Projekti / Programi
Prehrana in ekologija prebavil
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.00 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
|
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B420 |
Biomedicinske vede |
Prehrana |
prehrana, krma, okolje, funkcionalna hrana, zdravje, oksidacijski stres, probiotiki, prebiotiki, mikrobiologija, bakteriocini, prebavni trakt, selekcijski kriteriji, markerji, identifikacija, klasifikacija, biotehnologija
Raziskovalci (43)
Organizacije (2)
Povzetek
Prehrana je pomemben dejavnik v vzdrževanju dobrega zdravstvenega stanja organizma. Na poti do optimalne prehrane se je pojavil nov koncept, ki ga označuje termin funkcionalna hrana. Izhodiščna definicija, ki pravi "Živilo lahko označimo kot funkcionalno, če je mogoče zadovoljivo dokazati njegov ugoden vpliv na eno ali več ciljnih funkcij v telesu, poleg vpliva, ki ga je mogoče pojasniti zgolj s prehranskim učinkom", zahteva postavitev novih ciljev raziskovalne in tudi razvojne narave. Proučevanje mehanizmov in iskanje markerjev, na molekularnem in imunološkem nivoju, s katerimi lahko zadovoljivo merimo učinke živil ali krme, bosta osnovna pristopa v razvoju novega znanstvenega področja.
Vzroke za razvoj sodobnih civilizacijskih bolezni, ki jih je mogoče opredeliti s prehransko-medicinskega vidika, lahko združimo v dve skupini. V prvo sodijo energijsko in snovno neuravnotežena prehrana, v drugo pa vzroki, katerih posledica je porušeno mikrobno ravnotežje prebavil. Normalna črevesna mikrobna flora ima vsaj tri pomembne naloge: zmanjšuje možnost infekcije s patogenimi bakterijami, spodbuja zorenje črevesnega imunskega sistema in razvoj imunske tolerance na ubikvitarne antigene. Razkrivanje vloge mikroorganizmov v interakcijah gostujočih in gostiteljskih organizmov je eden ključnih korakov pri razumevanju delovanja celotnega ekosistema, v tem primeru prebavnega trakta živali ali človeka. Za obvladovanje predlaganih raziskovalnih vsebin bomo uporabili različne in vitro, ex vivo in in vivo raziskovalne metode, ter različne živalske modele. Prehranske raziskave bodo potekale na domačih in laboratorijskih živalih, z možnostjo spremljanja zauživanja in kvantitativnega izločanja snovi s sečem in blatom, s spremljanjem presnovnih parametrov in proučevanjem prehranskih dejavnikov z različnimi markerji kot so malondialdehid (MDA) v plazmi, v seču, v krmi, živalskih proizvodih in živilih (HPLC), stopnja poškodb DNA celic (kometni test), koncentracija E vitamina (alpha-, betapluagama-, delta- tokoferol/HPLC), skupni antioksidacijski status krvnega seruma in aktivnost glutation peroksidaze v eritrocitih. Poleg klasičnih analiz krme in hrane, ugotavljanja koncentracije makro in mikro mineralov (atomska absorpcijska spektrometrija), in sacco metode ugotavljanja prebavljivosti krme s pomočjo fistuliranih živali, bomo ocenjevali razmere v prebavilih in mikrobne fermentacije v posameznih delih prebavil s pomočjo ugotavljanja koncentracije kratkoverižnih (maščobnih) kislin (plinska kromatografija), ATP, amoniaka, viskoznosti in fermentabilnosti črevesne vsebine (in vitro plinski test). Poleg tradicionalnih mikrobioloških metod za izolacijo in gojenje mikroaerofilnih in striktno anaerobnih bakterij v anaerobnih komorah bomo uporabili predvsem širok nabor molekularno bioloških in genetskih metod, s katerimi bomo preučevali strukturo mikrobne združbe in njeno populacijsko dinamiko.
Cilji: spoznavanje zakonitosti in predlaganje novih načinov krmljenja, ki omogočajo prirejo funkcionalne hrane živalskega izvora, opis vpliva alternativnih krmnih dodatkov (rastlinski izvlečki, fibrolitični encimi) in izbranih probiotikov ter prebiotikov na sestavo mikrobne združbe v prebavilih domačih živali, ljudi in v modelnih sistemih, ki takšne prebavne ekosisteme simulirajo, izbira markerjev, ki omogočajo merjenje učinkov krme, hranil, pre-, probiotikov in drugih bioaktivnih snovi v organizmu ter razvoj toksikoloških, genotoksikoloških in imunoloških metod za sledenje njihovih pozitivnih in negativnih vplivov.
Pomen za razvoj znanosti
Težave, povezane s prehrano in zdravjem ne zadevajo le zdravstva, temveč tudi kmetijstvo kot pridelovalca in živilsko industrijo kot predelovalca hrane. Zelo aktualne so zato prehranske raziskave, ki imajo za cilj iskanje živil oz. surovin, ki so zaradi svojih specifičnih prehransko-fizioloških učinkov lahko vir pomembnih hranil ali učinkovin v prehrani. Eden izmed aktualnih problemov sodobne prehrane je poznavanje učinkov prehrane na oksidacijski stres, ki ob premajhni antioksidacijski zaščiti organizma lahko privede do porušenja prooksidacijsko/antioksidacijskega ravnotežja v telesu, kar pomeni tveganje za nastanek različnih obolenj. Raziskave, ki jih je skupina opravila na tem področju so prispevale kar nekaj novega znanja. V raziskavah na živalih smo potrdili, da je oksidacijska stabilnosti maščob v mišičnem in maščobnem tkivu ter jetrih prašičev in piščancev, krmljenih z velikimi količinami n-3 PUFA slabša in, da so potrebe po antioksidantih pri tako krmljenih živalih večje. Dodatek različnih antioksidantov (sintetičnega in naravnega vitamina E, rastlinskih ekstraktov bogatih s polifenoli, npr.: ekstrakti ognjiča, cimeta, kajenske paprike, taninski ekstrakt lesa sladkega kostanja) negativne učinke oksidacijskega stresa zmanjša, oziroma v nekaterih primerih celo prepreči. Ker je bilo antioksidativno delovanje proučevanih ekstraktov do sedaj poznano le in vitro, pomenijo izvedene raziskave prvi dokaz njihovega delovanju tudi in vivo. Prvi smo tudi opisali antioksidativno delovanje ekstraktov lesa sladkega kostanja, mešanice origana in cimeta ter ognjiča in vivo. Rezultati kažejo, da vsi trije ekstrakti zmanjšajo stopnjo oksidacije maščob (MDA, IPF2alfa) in odpravijo poškodbe DNA (kometni test, 8-OHdG). Njihova učinkovitost je primerljiva ali celo boljša kot pri vitaminu E. Vse bolj je jasno, da optimalne prehrane živali in ljudi ne moremo načrtovati brez dobrega poznavanja mikrobiote prebavnega trakta, ki ima pomembno vlogo ne samo pri razgradnji krme/hrane temveč tudi pri zaščiti in imunski sposobnosti organizma. Prav zato smo posvetili veliko pozornosti sestavi mikrobiote in vplivu različnih hranil in dodatkov na strukturne spremembe njene sestave. Kar nekaj rezultatov tega sklopa raziskav je pomembnih za razvoj znanosti. Pri proučevanju vpliva taninov iz rožičeve moke na sestavo mikrobne združbe slepega črevesa kuncev smo odkrili doslej še neznano vrsto iz rodu metanogenih arhej Metanobrevibacter, ki smo jo molekularno taksonomsko opisali in pripravili metagenomsko knjižnjico ribosomskih genov bakterij iz slepega črevesa kuncev. Bioinformacijska analiza pridobljenih sekvenc je pokazala, da v slepem črevesu kuncev živi vrsta doslej še neopisanih bakterijskih vrst in rodov, v veliki večini iz XIV. Firmikutske gruče. Opisali smo dva nova širokospektralna bakteriocina, ki jih producirata dva seva vrste Lb. gasseri ter do sedaj še neopažen fenomen navzkrižne homolognosti aktivnih in neaktivnih podenot bakteriocinov sevov K7 in LF221 z gassericinom T, ki je ozko spektralni bakteriocin.
Pomen za razvoj Slovenije
Za merjenje učinkov krme, hranil, probiotikov in drugih bioaktivnih snovi v organizmu smo razvili in vpeljali številne in vitro in in vivo metode. Raziskovalna skupina je v tem času razvila model indukcije oksidacijskega stresa, ki omogoča testiranje in primerjavo antioksidacijskega delovanja sintetičnih in naravnih antioksidantov ter toksinov in vivo ter ex vivo. Vpeljala je metode merjenja oksidacijskega stresa na več ravneh antioksidacijske obrambe. Skupin, ki bi bile sposobne tovrstnih raziskav s tako pestro analitiko je malo, zato ni čudno, da se za te raziskave zanimajo tudi podjetje, ki razvijajo tovrstne izdelke. Z nekaterimi že sodelujemo (Chemoforma Ltd, Švica; Tanina Sevnica, Slovenija). To sodelovanje vključuje tudi raziskave, potrebne za registracijo oz. uvrstitev tega proizvoda na listo krmnih dodatkov. Podobno velja za raziskave, testiranja in kontrolo probiotičnih izdelkov od živil, prehranskih dopolnil do OTC zdravil. Na tem področju sodelujemo z Lekom, Adria Medics.(Bolgarija), LTH (Švica). Eden od poglavitnih ciljev programske skupine je podpora izobraževalnega procesa na visokošolski stopnji, tako na do- kot na podiplomski stopnji, v skladu s poslanstvom ustanove, ki ji pripada. Raziskovalni program je prispeval nova znanja na enem najpomembnejših področij, t.j. proizvodnje in oskrbe z varno hrano, ki sodi v prvi prioritetni sklop: »raziskovanje genomike in biotehnologije za zdravje, kakovosti in varnosti živil ter trajnostnega razvoja«. Menimo, da bodo rezultati raziskav prispevali k večjemu osveščanju, boljši prehrani in posledično zdravstvenemu stanju prebivalcev RS. Nova znanja in metode so skozi aplikativne projekte, že vpeljana v vodenja prehrane živali, moderne tehnologije prireje in proizvodnjo varne hrane ter funkcionalnih živil. To bo prispevalo k zagotavljanje neoporečnosti, kakovosti in konkurenčnosti slovenskih proizvodov in s tem tudi konkurenčnosti kmetijstva in agroživilske industrije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
