Kardiorespiračný systém a viscerálna bolesť (CAREVIP) – to je názov najnovšie vybraného špičkového vedeckého tímu pôsobiaceho na Jesseniovej lekárskej fakulte UK v Martine (JLF UK). Tvoria ho pracovníci Ústavu fyziológie JLF UK, Ústavu patologickej fyziológie JLF UK a Martinského centra pre biomedicínu JLF UK (BioMed), ktorí sa dlhodobo venujú výskumu funkcie srdca a ciev, dýchania a mechanizmom aferentácie z vnútorných orgánov. Okrem svojho špecifického vedeckovýskumného zamerania členovia tímu spoločnými aktivitami rozvíjajú odbor normálna a patologická fyziológia, v rámci ktorého sa venujú výchove mladých vedeckých pracovníkov.
Tím pod vedením prof. Andrey Čalkovskej (členovia: prof. Miloš Tatár, prof. Michal Javorka, doc. Marián Kollárik a Dr. Alžbeta Trančíková) bol vyhodnotený ako špičkový vedecký tím. V druhom kole posudzovania ho vybrala Akreditačná komisia. V Rektorskej sieni Univerzity Komenského sa pri tejto príležitosti 13. decembra 2017 uskutočnilo slávnostné prijatie špičkových vedeckých tímov rektorom UK prof. RNDr. Karolom Mičietom, PhD. Z jeho rúk si prevzali ocenenia za svoju vedeckú činnosť – strieborné medaily UK.
Ako uvádzajú členovia špičkového vedeckého tímu, zmenená regulácia činnosti srdca a ciev je významným faktorom vzniku a udržiavania viacerých závažných patologických stavov vrátane artériovej hypertenzie alebo srdcových arytmií. Prof. MUDr. Michal Javorka, PhD. sa venuje zavádzaniu najnovších postupov analýzy spontánnych oscilácií parametrov charakterizujúcich srdcovo-cievny a dýchací systém do výskumu v oblasti hodnotenia stavu regulácie činnosti srdca a ciev autonómnym nervovým systémom. „Pri hodnotení sa využíva skutočnosť, že frekvencia srdca a tlak krvi sa neustále menia, oscilujú, a to aj v prípade, že sa ľudský organizmus nachádza v relatívne stabilnom stave. Na analýzu týchto oscilácií – variability rôznych parametrov – sa aplikujú viaceré pre medicínu neštandardné matematické metódy. Regulačný systém frekvencie srdca možno zaradiť medzi tzv. nelineárne systémy, kde výstup nie je priamo úmerný vstupom. Preto je použitie postupov nelineárnej analýzy v oblasti hodnotenia variability frekvencie srdca z metodického hľadiska správnejšie než použitie tradičných nástrojov lineárnej analýzy, hodnotiacich najmä veľkosť oscilácií,“ uvádza.
Skupina prof. Michala Javorku ako jedna z prvých na svete začala hodnotiť viaceré nelineárne charakteristiky oscilácií frekvencie srdca. Pomocou týchto metód sa zameriavajú na hodnotenie zložitosti (komplexity) výstupu regulačného systému na rôznych časových škálach, rekurencie (opakovania sa) stavov a časovej ireverzibility hodnotených oscilácií. V súčinnosti s biomedicínskymi inžiniermi a fyziológmi zo spolupracujúcich tímov z mesta Adelaide (Austrália), z Wittenu (Nemecko) a z Brna (Česká republika) publikovali viaceré metodologické práce zamerané na aplikáciu nelineárnych metód hodnotenia so zohľadnením osobitostí variability frekvencie srdca.
Okrem toho v spolupráci s klinickými pracoviskami Univerzitnej nemocnice Martin publikovali vedecké práce využívajúce hodnotenie variability frekvencie srdca pomocou nelineárnych metód u mladých diabetikov, obéznych detí a adolescentov, ako aj u novorodencov s novorodeneckou žltačkou, v ktorých prezentovali výhody nových možností hodnotenia.
S príchodom možnosti simultánneho a neinvazívneho snímania ostatných parametrov, akými sú tlak krvi, systolický vývrhový objem krvi, odpor cievneho riečiska a zmeny pľúcnych objemov, sa analýza zameriava na vzájomné interakcie dvoch a následne aj viacerých parametrov. Výsledkom je čoraz ucelenejší obraz o mechanizmoch vzniku spontánnej variability jednotlivých kardiovaskulárnych parametrov, čo vedie k jednoduchšej interpretácii pozorovaných zmien podmienených rôznymi fyziologickými a patologickými stavmi.
„Významnou mierou sa v tejto oblasti aplikujú nielen nelineárne a tradičné lineárne metódy, ale aj postupy vychádzajúce z teórie informácie. Podstatným krokom bolo zavedenie metód zohľadňujúcich kauzalitu vzájomného vzťahu dvoch a viacerých nameraných parametrov,“ konštatovali členovia špičkového vedeckého tímu. Viacero priekopníckych prác v tejto rýchlo sa rozvíjajúcej oblasti – predovšetkým prác zameriavajúcich sa na hodnotenie rôznych aspektov funkcie baroreflexu ako základného reflexného mechanizmu v regulácii kardiovaskulárneho systému – bolo publikovaných v spolupráci s partnermi z Univerzity v Trente (Taliansko). „Pochopenie vzájomných interakcií v rámci zložitej regulácie srdca a ciev umožní lepšie charakterizovať porušenú kardiovaskulárnu reguláciu – dysreguláciu – počas rôznych ochorení a môže poukázať aj na nové možnosti liečby týchto stavov.“
Prof. MUDr. Andrea Čalkovská, DrSc., ktorá je vedúcou tímu CAREVIP, sa od svojho príchodu na Ústav fyziológie JLF UK venuje výskumu v oblasti respirológie so zameraním na pľúcny surfaktant. „Pľúcny surfaktant je látka lipoproteínovej povahy, ktorú produkujú pľúcne epitelové bunky II. typu. Pokrýva vnútorný povrch pľúcnych mechúrikov, kde znižuje povrchové napätie na rozhraní medzi vzduchom a pľúcami a plní i ďalšie významné úlohy. O jeho význame pre dýchanie svedčí fakt, že ak sa dieťa narodí predčasne a surfaktant je nezrelý, resp. chýba, môže vzniknúť život ohrozujúci syndróm respiračnej tiesne novorodenca,“ vysvetľuje odborníčka.
Rozvoj výskumu na Jesseniovej lekárskej fakulte UK v tejto oblasti naštartovali opakované dlhodobé pobyty na zahraničnom pracovisku Karolinska Institutet v Štokholme. Podnietili používanie niektorých modelov respiračného zlyhávania, inšpirovali k zavedeniu in vitro metodík a umožnili rozvoj dlhodobej spolupráce. Výsledkom bol vznik laboratória pre výskum surfaktantu v rámci BioMedu, ktoré sa zameriava na experimentálnu perinatológiu. „Za najvýznamnejší prínos možno považovať výsledky v oblasti zvyšovania odolnosti preparátov exogénneho surfaktantu, ktoré sa intratracheálne podávajú nezrelým novorodencom s respiračných zlyhávaním. Pri prítomnosti inhibítorov surfaktantu v pľúcach (napr. mekónia alebo plazmatických proteínov) organizmus nedostatočne odpovedá na liečbu surfaktantom a je potrebné podanie opakovať.“
Takejto situácii sa podľa odborníkov dá predchádzať vývojom nových preparátov a zlepšovaním vlastností už existujúcich. Zvyšovanie rezistencie exogénnych surfaktantov má zároveň umožniť rozšírenie indikácie liečby aj pre iné ochorenia. Tento a ďalšie príbuzné smery výskumu sa realizujú na rôznych modeloch ochorení respiračného systému. „Za úspech považujeme aj skutočnosť, že tematika je atraktívna pre doktorandov a mladých výskumných pracovníkov, ktorí ju ďalej rozvíjajú.“
Napredovanie umožňuje spolupráca s odborníkmi z ústavov fakulty a ďalších pracovísk. Podnetnou je najmä dlhoročná spolupráca s Neonatologickou klinikou JLF UK a UNM, ktorá posúva výskum z laboratória smerom ku klinickej praxi. Najbližším cieľom je intenzívnejšie sa podieľať na vývoji a testovaní nových syntetických preparátov exogénneho surfaktantu v spolupráci s partnerským zahraničným pracoviskom. Snahou je tiež obohatiť výskumné metodiky o ďalšie modely respiračných ochorení a tiež o tkanivové kultúry alveolárnych buniek a posunúť tak výskum v uvedených oblastiach na bunkovú úroveň.
Výskumu viscerálnej bolesti sa venuje prof. MUDr. Miloš Tatár, CSc., doc. MUDr. Marián Kollárik, PhD. a Mgr. Alžbeta Kráľová Trančíková, PhD. v rámci Ústavu patologickej fyziológie JLF UK a BioMedu. Dlhodobým cieľom v tejto oblasti výskumu je prehlbovať pochopenie neurofyziológie viscerálnych aferentných nervov, ktoré je nevyhnutné pre vývoj nových stratégií na liečbu viscerálnej bolesti a chorôb zhoršovaných viscerálnou nervovou dysreguláciou (napr. astma alebo hypertenzia). „Viscerálne aferentné nervy inervujú vnútorné orgány a sprostredkujú informácie o ich stave centrálnemu nervovému systému, ktorý zabezpečuje reflexnú reguláciu a obranu vnútorných orgánov. Pri chorobách vnútorných orgánov je u mnohých pacientov aktivita viscerálnych aferentných nervov zmenená natoľko, že sa stane dominantnou zložkou choroby a vedie k viscerálnej bolesti,“ poznamenali odborníci.
Chronická viscerálna bolesť nemá podľa nich signálnu funkciu a spôsobuje utrpenie pacienta. „Je symptómom väčšiny ťažko liečiteľných chronických vnútorných chorôb. Tlmenie viscerálnych aferentných nervov môže zmierniť viscerálnu bolesť a pomôcť pri liečbe celého radu chorôb, ktoré sa zhoršujú viscerálnou nervovou dysreguláciou.“
Faktom je, že viscerálne aferentné nervy sú súčasťou komplexných nervových sietí a pri chorobách sú často neuroplasticky zmenené. Preto je vraj ich štúdium náročné. Členovia tímu však v tomto výskume dosiahli významné úspechy, a to aj vďaka spolupráci s prestížnou lekárskou fakultou Johns Hopkins University School of Medicine v Baltimore v USA (JHUSOM) a vybudovaniu špecializovaného pracoviska na pôde JLF UK. Počas dlhodobých pracovných pobytov na JHUSOM získal doc. Kollárik granty na výskum viscerálnych nervov od amerického Národného inštitútu zdravia (NIH) a v súčasnosti je hlavným riešiteľom troch NIH grantov, z ktorých dva sú súčasťou exkluzívnej iniciatívy zameranej na neuromoduláciu periférnych nervov (SPARC). „Tieto granty umožnili sprostredkovať študijné pobyty na JHUSOM pre členov tímu a ďalších spolupracovníkov (od roku 2007 absolvovalo študijné pobyty 15 doktorandov a pracovníkov v celkovom trvaní 130 mesiacov). Získané skúsenosti a zručnosti využívali po návrate doktorandi a pracovníci na Ústave patologickej fyziológie JLF UK, a to aj vďaka podpore vedenia fakulty a financiám z grantovej podpory VEGA, projektov Centra excelentnosti pre výskum v personalizovanej terapii (CEVYPET) a BioMedu.“
Takto sa podarilo na Ústave patologickej fyziológie JLF UK postupne vybudovať pracovisko, ktoré dnes disponuje unikátnou kombináciou prístrojového vybavenia a expertízy na štúdium viscerálnych nervov od molekulárnych analýz na úrovni individuálnych neurónov cez neuroanatomické a elektrofyziologické metodiky až po najmodernejšie multifotónové funkčné zobrazovanie nervovej aktivity.
Medzi hlavné úspechy výskumu v tejto oblasti patrí objavenie nových typov viscerálnych aferentných nervov – vágových nociceptorov, ktoré sprostredkúvajú informácie o zápale a poškodení orgánov v tráviacom systéme; objasnenie niektorých kľúčových receptorových mechanizmov aktivácie viscerálnych aferentných nervov bolestivými stimulmi a objavenie nových štruktúr nervových zakončení viscerálnych aferentných nervov v tráviacom a respiračnom systéme pomocou unikátnej transgénovej vizualizačnej metódy. „Výsledky iniciujú a usmerňujú vývoj nových liečebných stratégií, čo dokumentuje úzka spolupráca so svetovými lídrami v oblasti vývoja liekov (AstraZeneca, GSK a Eli Lilly) pri identifikovaní cieľových molekúl pre nové lieky (drug targets identification) a s lídrami v oblasti vývoja elektrickej neuromodulácie periférnych nervov (NIH SPARC a Galvani Bioelectronics). Hlavnou víziou do budúcnosti je smerovanie výskumu k personalizovanej terapii viscerálnej bolesti založenej na analýze zmien aktivity viscerálnych nervov u konkrétneho pacienta,“ uzavreli odborníci.
*********************************************
Pôvodne bolo predložených 52 návrhov na špičkový vedecký tím. Výsledky druhého kola posudzovania špičkových vedeckých tímov pôsobiacich na slovenských vysokých školách zverejnila Akreditačná komisia v závere júna 2017. Zaradila medzi ne 17 špičkových tímov. Medzi nimi sú na Univerzite Komenského aj také, ktoré sa zaoberajú témami ako:
Bioinformatika a funkčná analýza biologických systémov – tím pôsobiaci v oblastiach chémie, chemickej technológie, vied o živej prírode, informatických vied, automatizácie a telekomunikácií pod vedením doc. Kataríny Mikušovej: Dr. Ingrid Zel Bhatia, doc. Bronislava Brejová, doc. Juraj Gregáň, doc. Jana Korduláková, prof. Jozef Nosek, prof. Ľubomír Tomáška a doc. Tomáš Vinař.
Archeológia: moderný výskum na Slovensku – pod vedením prof. Jozefa Bátoru. Ďalší členovia tímu sú Dr. Peter Barta, Dr. Tomáš König, prof. Eduard Krekovič, Dr. Jana Mellnerová, doc. Michal Slivka a Dr. Andrej Vrtel.
Sociálne kontexty v lokálnych komunitách – v tíme pôsobiacom na Fakulte sociálnych a ekonomických vied UK v Bratislave pod vedením prof. Martina Kanovského sú doc. Juraj Buzalka, Dr. Danijela Jerotijevič a Dr. Andrej Mentel.
Tím fyziky vysokých energií Bratislava – pod vedením prof. Stanislava Tokára; pôsobí (v oblasti fyziky) na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Členmi sú tiež Dr. Róbert Astaloš, Dr. Pavol Bartoš, Dr. Tibor Ženiš a doc. Ivan Sýkora.
Tím experimentálnej biológie rastlín – vedie prof. Alexander Lux z Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave; ďalší členovia tímu: Dr. Michal Martinka, Dr. Marek Vaculík a Dr. Zuzana Lukačová.
Translačný výskum onkologických ochorení z Lekárskej fakulty UK – na čele s doc. Jozefom Mardiakom; členovia tímu: prof. Michal Mego, doc. Ľuboš Drgoňa, Dr. Jozef Šufliarsky a prof. Dalibor Ondruš.
Odborný garant textu: prof. Andrea Čalkovská z Jesseniovej lekárskej fakulty UK
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com
Uverejnila: VČ