Skip to main content
Физичкохемијски аспекти ритмичности
неуроендокриних система

Општи подаци о Пројекту

Основни концепт предложеног истраживања је коришћење нелинеарне повратне спреге инхерентне неуроендокриним системима и коришћење њихове осетљивости на спољашње пертурбације, са циљем да се развије нови систем контроле динамичких стања организма у целини.

Повратне везе унутар неуроендокриних система су основно својство живота повезано са скоро свим процесима одговорним за опстанак живих система. Често се јављају као биолошка ритмичност различитих периода, стварајући тако контролне подсистеме са флексибилном динамиком препознатом као ХПА оса, ХПТ оса, итд. Наше претходно истраживање резултирало је са неколико варијанти модела ХПА осе, омогућавајући нумеричку симулацију широког спектра понашања, укључујући одговор на стрес или злоупотребу дрога. Коришћени стехиометријски мрежни модел (или, једноставно, модел реакције) објаснио је јаку осетљивост различитих стресних одговора на мале промене у тренутку примене лека. Дакле, наше откриће је отворило врата за креирање сасвим нове стратегије примене лекова у лечењу различитих болести. Као резултат високе осетљивости нелинеарне повратне спреге унутар неуроендокриног система, доза примењених лекова може бити значајно смањена уз очувану ефикасност.

Да бисмо постигли напредак у овом правцу, намеравамо да даље развијамо стехиометријски мрежни модел ХПА осе са посебним циљем да раздвојимо нелинеарне кораке повратне спреге у реалистичније повратне петље. Штавише, намеравамо да дамо и потпуно нови модел ХПТ осе Коначно, реактивност као и утицај на динамичка стања главних компоненти из ових неуроендокриних система биће експериментално испитани у осцилујућим реакцијама реализованим у затвореним и отвореним реакторима, са главним циљ да се сузи опсег дозвољених вредности параметара за предложене моделе неуроендокриних система. Поменуте компоненте биће екстраховане из природних извора и одређене бројним физичко-хемијским методама.

Циљ пројекта

Имајући дугогодишње искуство у нелинеарној динамици реакционих система [ - ], у предложеном Пројекту (у наставку текста: Пројекат НЕС) фокусирани смо на најинтригантније својство метаболичких процеса, осцилаторну динамику засновану на њиховим повратним петљама, као нпр. еволутивни механизам за преживљавање након било које врсте стреса (пертурбације). Конкретно, намеравамо да решимо улогу корака позитивне и негативне повратне спреге у већ постулираном и успешно примењеном моделу неуроендокриног хипоталамус-хипофизно-надбубрежне (ХПА) осе, и поред тога, предложимо потпуно нови модел реакције хипоталамус-хипофиза. -тироидна (ХПТ) оса (види слику 1).

Слика 1. Шематски приказ ХПА и ХПТ осе

У ту сврху потребно је проширити наше знање засновано на експерименталним и теоријским истраживањима сродних подсистема и интеракција есенцијалних врста у њима. Стога, морамо испитати реакциону активност врста које постоје у ХПА и ХПТ оси и сродним моделима као што су кортизол (главни хормон ХПА осе) и тирозин (најважнији представник тироидних хормона). Штавише, у поменуту сврху потребно је проширити наша експериментална и теоријска знања везана за испитивање реакционих механизама, уопште.

Специфичнији циљ нашег истраживања биће прилагођавање предложених модела за ХПА и ХПТ осу до нивоа на коме ће нам омогућити да предвидимо неуроендокрини одговор у хомеостатским и стресним условима, као иу условима неких динамичких болести.

1 S. Jelić, Ž. Čupić and Lj. Kolar-Anić, (2005) Mathematical modeling of the hypothalamic-pituitary-adrenal system activity, Mathematical biosciences, 197 (2): 173–187
2 V. M. Marković, Ž. Čupić, V. Vukojević and Lj. Kolar-Anić, (2011) Predictive modelling of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis response to acute and chronic stress, Endocrine Journal, 58 (10): 889-904
3 V. M. Marković, Ž. Čupić, S. Maćešić, A. Stanojević, V. Vukojević and Lj. Kolar-Anić, (2016) Modelling cholesterol effects on the dynamics of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis, Mathematical Medicine and Biology, 33 (1): 1–28
4 Ž. Čupić, A. Stanojević, V. M. Marković, Lj. Kolar-Anić, L. Terenius and V. Vukojević, (2017) The HPA axis and ethanol: a synthesis of mathematical modelling and experimental observations, Addiction biology, 22 (6): 1486-1500
5 O. A. Abulseoud, M. C. Ho, D.- S. Choi, A. Stanojević, Ž. Čupić, Lj. Kolar-Anić and V. Vukojević, (2017) Corticosterone oscillations during mania induction in the lateral hypothalamic kindled rat-Experimental observations and mathematical modelling, PloS One, 12 (5): e0177551
6 Ž. Čupić, S. Maćešić, K. Novakovic, S. Anić and Lj. Kolar-Anić, (2018) Stoichiometric network analysis of a reaction system with conservation constraints, Chaos, 28 (8): 083114
7 J. Maksimović, Ž. Čupić, N. Manojlović,·A. Đerić, S. Anić and Lj. Kolar-Anić, (2020) Bray–Liebhafsky oscillatory reaction as the matrix system for the kinetic determination of microquantities of alizarin and purpurin, Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 130 (2): 655–668

Радни пакети (РП)

  • РП1 (Управљање Пројектом и промоција резултата – Руководилац радног пакета PI, Željko Čupić)

  • РП2 (Стехиометријско моделовање хипоталамус-хипофизно-надбубрежнe (ХПА) осовинe и хипоталамус-хипофизно-тироидне (ХПТ) осовине – Руководилац радног пакета P6, Стеван Маћешић)

  • РП3 (Експериментална и теоријска анализа физичкохемијских осцилатора – Руководилац радног пакета P7, Јелена Максимовић)

  • РП4 (Природна фенолна једињења као потенцијални модулатори функције неуроендокриних система – Руководилац радног пакета P2, Недељко Манојловић)

  • РП5 (Дисеминација резултата Пројекта кроз едукацију и организацију научних скупова – Руководилац радног пакета P4, Ана Ивановић-Шашић)