Projekti / Programi
Določanje parametrov krvi in zunajceličnih veziklov za optimizacijo športnih rezultatov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 5.10.02 |
Družboslovje |
Šport |
Kineziologija - medicinski vidik (ortopedija, fiziatrija itn.) |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.03 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Zdravstvene vede |
Športni rezultati; Zunajcelični vezikli; Krvne preiskave, Bionanosenzor
(Sport results; Extracellular vesicles; Blood tests; Bionanosensor)
Raziskovalci (31)
Organizacije (4)
Povzetek
Znanstvena izhodišča: Sestava krvi in lastnosti njenih sestavin sta pomembna dejavnika pri doseganju športnih rezultatov kot tudi pokazatelj zdravstvenih tveganj. Zunajcelični vezikli (ZV) (Slika 1 v priponki) so majhni (reda 20 nanometrov-1000 nanometrov), z membrano obdani celični fragmenti, ki nastanejo v zadnji fazi brstenja membrane ali ob celični smrti, ko se sprostijo v okolno raztopino in postanejo gibljivi s telesnimi tekočinami, predvsem krvjo. Izolacija ZV iz telesnih tekočin (predvsem krvi) in njihovo določanje (merjenje koncentracije in sestave) odraža status celega organizma, predvsem pa krvnih celic, krvne plazme in endotelija.
Problem: Ni znano, kakšni so učinki specifičnih športnih aktivnosti in dejavnikov, povezanih z rezultati tekmovalnega in rekreativnega športa, na mehanizme, povezane z ZV. Zanima nas, kako različne telesne aktivnosti (aerobna, anaerobna, intenzivnost vadbe, trajanje vadbe, stopnja utrujenosti, način vadbe in tekmovalni nivo športnika), vplivi okolja (hipoksija, temperatura, onesnaženost), vnos različnih snovi v telo (voda, prehranski dodatki), in telesne lastnosti (spol, starost, indeks telesne mase, maščobne in mišične mase) vplivajo na mikrovezikulacijo in vitro in ex vivo in kako so ti procesi povezani s sestavo krvi.
Cilji: Želimo izdelati metodo za spremljanje, predvidevanje in optimizacijo športnih rezultatov, ki temelji na določanju ZV v izolatih iz krvi. Ta metoda bo izboljšala načrtovanje priprave za športne dosežke in zmanjšala tveganje za neželjene pojave kot so preobremenitev srčno-žilnega in živčnega sistema, oksidativni stres in tromboembolije. Pri tem bomo upoštevali tudi nekatere izbrane dejavnike okolja, s posebnim poudarkom na nanodelcih, ki tudi lahko povzročajo oksidativni stres. Športne rezultate in telesni status športnikov bomo interpretirali v luči biomarkerjev ZV in sestave krvi. Na osnovi interakcij ZV z nanodelci bomo zasnovali bionanosenzor za spremljanje statusa preiskovanca.
Metode: Določali bomo standardne parametre krvi (števila različnih vrst celic, njihovo prostornino in ustrezne porazdelitve), faktorje aktivacije celic, rastne hormone, holesterol, vnetne in protivnetne faktorje in faktorje strjevanja krvi), s citometrijo in z ELISA testi. Stanje holinergičnega sistema bomo merili s spektroskopskimi metodami. Izolirali bomo ZV (s centrifugiranjem in izpiranjem vzorcev). S pretočnim citometrom bomo določali koncentracijo ZV in prisotnost markiranih specifičnih receptorjev. Vpliv učinkovin in onesnažil bomo študirali preko njihove interakcije s krvnimi celicami in fosfolipidnimi mehurčki. Indirektne učinke kot sta osmoza in interakcija z dodanimi snovmi bomo obravnavali in vitro z različnimi mikroskopskimi tehnikami in pretočno citometrijo, ter opisali s teoretičnimi modeli, ki upoštevajo zakone mehanike in termodinamike.
Študirali bomo odzive tekmovalnih in rekreativnih športnikov obeh spolov na kronične in akutne aerobne in anaerobne napore med pripravami (tudi na vročem, hipoksičnem in onesnaženem zraku), pred in po reprezentativni tekmi in v procesu obnove. Študirali bomo akutne odzive na stanje hidriranosti in prehranske dodatke. Stopnjo periferne in centralne utrujenosti direktno po vadbi bomo merili s tenziomiografsko metodo.
Pričakovani rezultati: Na osnovi izboljšanja endogenih mehanizmov pri športnikih bomo izdelali protokole kot osnovo personaliziranega plana priprave športnika za doseganje najboljših rezultatov. Rezultati raziskave bodo prispevali k zmanjšanju tveganja za neželene učinke na zdravje. Izboljšali bomo metodo za določanje ZV s protokolom o vnosu vode in hrane ter z navodili o predhodni telesni aktivnosti. Zasnovali bomo bionanosenzor za določanje ZV.
Pomen za razvoj znanosti
V strokovni literaturi pogosto ugotavljajo, da so metode, ki temeljijo na ZV, obetavne, ker naslavljajo temeljne fiziološke in patofiziološke mehanizme. Vendar pa nam ni znano, da bi bile na enak način obravnavane različne skupine preiskovancev, kar je nujno za celostno razumevanje vloge ZV. Predlagana študija je obsežna in vključuje različne skupine preiskovancev ter različne dejavnike v okviru fizioloških pogojev. Zato bo pomembno prispevala k boljšemu razumevanju fiziološke vloge ZV v povezavi s telesno aktivnostjo. Rezultati bodo omogočili določanje povezav med parametri ZV in standardnimi parametri krvi. Pridobili bomo podatke o vplivu telesne aktivnosti in vnosu nekaterih snovi (vode in prehranskih dodatkov) na vezikulabilnost celic v krvi, ter o tem, kaj to pomeni za športne rezultate in zdravstvena tveganja. Nove metode in tehnologije za določanje ZV, ki jih bomo razvili, bodo uporabne za sledenje statusa športnikov. Prispevale bodo tudi k preboju diagnostičnih in terapevtskih metod, ki temeljijo na ZV, v klinično prakso.
S financiranjem nadaljevanja našega dela bi lahko ostali v stiku z vodilnimi skupinami na področju EV (project COST, združenje ISEV) in prispevali k izpolnitvi velikih pričakovanj glede ZV.
Rezultati bodo prispevali k razumevanju temeljnih mehanizmov kot so oksidativni stres, imunski odziv, vnetje, presnova beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob in hidriranost.
Problematika nanodelcev (membranskih nanostruktur kot so ZV in nanotube in industrijskih nanodelcev) zahteva tudi razvoj novih teoretičnih opisov, prilagojenih za nano območje. Rezultati projekta bodo teoretični modeli, ki bodo obravnavali nespecifične biofizikalne lastnosti nanostruktur, kot so oblika molekul, njihova velikost in električne lastnosti. S tem bodo rezultati projekta prispevali k razvoju teoretične fizike.
Izboljšano razumevanje procesov in mehanizmov, povezanih s telesno aktivnostjo bo športnikom omogočilo doseganje boljših rezultatov ter prispevalo k preprečevanju preobremenitve zaradi telesnih in duševnih naporov in k regeneraciji organizma.
Rezultati projekta bodo prispevali k zmanjšanju uživanja nedovoljenih substanc, saj se bo optimizacija učinkovitosti organizma izkazala kot bolj pomembna.
Pomen za razvoj Slovenije
Sodelujemo s podjetjem Domel d.o.o., Železniki, Slovenija in Exosomics, Siena, Italija. Strokovnjaki iz Domela d.o.o. so za namen izolacije ZV v okviru evropskega projekta IMIPEB (EUREKA) izdelali swinging rotor za velike pospeške, ki ga uporabljamo pri izolaciji. Vendar pa preboj na globalno tržišče pričakujemo predvsem z izboljšavo protokola za izolacijo ZV, ki je tudi predmet predlaganega projekta. Tržišče za nove tehnologije za testiranje in diagnostiko (pripomočki kot so centrifuge z dodatki, termobloki in biosenzorji, protokoli za testiranje), ki temeljijo na ZV, je neomejeno. Nove tehnologije bodo omogočile odpiranje novih delovnih mest.
Metode za analizo krvi, ki temeljijo na ZV, še niso standardizirane. S prispevkom k razumevanju mehanizmov ZV bomo lahko sodelovali pri standardiziranju metod in bomo tudi lahko udeleženi pri določanju tehnologij, ki bodo zavezujoče pri oceni kvalitete storitev.
Rezultati bodo pomembno vplivali na razvoj minimalno invazivne diagnostike z biosenzorji. Mehanizmi, ki jih bomo obravnavali, so temeljni za oceno fiziološkega stanja kot tudi za diagnostiko različnih bolezni.
Projekt bo podprl partnerje (UL in PU) pri mednarodnem sodelovanju, s tem povečal ugled Slovenije v mednarodnem znanstvenem prostoru in k zmanjšanju razlik med visoko razvitimi državami in Slovenijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
