Проект
Тестикуларни биомаркери за оксидативен стрес – нови възможности за оценка на коморбидния ефект на кадмий при експериментален ювенилен диабет
Анотация на проекта
Късно диагностицираният или слабо контролираният диабет тип 1 (Т1ДМ) води до сърдечно-съдови заболявания, диабетна полиневропатия, нефропатия и ретинопатия. Той се разглежда и като рисков фактор за инфертилитет при мъжките индивиди. Причините за заболяването не са напълно изяснени, но се предполага, че както генетичните фактори, така и факторите на околната среда, играят съществена роля за развитието му. Широкото разпространение на „ендокринните дизруптори“ представлява риск за мъжкото репродуктивно здраве, особено ако се приемат по време на феталното развитие и пубертета. Кадмият като ендокринен дизруптор е важен етиологичен фактор при развитието на диабет и неговите усложнения.
Целта на настоящия проект е да се изследват промените в сравнителен аспект върху сперматогенезата и фертилитета с прилагане на клетъчни биомаркери за оксидативен стрес в условия на ювенилно предизвикан диабет и субхронично въздействие с кадмий в експериментален модел при плъх. Изпълнението на тази цел ще предостави нови възможности за оценка на ролята на кадмия в увеличаване на предразположеността към диабет и като утежняващ фактор по отношение на предизвиканите репродуктивни нарушения.
За постигане на целта ще бъде разработен оригинален експериментален модел при плъх за предизвикване на диабет в ранна възраст (след раждането или преди пубертета) със субхронично въздействие с кадмиев хлорид. Ще се направи количествен/стереологичен анализ на сперматогенезата в пубертет и полова зрялост. Ще се изследват функционалните промени в половите и соматичните (Сертолиеви и Лайдигови) клетки на тестиса чрез проследяване експресията на специфични клетъчни маркери, показателни за оксидативен стрес, апоптоза, възпаление, продукция на стероидни хормони, паралелно с промени в хомеостазата на есенциални елементи. Ще се проведе мулти-параметричен анализ на експресията на ключови гени за оксидативен стрес и про-инфламаторна сигнализация в тестис.
Съгласно работната ни хипотеза, кадмият като ендокринен дизруптор и токсикант увеличава предразположеността към диабет в ранна възраст и може да утежни неговата патология в контекста на мъжкия инфертилитет. Вероятните механизми за негативния ефект върху хипоталамо-хипофизо-тестикуларната ос, постнаталното развитие на тестисите и протичането на първата сперматогенеза включват индуциране на оксидативен стрес и възпаление, които могат да доведат до понижаване броя и качеството на зрелите гамети.
Съчетаването на два експериментални модела и сравнителният анализ на самостоятелните и комбинирани въздействия ще са принос към изясняване на клетъчните и молекулярни механизми, които са в основата на репродуктивните увреждания на мъжките индивиди в резултат на индуцираните оксидативен стрес и възпаление. От друга страна ще се получат нови данни за това, кой от двата вида диабет, предизвикан неонатално или препубертетно, засяга репродуктивната и ендокринна функция на тестиса в по-голяма степен.
Използването на различни методи за системно-биологичен анализ, включително FlowSOM, UMAP и CytoTree, ще позволи да се открият процесите на динамична промяна в тестикуларните клетки. Интердисциплинарният подход за мулти-параметричен анализ на данни за цял тестис би могъл да предостави ценна информация за диабетната патология и факторите, усилващи предразположеността към нея, което разкрива перспективи за разработването на нови терапии за инфертилитет при мъжа.