu lekooporności drobnoustrojów i braku nowych leków przeciwbakteryjnych konieczne jest opracowywanie nowych narzędzi terapeutycznych wpisujących się w ideę tzw. rozważnego stosowania antybiotyków („prudent use of antimicrobials”). Wiedza na temat zmienności kinetyki leków u szybkorosnących gatunków zwierząt, szczególnie mięsnych ras drobiu (broilery kurze, indyki) umożliwia zastosowanie narzędzi matematycznych i integracji danych farmakokinetycznych z danymi farmakodynamicznymi, co może pozwolić na precyzyjne stosowanie antybiotyków i chemioterapeutyków w zoptymalizowanych dawkach. Prace zespołu koncentrują się właśnie na opracowywaniu metod stosowania leków, które z jednej strony będą minimalizowały zjawisko okna selekcyjnego dla lekooporności drobnoustrojów, a z drugiej strony będą ograniczały niepotrzebny nadmiar stosowanych antybiotyków u zwierząt w wieku przedubojowym. Metody te mogą przyczynić się to do zmniejszenia udziału weterynaryjnego zastosowania antybiotyków w narastaniu lekooporności drobnoustrojów, a także do wzrostu bezpieczeństwa żywności, polepszenia dobrostanu zwierząt i zmniejszenia zbędnego zanieczyszczania środowiska lekami przeciwbakteryjnymi.
W badaniach przeprowadzanych na zwierzętach hodowlanych (broilery kurze, indyki) określane są wskaźniki farmakokinetyczne po podaniu chemioterapeutyków przeciwbakteryjnych stosowanych w lecznictwie weterynaryjnym w zależności od drogi ich podania, wielkości dawki, liczby kolejnych podań, gatunku zwierzęcia, jego płci, wieku i sposobu żywienia.
4. Ocena biologicznych właściwości nowych nanomateriałów w modelach in vitro.
Dynamiczny rozwój nanotechnologii daje możliwość wykorzystania nowych materiałów o unikatowych właściwościach magnetycznych, mechanicznych, optycznych, chemicznych, czy biologicznych. Łączy je obecność struktur fizycznych lub uziarnienie w skali nanometrowej, i to ono właśnie odpowiada za ich wyjątkowe cechy. Niektóre z tych materiałów mogą znaleźć zastosowanie w szeroko pojętej biomedycynie jako nośniki leków, substancje kontrastowe, nanosensory, czy nawet bezpośrednio działające czynniki terapeutyczne. Jednak zanim będą mogły być wykorzystane do tych celów, należy określić ich wpływ, szczególnie niekorzystny na układy biologiczne. W Zakładzie Toksykologii prowadzone są badania nad interakcjami nanomateriałów z komponentami mediów biologicznych (zmiany ładunku powierzchniowego, adsorpcja białek, stabilność dyspersji i zmiany średnicy hydrodynamicznej) oraz nad cytotoksycznością i internalizacją cząstek przez komórki. Ponadto prowadzono badania nad uwalnianiem leku z nośnika w warunkach in vitro. Badania prowadzone są we współpracy z INTiBS PAN we Wrocławiu.
5. Badania z zakresu toksykologii weterynaryjnej
W badaniach populacyjnych oznaczane są stężenia metali ciężkich w tkankach zwierząt gospodarskich lub dziko żyjących oraz w paszach.
