Veterinárna imunologička získala Cenu za vedu a techniku 2022 v kategórii Osobnosť vedy a techniky.
Doc. MVDr. Dagmar Mudroňová, PhD. Zdroj: grafika CVTI SR
Veterinárna imunologička Dagmar Mudroňová si v rámci tohtoročného Týždňa vedy a techniky prevzala Cenu za vedu a techniku 2022 v kategórii Osobnosť vedy a techniky za prínos v oblasti výskumu a vývoja probiotík a látok naturálneho pôvodu a za štúdium ich vplyvu na imunitu zvierat.
V rozhovore pre portál Veda na dosah vedkyňa rozpráva o šťastných náhodách, ktoré ovplyvnili jej životnú aj profesionálnu cestu, o najnovších trendoch vo veterinárnej, ale aj v humánnej medicíne, o dôležitosti spolupráce i o svojich kariérnych snoch.
O vývoji probiotických krmív
Cieľom vášho vedeckého úsilia je znížiť používanie antibiotík v chovoch zvierat, čo by následne zvýšilo kvalitu a zdravotnú bezpečnosť potravín a znížilo zaťaženie životného prostredia. Vaša práca má už aj praktické výsledky v podobe patentu a úžitkového vzoru na probiotický prípravok pre včely a vo forme medzinárodnej patentovej prihlášky probiotického krmiva pre lososovité ryby. Ako ste pri ich vývoji postupovali? Pôsobia na včely a lososovité ryby rovnaké probiotiká ako na ľudí?
Naše probiotické prípravky sú založené na používaní druhovo špecifických probiotických baktérií. To znamená, že keď sme vyvíjali prípravok pre včely, probiotické baktérie sme získali z tráviaceho traktu zdravých včiel, a keď sme vyvíjali prípravok pre lososovité ryby, vhodné baktérie sme izolovali z črevného obsahu zdravých pstruhov. Podobne sme postupovali aj v minulosti, keď sme hľadali vhodné probiotické baktérie pre prasatá či kurčatá. Niekedy je možné aj medzidruhové použitie, teda napríklad baktérie získané od prasiat môžu fungovať aj u ľudí alebo naopak, ale vždy to treba riadne overiť v experimentoch.
Ako ste vedeli, ktoré baktérie sú vhodné?
Postup získania vhodných probiotických baktérií je zdĺhavý. Z množstva baktérií, ktoré vyizolujeme zo získaných vzoriek, sa zameriavame na baktérie mliečneho kvasenia, ktoré sú pre nás najzaujímavejšie a pre organizmus prirodzené a prospešné. Následne na základe celého radu selekčných kritérií vyberáme účinné probiotické kmene. K týmto kritériám patrí napríklad schopnosť kmeňa inhibovať vybrané patogény, ak má byť použitý na prevenciu infekčného ochorenia, ktorý patogén spôsobuje. V prípade probiotických kmeňov pre včely je to napríklad schopnosť potláčať rast baktérie Paenibacillus larvae, ktorá je pôvodcom závažného infekčného ochorenia včiel – moru včelieho plodu.
Dlhodobo je to na Slovensku najzávažnejšie infekčné ochorenie, ktorého terapia je v Európskej únii zakázaná, a postihnuté včelstvá musia byť zlikvidované spálením. To prináša značné ekonomické a pre včelára aj emocionálne straty. Jediný spôsob je tomuto ochoreniu predchádzať, a to zvýšením obranyschopnosti včelstva a jeho udržiavaním v dobrom zdravotnom stave. Ako ukázali opakované testovania na včelstvách, náš prípravok je v tomto smere veľmi účinný.
Problematika probiotík pre včely je veľmi zaujímavá, pretože diverzita ich mikrobioty (čo je množstvo druhov mikroorganizmov, ktoré osídľujú ich organizmus) je oveľa nižšia ako pri stavovcoch, a preto sú aj oveľa citlivejšie na jej narušenie. To znamená, že aj použitie nesprávneho probiotického prípravku, napríklad pochádzajúceho od iného živočíšneho druhu, môže významne negatívne ovplyvniť zdravie celého včelstva. Včelia mikrobiota sa totiž okrem samotného vplyvu na organizmus včely podieľa aj na fermentácii peľu či vzniku materskej kašičky. To sú produkty, ktorými sa kŕmia larvy a včely vo včelstve.
Aké kritériá ste mali pri vývoji probiotického krmiva pre lososovité ryby?
Pre lososovité ryby sú zaujímavé patogény spôsobujúce závažné bakteriálne ochorenia – furunkulózu a hemoragickú septikémiu. Kritériom je, že ak sú podávané perorálne (teda ak ich zviera je alebo pije), kmene by mali prežívať v podmienkach tráviaceho traktu daného živočíšneho druhu. Takisto nesmú prenášať gény rezistencie na antibiotiká, mali by pozitívne ovplyvňovať imunitný systém či zloženie črevnej mikrobioty a podobne. Výber selekčných kritérií závisí od cieľa použitia probiotického prípravku, v každom prípade však probiotický kmeň musí byť bezpečný a presne identifikovaný.
Problematika probiotík pre vodné živočíchy je veľmi špecifická, keďže ovplyvňujú nielen samotného živočícha, ale aj vodné prostredie, ktoré je s ním v úzkom kontakte. Preto vývoj probiotického prípravku pre lososovité ryby bol pre nás veľkou výzvou. Hľadali sme kmene, ktoré zvládnu inhibovať spomínané patogénne baktérie lososovitých rýb a budú schopné prežívať vo vodnom prostredí sladkej i morskej vody, a súčasne pozitívne ovplyvnia imunitný systém rýb, čo rybám napomáha lepšie znášať stresové podmienky vo veľkochovoch.
Ako vlastne prinútite živočíchy, aby probiotiká jedli? Čo ak by im nechutili?
Jedna vec je nájsť vhodné probiotické kmene a ďalšia vec je nájsť vhodné aplikačné formy, reálne využiteľné v praxi. Teda spôsob, ako aplikovať probiotiká jednotlivým druhom zvierat, aby im to aj chutilo a bolo to prirodzené, aby probiotické baktérie v týchto aplikačných formách dlhodobo prežívali a aby pre chovateľa bolo použitie probiotika finančne zaujímavé (pomer vklad : zisk) a jednoduché. V tomto smere sa nám podarilo vyvinúť peľový nosič pre probiotiká pre včely a dva rôzne spôsoby aplikácie probiotických baktérií do komerčného krmiva pre lososovité ryby. Všetky uvedené aplikačné formy sú predmetom ochrany duševného vlastníctva: buď vo forme patentov, alebo úžitkových vzorov.
Veterinárna imunologička Dagmar Mudroňová počas analýzy imunitných buniek lososov na prietokovom cytometri so zobrazovacou funkciou s kolegom Dr. Youngjin Parkom, PhD., na Nord University v nórskom meste Bodø. Zdroj: archív DM
O výskume látok naturálneho pôvodu
S rovnakým cieľom skúmate aj látky naturálneho pôvodu. Čo si pod týmto pojmom možno predstaviť? Napríklad látky z liečivých bylín?
Počas nášho výskumu sme sa zaoberali pomerne širokou paletou látok naturálneho pôvodu od rastlinných extraktov a ďalších foriem fytoaditív cez prebiotiká, polynenasýtené mastné kyseliny (PNMK), mikroprvky až po humínové látky. Výskumy v tejto oblasti mali rôzne ciele, veľmi často sme však kombinovali práve probiotické baktérie s látkami naturálneho pôvodu, aby sme zvýšili účinnosť výsledného prípravku, prípadne aby sme rozšírili spektrum jeho účinku. Aj využitie peľu v probiotickom prípravku pre včely významne zvyšuje jeho účinnosť, keďže na jednej strane predstavuje vhodné prostredie na dlhodobé prežívanie probiotických baktérií, na druhej strane je hlavným zdrojom proteínov a významných biogénnych látok pre včely.
V prípravku pre ryby sa zasa využíva kombinácia probiotických baktérií s polynenasýtenými mastnými kyselinami (najmä zo skupiny omega-3), ktoré zvyšujú priľnavosť týchto baktérií na sliznicu čreva rýb a súčasne sú významné pre zdravie rýb. Následne sa zvyšuje ich podiel v rybacom mäse, a tým aj jeho výživová hodnota pre človeka.
Výsledky potvrdili úzke prepojenie najmä črevného mikrobiómu s funkciami ostatných orgánových systémov, dokonca aj mozgu.
Podobný koncept využívame u kurčiat a nosníc, kde aplikácia polynenasýtených mastných kyselín z prírodných zdrojov (napríklad z ľanového semena, vláknitých húb produkujúcich PNMK) zvyšujú ich podiel v živočíšnom produkte, ako je mäso či vajcia, a tým sa stávajú takzvanou funkčnou potravinou. V západnej strave je totiž obrovský deficit najmä omega-3 PNMK.
Podobný výskum sme v minulosti realizovali aj na prasatách, s rovnakým výsledkom. Na prasatách sme tiež potvrdili možnosť predchádzať hnačkám kombináciou probiotických baktérií so zinkom. V súčasnosti skúmame možnosti využitia humínových látok, čiže látok, ktoré vznikajú prevažne rozkladom rastlinných zvyškov, v chovoch hospodárskych zvierat a testujeme možnosti ich kombinovania s probiotickými baktériami. Humínové látky majú schopnosť na seba viazať pomerne široké spektrum rôznych toxínov, ťažkých kovov a ďalších chemikálií, čo sa využíva na zmiernenie ich negatívneho vplyvu na organizmus. Výskum humínových látok robíme v spolupráci s firmou Humac s.r.o. Košice, ktorá už prípravky na ich báze vyrába a distribuuje.
Dnes sa veľa hovorí o rezistencii na antibiotiká nielen preto, lebo sú nimi presýtení ľudia, ale aj zvieratá vo veľkochovoch. Ak by sa do chovov zvierat zaviedli probiotiká vo veľkom, nemôže v budúcnosti nastať aj globálna rezistencia na ne?
V posledných rokoch sa urobil obrovský pokrok vo výskume významu zdravého mikrobiómu. Výsledky potvrdili úzke prepojenie najmä črevného mikrobiómu s funkciami ostatných orgánových systémov, dokonca aj mozgu. Ako sa ukázalo, udržanie zdravého mikrobiómu s vysokou diverzitou mikrobioty je nevyhnutné pre udržanie zdravia organizmu. Lenže udržať zdravý mikrobióm nie je vôbec jednoduché, a to predovšetkým v podmienkach veľkochovov zvierat, kde sú zvieratá kŕmené neprirodzenou stravou a sú vystavené stresu z vysokej koncentrácie zvierat a z transportov. To všetko narúša črevnú mikrobiotu a oslabuje imunitný systém.
Práve z týchto dôvodov používame koncept autochtónnych, teda telu vlastných alebo, lepšie povedané, druhovo špecifických probiotických baktérií, ktorými chceme len upraviť narušenú črevnú mikrobiotu. Teda do organizmu vkladáme to, o čo organizmus prišiel nesprávnym stravovaním, vplyvom stresu alebo aplikáciou antibiotík. Princíp pôsobenia probiotických baktérií sa značne líši od antibiotík napriek tomu, že aj niektoré probiotické baktérie môžu produkovať látky s antibiotickým účinkom.
Mechanizmus účinkov probiotických baktérií je pomerne široký, ale pre zjednodušenie by sa dalo povedať, že ak sú v čreve prospešné baktérie, obsadia miesto na sliznici čreva a produkujú látky, ktoré vytvárajú prostredie vhodné na rozmnožovanie ďalších prospešných baktérií a, naopak, nevhodné na množenie patogénnych baktérií. Tým sa dá postupne obnoviť narušená mikrobiota, teda zdravý mikrobióm, na ktorý rezistencia nevzniká.
Veterinárna imunologička Dagmar Mudroňová s kolegyňami z Lekárskej fakulty Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach pri pitve laboratórnej myši s cieľom odberu biologického materiálu na analýzy. Pokus sa realizoval pre štúdium vplyvu fekálnej transplantácie na ulceróznu kolitídu. Zdroj: archív DM
O výskume zacielenom na ľudské choroby
Spolupracujete aj na výskume zameranom na využitie probiotických baktérií a naturálnych látok v pomocnej terapii nádorových a chronických zápalových ochorení u ľudí. Je cieľom zlepšiť výsledky klasickej chemoterapie?
Cieľom je zmierniť negatívne účinky klasickej chemoterapie, ktorá má okrem iného veľmi nepriaznivý vplyv na imunitný systém. Ako som už spomenula, mnohé látky naturálneho pôvodu majú silné imunomodulačné účinky a probiotické baktérie zasa dokážu obnoviť narušenú črevnú mikrobiotu, a tým významne pomôcť pacientom s narušeným trávením a oslabenou imunitou.
V prípade chronických zápalových ochorení sme skúmali ulceróznu kolitídu a možnosti jej liečby využitím fekálnej transplantácie, čiže transplantácie stolice od zdravého darcu do tráviaceho traktu iného pacienta. V posledných rokoch je fekálna transplantácia veľmi populárna a už dlhšie sa používa na liečbu infekcie spôsobenej baktériou Clostridium difficile. Účinnosť tejto liečby je okolo 90 percent, pričom účinnosť liečby antibiotikami je len niečo vyše 30 percent.
Aj keď liečba ulceróznej kolitídy pomocou fekálnej transplantácie nie je oficiálne schválená, zo sveta je známych viacero prípadov jej úspešného použitia. Často sa pacienti utiekajú k samoliečbe, ak si nájdu vhodného darcu. Práve preto sme sa zapojili do výskumu, aby sme potvrdili alebo vyvrátili vhodnosť a účinnosť fekálnej transplantácie pri terapii ulceróznej kolitídy, aby následne mohla byť riadne schválená pre pacientov. My veterinárni lekári sme realizovali experimenty na laboratórnych myšiach, ktoré musia predchádzať klinickým experimentom na ľuďoch. Získané výsledky sú veľmi sľubné, keďže sa nám podarilo nielen potvrdiť možnosť využitia fekálnej transplantácie pri ulceróznej kolitíde, ale aj odhaliť niektoré úskalia jej využitia pri pacientoch s veľmi ťažkým poškodením čreva.
O inšpiratívnych vedcoch a význame ocenenia
Získali ste ocenenie za mimoriadne výsledky v oblasti vedy a techniky. Kto z tejto sféry inšpiruje vás?
Človekom, ktorý ma v podstate priviedol k vede, je môj manžel, ktorý je takisto veterinárny lekár a úspešný vedec v oblasti klinickej veterinárnej medicíny, konkrétne v oblasti chorôb hovädzieho dobytka.
V rámci môjho doktorandského štúdia som sa stretla s doc. MVDr. Radomírou Nemcovou, PhD., ktorá má zasvätila do tajov mikrobiológie a probiotického výskumu a ktorá ma v profesionálnej oblasti ovplyvnila určite najviac. Nesmierne si ju vážim nielen z profesionálneho hľadiska, ale aj z hľadiska ľudského ako svoju veľmi dobrú priateľku.
Vo všeobecnosti ma inšpirujú najmä vedci, ktorí dokážu skĺbiť vedu, rodinu a záujmy.
Ďalším človekom, ktorý ma inšpiroval, je MVDr. Peter Guba, ktorý vedecky pôsobil v niekoľkých krajinách Ázie a Oceánie. Vždy sa rád podelil s nami, mladšími kolegami, o svoje obrovské skúsenosti a práve on ma naučil inovatívnym prístupom, ktoré majú končiť aplikačným zámerom.
Vo všeobecnosti ma inšpirujú najmä vedci, ktorí dokážu skĺbiť vedu, rodinu a záujmy. Hoci obdivujem ľudí, ktorí vede obetujú všetko, ako bol napríklad Nikola Tesla, nikdy by som nešla touto cestou.
Čo pre vás toto ocenenie znamená? Môže byť prínosom pre vašu ďalšiu prácu?
Veľmi si ho vážim a je pre mňa potvrdením, že cesta, na ktorú som sa vydala, je správna. Vždy som totiž kládla dôraz na širokú spoluprácu s kolegami nielen z našej univerzity, ale aj z ďalších vedeckých inštitúcií na Slovensku i v zahraničí. Nie všetci spolupracovníci v tomto smere so mnou súhlasili, ale ja som stále presadzovala koncept širokej spolupráce, a to najmä interdisciplinárnej. Dnes je už úplne jasné, že bez interdisciplinárneho prístupu nie je možné dopracovať sa k aplikačnej koncovke, ktorá je pre mňa osobne veľmi dôležitá.
Ak sa totiž vo výskume dopracujete k dôležitým zisteniam, ale všetky výsledky zostanú „niekde v šuplíku“, je to demotivujúce. Toto ocenenie nie je len ocenením mojej práce, ale aj práce mojich kolegov vrátane mojich doktorandov a technických pracovníkov, s ktorými som spolupracovala, a je pre nás všetkých veľkým povzbudením do ďalšieho výskumu.
O dôležitých zvratoch a snoch
Žijete vedou natoľko, že na ňu myslíte aj v súkromí? Máte záľuby, pri ktorých sa od nej viete odreagovať?
Ako som spomínala, k vede ma priviedol manžel. Na začiatku vedeckej kariéry mi bol hlavným poradcom, lebo mal oveľa väčšie skúsenosti z vedeckej práce. Neskôr, keď som sa už špecializovala najprv na mikrobiológiu a neskôr na imunológiu, sme začali vedecky spolupracovať, čo vlastne trvá dodnes. Z toho logicky vyplýva, že doma sa často rozprávame o našej práci, konzultujeme a vymieňame si názory a poznatky. Okrem toho máme rovnaké nadšenie pre šport, najmä turistiku, cyklistiku, plávanie, bežkovanie a lyžovanie. Mojou celoživotnou srdcovkou však je volejbal, ktorý som kedysi hrávala závodne, a teraz je to aktivita, pri ktorej sa viem najlepšie odreagovať v kruhu priateľov spoluhráčov.
Nastali vo vašej kariére nejaké neočakávané okolnosti, ktoré ju mimoriadne pozitívne ovplyvnili?
Určite najväčší zvrat v mojej kariére nastal vtedy, keď ma počas doktorandského štúdia na ulici oslovil MVDr. Alojz Bomba, DrSc., ktorého určite možno označiť za zakladateľa a najväčšieho popularizátora probiotického výskumu na Slovensku. Spýtal sa ma, či nechcem ísť pracovať do jeho laboratória. Keďže som už o probiotikách čo-to vedela a koncept využívania prospešných mikroorganizmov sa mi páčil, zároveň som chcela pracovať so zvieratami a v aplikovanom výskume, jeho ponuku som ochotne prijala. Bolo to v roku 2000, keď sa probiotický výskum vo veterinárnej medicíne len začínal, takže sme zachytili dobrý trend.
Vždy som kládla dôraz na širokú spoluprácu s kolegami nielen z našej univerzity, ale aj z ďalších vedeckých inštitúcií na Slovensku i v zahraničí.
Práca v Laboratóriu gnotobiológie Ústavu experimentálnej veterinárnej medicíny pod vedením Dr. Bombu ma veľmi pozitívne ovplyvnila. Tam som pochopila potrebu interdisciplinárneho prístupu, potrebu prezentovať a popularizovať dosiahnuté výsledky a tam som sa stretla aj so spomínanými kolegami doc. Nemcovou a Dr. Gubom. Celý kolektív pracoviska oplýval neskutočným nadšením pre výskum, ale každý vynikal aj svojou odbornosťou. Dr. Bomba dokázal spojiť nadšených, vzdelaných a šikovných ľudí, vytvoriť tvorivú a zároveň priateľskú atmosféru na pracovisku, a tak celý kolektív dosiahol vynikajúce výsledky v oblasti výskumu a vývoja probiotík. Som šťastná, že som mohla byť súčasťou tohto kolektívu.
Druhý obrat nastal vtedy, keď Ústav experimentálnej veterinárnej medicíny bol delimitovaný pod Univerzitu veterinárskeho lekárstva a farmácie a Laboratórium gnotobiológie sa stalo súčasťou Katedry mikrobiológie a imunológie. Pre mňa zaujímavým a pozitívnym obohatením bolo to, keď som od roku 2007 začala učiť najprv mikrobiológiu a krátko nato imunológiu, ktorej som už ostala verná. Kontakt so študentmi a s novými kolegami priniesol nové výzvy, projekty, prednášky, záverečné práce a neskôr šikovných doktorandov, bez ktorých by som si v súčasnosti absolútne nevedela predstaviť realizáciu projektov. Oni sú pre mňa zárukou, že aspoň niektorí z nich budú pokračovať vo vedeckom snažení v oblasti výskumu prospešnej mikrobioty a látok naturálneho pôvodu.
Máte nejaký sen, ktorý sa týka vašej práce?
Snom asi každého vedca je dosiahnuť vedecké ciele, ktoré si stanovil – teda objaviť čosi nové, objasniť nejaký mechanizmus alebo vyvinúť niečo, čo bude používané v praxi a zlepší to kvalitu života ľudí, zvierat alebo životného prostredia. Mne sa stanovené ciele postupne darí plniť, no zatiaľ treba povedať, že v terapii infekčných ochorení väčšina látok naturálneho pôvodu ani probiotické baktérie nie sú schopné nahradiť antibiotiká.
Mojím snom je vytvoriť prípravok na prírodnej báze, ktorý bude mať účinnosť porovnateľnú s antibiotikami a jeho použitie bude reálne aj v praxi – teda jeho cena nebude privysoká. Lenže výskum bez peňazí nie je možné robiť, a preto mojím druhým „lokálnym“ snom je, aby si politici začali viac vážiť slovenskú vedu a aby sme prestali byť na chvoste podpory vedy v Európskej únii.
