The effects of natural substances (linseed slime) on the microscopic structure of selected organs of animal model in vivo

There are many natural substances of which effect has not yet been verified and are a challenge for the scientific community. They have positive properties in prevention or therapy of some civilization diseases. These substances, in addition to their antioxidant capacity, can modify enzymatic activity, interact with molecules and change the expression of important genes critical to human health. 

The laboratory rat (Rattus norvegicus), a strain of Zucker diabetic obese (ZDF) rats, is proposed as a suitable animal model, also for the interpretation of results in connection with human medicine, which is used in the investigation of the effects of various substances in obesity, other metabolic diseases associated with the lipid profile, diabetes mellitus (DM). Obese ZDF rats are a spontaneous recessive genetic mutation of the gene for the leptin receptor (LepR) - fa, and compared to normal, lean rats, we encounter hyperphagia, hyperinsulinemia, hyperglycemia, and hyperlipidemia.

It is assumed that the addition of natural substances could reduce physiological deviations and adjust the glycemic index in affected rats, which should ultimately be manifested as a reduction of accompanying symptoms of type 2 diabetes or delaying them.

Sown flax is an annual herb that grows over 1m tall. The leaves are alternate and narrowly lance-shaped, the flowers are light blue in color and the fruit is a capsule. It is grown on many places all over the world. Already in ancient times, flax fiber was used to make clothes. In the food industry and in folk medicine, flaxseed is mainly used, which contains mainly omega-3 fatty acids, pectin, glycosides, mucilage, bitters, fiber or some vitamins and minerals (mainly potassium). Flax seeds act as an antioxidant, helping to protect cells from oxidative stress. Its three components are particularly important - α-linolenic acid, lignans and mucilaginous substances. Flax seeds contribute to the normal functioning of the intestinal tract. It works in inflammatory diseases of the stomach and intestines. When using flaxseed, the body is enriched with vitamin F, which is part of the oil.

The individual stages of the work will be focused on experiments clarifying the effects of selected substances on qualitative, quantitative, cellular and molecular indicators of selected organs (kidneys, testes, etc.).

Scientific objectives:

(1) Description of qualitative structures, microscopic structures, alterations;

(2) quantification of structures based on morphometric methods,

(3) detection of cellular and molecular changes by fluorescence methods.

Methodological objectives: Experimental work requires an in vivo experiment using ZDF rats, determination of the effect of administered substances by florescence methods, and morphometric methods. The work will use the equipment of the laboratories of the Institute of Applied Biology, FBP, SPU in Nitra and the AgroBioTech center.

Expected benefits: The result of the work will be the determination of the specification of the effect of linseen slime on the structural indicators of selected organs of model animals.

Účinky prírodných látok (ľanový sliz) na mikroskopickú štruktúru vybraných orgánov modelových zvierat in vivo

Existuje veľa prírodných látok, ktorých účinok ešte nebol overený a sú výzvou pre vedeckú komunitu. Predpokladajú sa ich pozitívne vlastnosti v prevencii resp. terapii niektorých civilizačných ochorení. Tieto látky majú okrem antioxidačnej kapacity schopnosť modifikovať enzymatickú aktivitu, interagovať s molekulami a meniť expresiu dôležitých génov kritických pre ľudské zdravie. 

Ako vhodný animálny model, aj pre interpretáciu výsledkov v súvislosti s humánnou medicínou, je navrhnutý laboratórny potkan (Rattus norvegicus), kmeň Zucker diabetické obézne (ZDF) potkany, ktorý sa používa pri skúmaní účinkov rôznych látok pri obezite, iných metabolických ochoreniach spojených s lipidovým profilom, diabetes mellitus (DM). Obézne ZDF potkany sú spontánnou recesívnou genetickou mutáciou génu pre leptínový receptor (LepR) - fa a v porovnaní s normálnymi, chudými potkanmi, sa u nich stretávame s hyperfágiou, hyperinzulinémiou, hyperglykémia a hyperlipidémiou. 

Predpokladáme, že prídavky prírodných látok by mohli zmierňovať fyziologické odchýlky a upravovať glykemický index u postihnutých potkanov, čo by sa malo v konečnom dôsledku prejaviť ako zmiernenie sprievodných symptómov diabetes 2. typu resp. ich oddialenie. 

Ľan siaty je jednoročná bylina dorastajúcej výšky cez 1m. Listy sú striedavé a úzko kopijovité, kvety majú svetlo modrú farbu a plodom je kapsula. Pestuje sa na mnohých

miestach celého sveta. Už v dávnych dobách sa ľanové vlákno používalo na výrobu odevov. V potravinárstve a v ľudovej medicíne sa používa hlavne semeno ľanu, ktoré obsahuje predovšetkým omega-3 mastné kyseliny, pektín, glykozidy, slizy, horčiny, vlákninu alebo niektoré vitamíny a minerály (hlavne draslík). Semená ľanu pôsobia ako antioxidant, kedy napomáhajú chrániť bunky pred oxidatívnym stresom. Významné sú najmä jeho tri zložky - kyselina α-linolenová, lignany a slizovité látky. Semiačka ľanu prispievajú k normálnej činnosti črevného traktu. Pôsobí pri zápalových ochoreniach žalúdka a čriev. Pri užívaní ľanovej drogy sa organizmus obohacuje vitamínom F, ktorý je súčasťou oleja.

Jednotlivé etapy práce budú zamerané na experimenty objasňujúce efekty vybraných látok na kvalitatívne, kvantitatívne, celulárne a molekulárne ukazovatele vybraných orgánov (obličky, semenníky, etc.).

Vedecké ciele:

(1) Opis kvalitatívnych štruktúr, mikroskopických štruktúr, alterácií;

(2) kvantifikácia štruktúr na základe morfometrických metód,

(3) detekcia celulárnych a molekulárnych zmien fluorescenčnými metódami.

Metodické zámery: Experimentálne práce vyžadujú in vivo pokus s použitím ZDF potkanov, stanovenie účinku podávaných látok florescenčnými metódami, a morfometrickými metódami. V práci sa využije prístrojové vybavenie laboratórií Ústavu aplikovanej biológie, FBP, SPU v Nitre a centra AgroBioTech.

Očakávané prínosy: Výsledkom práce bude určenie špecifikácie účinku ľanového slizu na štrukturálne ukazovatele vybraných orgánov modelových zvierat.

More information about PhD position

Additional research info: peter.massanyi@uniag.sk

https://fbp.uniag.sk/sk/molekularna-biologia-6625/

https://fbp.uniag.sk/sk/phd-stupen/

https://is.uniag.sk/prihlaska/