Ekofizjologia 1600-Lek22EKOF-NJ

Przedmiot ma na celu przekazanie studentom wiedzy teoretycznej z zakresu wszechstronnie ujętych aspektów medycznych, ekofizjologicznych i biotechnologicznych, wykorzystywanych w walce z chorobami odśrodowiskowymi i w zakresie biotechnologii medycznej. Ważne znaczenie dla odpowiedniej interpretacji tego zagadnienia mają aspekty stanowiące zakres wykładów i seminariów:
Wykorzystanie metod ekofizjologicznych w medycynie. Wybrane przykłady zastosowania metod doświadczalnych związanych ze zdrowiem człowieka. Procesy biogeochemiczne w środowisku i ich związek ze stanem organizmu. Oddziaływanie atmosfery na zdrowie człowieka. Łańcuchowe reakcje fotochemiczne. Oddziaływanie promieniowania na zdrowie i kondycję organizmu. Udział aerozolu atmosferycznego w transferze jonów i efekty w organizmie.
Medyczne i ekofizjologiczne aspekty reakcji biogeochemicznych w hydrosferze. Wpływ procesów biogeochemicznych w litosferze na kształtowanie zdrowia i kondycji organizmu człowieka. Odpady jako źródło zanieczyszczeń środowiska i stanu kondycji organizmu (utylizacja odpadów, metody ograniczania ilości odpadów, biotechnologie i odzyskiwanie surowców i energii z odpadów w aspekcie zdrowia człowieka). Zastosowanie metod biotechnologicznych w medycynie i ekofizjologii człowieka.
Wykorzystanie odpowiedniej metodologii regulacji stanów fizjologicznych komórki. Oddziaływanie związków chloro- i fosfo-organicznych. Wykorzystanie mikroorganizmów biodegradujących w łańcuchu troficznym człowieka. Medyczne i środowiskowe aspekty uwarunkowane inwazjami pasożytów u człowieka (kontrola inwazji pasożytniczych, leki przeciwpasożytnicze i mechanizmy ich działania, lekooporność pasożytów i przyczyny jej powstawania, mechanizmy lekooporności, metody wykrywania lekooporności, immunoprofilaktyka inwazji pasożytniczych u człowieka). Szczepionki przeciwko pasożytom – biotechnologiczne metody zwalczania pasożytów. Preparaty genowe i leczenie genami (genoterapia). Wykorzystanie komórek macierzystych. Metody wykrywania pasożytów chorobotwórczych w środowisku. Biotechnologiczne metody identyfikacji i zwalczania pasożytów w wodzie i glebie.
Medyczne, fizjologiczne i biochemiczne aspekty obrony organizmu człowieka przed substancjami toksycznymi. Wybór, absorpcja i powstawanie kompleksów zawierających metale (dostępność biologiczna jonów metali). Enzymy uczestniczące w detoksykacji. Regulacja genów detoksykacji. Generowanie i wykorzystywanie gradientów stężenia jonów metali. Generowanie gradientów jonowych. Transport jonów przez kanały jonowe. Receptor acetylocholinowy. Kanały sodowe bramkowane przez napięcie. Wiązanie jonów metali i kompleksów z centrami aktywnymi biocząsteczek. Wybór i włączanie jonów metali w aktywne miejsca białek. Wiązanie jonów i kompleksów metali z kwasami nukleinowymi. Promowanie przez biopolimery oddziaływań metal-ligand.
Rola reaktywnych form tlenu jako substratów reakcji enzymatycznych. Nieenzymatyczne reakcje obronne organizmu wobec stresu środowiskowego. Znaczenie białek stresowych w procesach obronnych organizmu. Lipoperoksydacja jako mechanizm obronny wobec stresorów środowiska. Indukcja biosyntezy białek przez reaktywne formy tlenu. Zmiany prawidłowego kodowania układów białkowych i enzymatycznych. Reaktywne formy tlenu jako mediatory i regulatory szlaków metabolicznych. Mechanizmy obrony organizmu przed reaktywnymi formami tlenu (białka stresowe, antyoksydanty enzymatyczne i nieenzymatyczne). Monooksygenazy, cytochromy, fosfatazy. Znaczenie lipoperoksydacji. Utlenianie kwasów tłuszczowych. Mechanizmy naprawy DNA. Mitochondria i mechanizmy immunologiczne. Układ odpornościowy człowieka w zróżnicowanych warunkach stresu środowiskowego. Mechanizmy kształtowania się reakcji immunologicznych (ekofizjologicznych) w środowiskach zdegradowanych. Efektywność układu immunologicznego w obronie organizmu. Fizjologiczne i biochemiczne metody obrony organizmu człowieka przed substancjami toksycznymi. Granice możliwości obrony wobec środowiskowych czynników stresogennych.
Obrona organizmu przed toksykantami (stres oksydacyjny, mutagenne działanie reaktywnych form tlenu, znaczenie obronne reaktywnych form tlenu). Reaktywne formy tlenu a stany patologiczne organizmu. Reaktywne formy tlenu a leki. Reaktywne formy tlenu a szkodliwe działanie czynników środowiskowych. Wykorzystanie metod biotechnologicznych w kształtowaniu równowagi pro-antyoksydacyjnej organizmu. Rola reaktywnych form tlenu jako substratów reakcji enzymatycznych. Indukcja biosyntezy białek i układów enzymatycznych przez reaktywne formy tlenu. Reaktywne formy tlenu jako mediatory i regulatory metabolizmu. Możliwości wykorzystania biotechnologii w regulacji stanów fizjologicznych komórki.
Biokatalizatory; możliwości wykorzystania, znaczenie w medycynie. Zastosowanie biokatalizatorów w ekofizjologii: Biokatalizatory jako naturalny narząd zmysłu. Biokatalizatory wykorzystywane w kontroli produkcji żywności, kosmetyków i leków. Biokatalizatory wykorzystujące impulsy elektryczne, fale elektromagnetyczne, ultradźwięki i środki selektywne. Biosensory czułe na mutageny. Biokatalizatory elektrod enzymatycznych i optod wykorzystujących fluorescencję. Przetworniki elektrochemiczne. Biosensory wykorzystujące preparaty komórkowe z szerokozakresową czułością. Biokatalizatory chemiczne w ekotoksykologii i farmakologii.
Ekologia fizjologiczna i medyczna. Bioenergetyka i bioklimatologia ekofizjologiczna i medyczna. Biochemiczno-ekologiczne oddziaływania organizmów, stany patofizjologiczne. Znaczenie biogeochemii w ekofizjologii i medycynie. Bioakumulacja pierwiastków w środowisku; ekofizjologiczne uwarunkowania kondycji organizmu. Koszty utrzymania heterotrofów, rola krwi, związki ze środowiskiem. Oddziaływanie środowiska poprzez przewód pokarmowy, oddychanie i skórę; uwarunkowania kondycji organizmu. Zmiany patofizjologiczne w organizmie jako ekofizjologiczne reakcje na zmiany degradacyjne w środowisku. Wchłanianie i transfer ksenobiotyków w organizmie. Oddziaływanie zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego na zdrowie i kondycję organizmu. Adaptacje do środowisk zanieczyszczonych. Przekształcenia biogeochemiczne w środowisku spowodowane antropopresją; wpływ na stan zdrowia i kondycję organizmu. Problemy promieniowania; skażenie radioaktywne. Hałas i wibracje w środowisku. Losy ksenobiotyków w organizmie. Niebezpieczne związki organiczne. Mutagenne i kancerogenne działanie ksenobiotyków. Powstawanie i oddziaływanie mutacji chromosomowych i polimorfizmów genetycznych. Ekofizjologia nerek, wątroby i płuc wobec zagrożeń środowiska. Znaczenie pro-antyoksydacyjnych układów enzymatycznych dla kształtowania kondycji organizmu. Wpływ barier biogeochemicznych na obieg materii i przepływ energii w organizmie.
Wpływ czynników stresowych na przebieg torów metabolicznych. Znaczenie interakcji pierwiastków na poziomach troficznych; uwarunkowania medyczne i ekofizjologiczne. Transport jonów przez kanały jonowe; uwarunkowania medyczne i środowiskowe. Znaczenie jonów pierwiastków i związków chemicznych w kształtowaniu odpowiedzi ekofizjologicznej u człowieka. Chemiczne procesy proekologiczne w środowiskach antropogenicznych. Medyczne i środowiskowe uwarunkowania makroelementów. Środowiskowe uwarunkowania chorób pasożytniczych; mechanizmy obronne. Strategie adaptacji metabolicznych człowieka wobec czynników fizykochemicznych środowiska.
Przebieg zmian odśrodowiskowych w zależności od uwarunkowań środowiska (WHO), tj. tzw. czynników zewnętrznych i wewnętrznych (ciężki, słaba odpowiedź lub braku odpowiedzi na rutynowe leczenie, wystąpienie chorób nowych, niezwykle rzadkich lub całkowicie eradykowanych, chorób o nietypowych cechach lub u szczepionej populacji (modyfikacje genetyczne). Wykrywanie i potencjalne znaczenie przyczyn i symptomów chorób odśrodowiskowych w aspekcie medycznym, problemy współczesne.