מטבוליזם: פיזיולוגיה ופתולוגיה (0455.2557)

מרצה הקורס: ד"ר צור צפריר (מרכז הקורס, מדעי החיים), ד"ר לוין ערן (מדעי החיים), פרופ' שטרן נפתלי ונוספים (רפואה, מחלקה אנדוקרינית, איכילוב), פרופ' קרונפלד-שור נגה (מדעי החיים), פרופ' צרפתי אילן (רפואה), פרופ' פרנקל דני (מדעי החיים)

 

המטבוליזם אשר עד לאחרונה נחשב תחום המחקר הוותיק ביותר בביוכימיה, פורח מחדש וזוכה להיות אחד התחומים החמים בביו-רפואה. המטבוליזם החל להילמד במאה ה-18 על-ידי Antoine Lavoisier  אשר חקר את תהליך הנשימה באורגניזם, המחקר בו היה למגנט אשר משך חוקרים רבים במאה ה-19 כמו לואי פסטר אשר חקר את התסיסה ברמה התאית, והגיע רק בשנים האחרונות להבנה ברמה המולקולרית של הקשר בין מבנה ופעילות הקומפלקסים החלבוניים ב-oxidative phosphorylation במיטוכונדריה. לאורך כ-200 שנה המחקר עבר מרמת האורגניזם, לרמת התא לרמה המולקולרית - פענוח פעילות האנזימים במסלולים המטבוליים, ואח"כ התמקד בכל הרמות, מהאורגניזמית ועד המולקולרית - בבקרה ע"י סיגנלים תוך-תאיים וחוץ-תאיים. בעשור האחרון תחום זה זוכה לרנסנס, בעקבות גילויים מסעירים על הדרך בה המטבוליזם משתנה בתגובה לסיגנלים שלא היו ידועים קודם לכן כקשורים למטבוליזם. יתרה מכך, תחום המטבוליזם זוכה לתחייה גם בזכות הגילויים על הדרך בה שינויי המטבוליזם ברקמה קובעים את גורל התא, תפקודו ומעורבותו בהתפתחות מחלות כגון סרטן, סכרת ואלצהיימר. בחזית המחקר כיום נמצאים פיתוח ויישום קליני של תרופות מטבוליות למטרת טיפול במגוון הולך וגדל של מחלות.

הקורס "מטבוליזם: פיזיולוגיה ופתולוגיה" הוא קורס אינטגרטיבי אשר ניתן ע"י חוקרים ורופאים בשטחים שונים ומטרתו לחשוף את הסטודנטים למחקרים העדכניים ביותר בתחומים הרלבנטיים למטבוליזם. רמות הדיון בקורס הן החל מרמת האורגניזם - המטבוליזם בראי האבולוציה והאקולוגיה, ועד הרמה המולקולרית – כיצד נבנים ומפורקים שומנים. בקורס זה נלמד על הקשר בין השמנה למחלות מטבוליות כגון סכרת וטרשת עורקים, כיצד המטבוליזם והמחלות המטבוליות מושפעים מהשעון הביולוגי, על שינויי המטבוליזם בתאי סרטן ובתאים פרו-דלקתיים ועל הקשר בין מטבוליזם למחלות נוירודגנרטיביות.

 

נושא	מרצה	שעות
מטבוליזם ברמה פיסיולוגית / אבולוציונית / אקולוגית	ד"ר ערן לוין	6-8
ביוכימיה של שומנים. ח.א	ד"ר צפריר צור	5-7
השמנה ומחלות מטבוליות (סוכרת, טרשת עורקים...) אימיונו- מטבוליזם	פרופ' נפתלי שטרן ונוספים מהמחלקה האנדוקרינית באיכילוב	16
השעון הביולוגי ומטבוליזם	פרופ' נגה קרונפלד-שור	2
מטבוליזם בסרטן	פרופ' אילן צרפתי	8-12
מטבוליזם ומחלות נוירודגנרטיביות	פרופ' דני פרנקל	6

 

ד"ר ערן לוין - מטבוליזם ברמה פיסיולוגית / אבולוציונית / אקולוגית

1)    סוכרים
סוגי סוכרים- חד סוכרים ודו סוכרים נפוצים בטבע מקורם והשפעתם, סוכרי אגירה (טראולוז, גליקוגן), סוכרי בניה (כיטין).
התאמות לאכילת סוכר בבעלי חיים- מבניות ופיסיולגיות.
מסלול הפנטוז פוספט וחשיבותו להסברת האבולוציה של בעלי חיים אוכלי סוכר.
2)    שומנים
סוגי חומצות שומן- SFA,MUFA,PUFA - תכונות, השפעות סביבתיות, דה סאטורזות, אקולוגיה של רוויון חומצות שומן.
שומן כדלק מטבולי- אגירת שומן, מים מטבולים, שימוש בשומן כדלק למטבוליזם גבוה במיוחד, שימוש בשומן כדלק להיברנציה (מטבוליזם נמוך במיוחד).
אגירת שומן בבעלי חיים ככלי להבנה של השמנת יתר בבני אדם
3)    חומצות אמינו
חומצות אמינו חיוניות ולא חיוניות
חומצות אמינו קטוגניות וגלוקגניות
חומצות אמינו כדלק מטבולי- מצבי רעב, חומצות אמינו בצוף פרחים, שימוש בחומצות אמינו כדלק לביצועי על של המיטוכונדריה בבעלי חיים.
4)    אקולוגיה של ויטמינים (שיעור אופציונלי, יכול גם לאחד אותו עם השיעור על חומצות אמינו- שעה ושעה)
ויטמין A - מקור ותפקוד. באזורים טרופיים וארקטיים. קרוטנאודים - מבנה ושימוש במערכות ביולגיות.
ויטמין B1 - תפקוד. קריסת מערכות ימיות כתוצאה מפגיעה במקור הויטמין.
ויטמין B3-  מבנה ותפקוד- השפעת התפתחות החקלאות המודרנית על כמות הויטמין בסביבה והשפעות סביבתיות.
ויטמין B12- מבנה ותפקוד. השפעת רמות הקובלט בסביבה על שכיחות הויטמין והמטבוליזם של המעכת האקולוגית. אוסטרליה כמקרה מבחן.
ויטמין C- מבנה ותפקוד. פאנציאה או או היסטריה?
ויטמין D- מבנה ותפקוד. עלייתו של המלך החדש.
ויטמין E- מבנה ותפקוד. חשיבותו בממברנות ביולוגיות.

 

ד"ר צפריר צור – ביוכימיה של שומנים וחומצות אמינו

1)    פירוק שומנים – פירוק טרי-גליצרידים, פירוק חומצות שומן רוויות, בלתי-רוויות ובעלות מספר פחמנים אי-זוגי, גופי קטו.
2)    ביו-סינתזה של שומנים – בניית חומצות שומן, Eicosanoids ותרופות אנטי-דלקתיות שאינן סטרואידים, סינתזה של טרי-גליצרידים ופוספוליפידים, סינתזה של כולסטרול ונגזרותיו.
3)    פירוק חומצות אמינו – הפקת אנרגיה מחומצות אמינו, מעגל האוריאה, מחלות מטבוליות רלבנטיות.
 
 

פרופ' נפתלי שטרן ונוספים מהמחלקה האנדוקרינית באיכילוב – מטבוליזם, השמנה ומחלות מטבוליות

1)    Energy Balance: caloric intake, expenditure, adaptation to variable dietary composition.
2)    Caloric excess: cellular and systemic nutrient sensing: fat, ectopic fat, skeleton and brain and macrobiome.
3)    Starvation and fasting
4)    Glucose, cholesterol and fatty acids as vascular offence agents: atherosclerosis- I
5)    Glucose, cholesterol and fatty acids as vascular offence agents : atherosclerosis-II
6)    Obesity genes and pathogenesis of obesity
7)    Type II Diabetes Mellitus as a complication of obesity
8)    Pharmacobiochemistry of the treatment of obesity and diabetes

פרופ' נגה קרונפלד-שור – השפעת השעון הביולוגי על המטבוליזם

בשיעור נסקור את התפקיד של השעון הביולוגי בשמירת המאזן המטאבולי, את הדרכים לחקור קשר זה, ואת ההשלכות של פגיעה בתפקוד השעון הביולוגי או פעילות בניגוד לשעון על הפיסיולוגיה והתפתחות מחלות מטבוליות כגון סוכרת.

פרופ' אילן צרפתי – מטבוליזם וסרטן
בשנים האחרונות חלה התעוררות מחודשת בחקר המטבוליזם הייחודי של התא הסרטני במטרה לפתח תרופות אנטי-סרטניות חדשות. המחקר המחודש מבוסס על התקדמות טכנולוגית והבנת הקשר בין מעבר האותות בתא לבין המטבוליזם של התא הסרטני. מטרת החטיבה לחשוף בפני הסטודנטים את המחקרים החדשניים בתחום. מורה הקורס מתמקד בחקר המטבוליזם של סרטן השד ולכן נשתמש בסרטן זה כמודל. יושם דגש על הקשר בין מטבוליזם, והתפתחות גידולים סרטניים בשד וכן חשיבות המטבוליזם בהתפשטות הגידול ויצירת גרורות.

1)    Metabolic pathways in the tumor proliferating cell
2)    Signal transduction pathways regulating metabolism: the PI3K/AKT/mTOR
3)    Tumor metabolism: Angiogenesis, blood flow hypoxia, hypoglycemia and starvation, role of isocitrate dehydrogenase (IDH) mutations and oncometabolites, the link between tumor hypoxia and metabolism, lactate and glucose metabolism in tumors and their effects on tumor micro-environment.
4)    Targeting and Imaging tumor  metabolism

פרופ' דני פרנקל - מטבוליזם ומחלות נוירודגנרטיביות

מטבוליזם ומוח - חשיבות תהליכים מטבוליים לתפקוד המוח. חשיבות הדו שיח עם הפריפריה והמבנה הגליאה-נוירו-ואסקולארי ליצירת אנרגיה זמינה במוח. חשיבות המרכיב השומני בתפקוד המוח.
מחלות כגון שבץ, בהן יש פגיעה בכלי הדם ומשובש הדו-שיח בין הפריפריה למוח.
מחלות ניווניות כגון אלצהיימר ופרקינסון בהן יש שיבוש במסלולים ליצירת אנרגיה במוח. טיפולים למחלות מטבוליות והשימוש במחלות ניווניות במוח.

 

 

קהל היעד: סטודנטים לתואר ראשון במדעי החיים שנים ב'-ג', סטודנטים לתארים מתקדמים בפקולטה למדעי החיים ובפקולטה לרפואה.

 

דרישות קדם: ביוכימיה (0455.2548)