TISK_HRBTNA_enotna_Pomurska Obzorja.pdf 1 17.9.2015 10:50:44 ISSN 2350-6113 PAZU Pom urska L e t n i k 8, l e t o 2021, š t . 15 Obzorja Izdajatelj Pomurska akademsko znanstvena unija C M Y CM MY CY CMY K Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO – Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO – Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO – Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO - Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO – Alenka Erjavec Škerget: KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen – Alenka Erjavec Škerget: GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti – Cvetka Grašič Kuhar: POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH – Matej Štuhec: AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU – Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič: DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO P O M U R S K A A K A D E M S K O Z N A N S T V E N A U N I J A Pomurska obzorja Letnik 8, leto 2021, številka 15 | ISSN 2350-6113 Murska Sobota, 2021 Kazalo IMPRESUM 3 UVODNIK 3 MEDICINA ■ KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen 4 Alenka Erjavec Škerget ■ GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti 11 Alenka Erjavec Škerget ■ POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH 15 Cvetka Grašič Kuhar FARMACIJA ■ AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU 19 ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU Matej Štuhec FIZIKA ■ DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič 25 Uvodnik Drugačna konferenca Pomurske akademije Impresum Osmi letnik Pomurskih obzorij nam v petnajsti številki predstavlja pet zanimivih člankov, ki so bili predstavljeni tudi na letni konferenci Pomurske akademije. Zaradi znanih razlogov je konferenca potekala drugače, na daljavo, kar pa nikakor ni okrnilo njenega pomena. Manjkalo je neposredno druženje med udeleženci, ki je ena pomembnejših značilnosti in vrednot naših konferenc, prav nič pa zaradi tega nista trpela strokovnost in akademski nivo predavanj ter posledično raven prispevkov, ki jih nekaj predstavljamo tudi v pričujoči publikaciji. Internet: http://www.pazu.si e-mail: pazu@pazu.si ISSN 2350-6113 Naslov publikacije: POMURSKA OBZORJA Letnik 8 Leto 2021 Številka 15 Izdajatelj: Združenje Pomurska akademsko znanstvena unija Uredništvo: Odgovorni urednik pom. akad. dr. Mitja Slavinec Glavni urednik pom. akad. dr. Milan Svetec Tehnični urednik Sanja Strupar Uredniški svet: pom. akad. dr. Damir Josipovič pom. akad. dr. Albina Nećak Lük pom. akad. dr. Vesna Kondrič Horvat pom. akad. dr. Darja Senčur-Peček pom. akad. dr. Mitja Lainščak pom. akad. dr. Mirjam Sepesy Maučec pom. akad. dr. Rafael Mihalič akad. pom. akad. dr. Igor Emri Oblikovanje naslovnice: prof. dr. Tilen Žbona Fotografija na naslovnici: Megla Foto: Razvojni center Murska Sobota Tisk: Tiskarna aiP Praprotnik d.o.o. Tavčarjeva ulica 14, Černelavci Naslov izdajatelja in uredništva: PAZU – Uredništvo revije Pomurska obzorja Lendavska ulica 5a, 9000 Murska Sobota V tej številki objavljamo kar tri članke s področja medicine ter po enega s področja tehnike in fizike. Članek pom. akad. dr. Alenke Erjavec Škerget je smiselno in tudi napovedano nadaljevanje njenega članka iz devete številke Pomurskih obzorij, kjer je predstavila kromosom X, tokrat pa se je posvetila kromosomu Y. Dotaknila se je njegove strukture, funkcije in medicinsko-diagnostičnega pomena. Tudi sicer je članek pomembna dopolnitev že omenjenega predhodnika, saj tokrat med drugim oba kromosoma med seboj tudi morfološko in fiziološko primerja. Prispevek je zelo aktualen, saj predstavlja tudi nedavna odkritja, povezana z dovzetnostjo moških za nekatere bolezni. Tudi naslednji članek je prispevala pom. akad. dr. Alenka Erjavec Škerget, v njem pa opisuje vpliv genetike pri naglušnosti. Ugotavlja, da je naglušnost pri več kot polovici bolnikov genetsko pogojena, zato je terapija, povezana z gensko obravnavo, toliko bolj smiselna in tudi ekonomsko upravičena, svojo uspešnost pa dokazujejo tudi v evropskem prostoru. Pom. akad. dr. Cvetka Grašič Kuhar v članku Povezanost nastanka raka z okužbami – s poudarkom na HPV virusih ob splošno znanih dejavnikih, ki predstavljajo tveganje za raka, predstavi še okužbe. Pri teh je kar polovica oblik raka povezana z visokorizičnimi podtipi virusov HPV, kar pa lahko učinkovito in varno preprečujemo s cepljenjem. V članku Ambulante farmacevta svetovalca na primarnem nivoju zdravstvenega varstva v Pomurju pom. akad. dr. Matej Štuhec predstavi, kako se lahko klinične farmacevte vključi v proces zdravljenja bolnikov na vseh nivojih in katere pozitivne učinke to zagotavlja. Zadnji članek v tej številki Pomurskih obzorij je povezan z astronomijo; v njem pom. akad. dr. Simon Ülen s sodelavci predstavi določanje lastnosti zvezd s spektroskopijo. Ob strokovni vrednosti ima članek tudi velik motivacijski potencial, saj so pri raziskavi sodelovali tudi dijaki, kar je nedvomno pomemben doprinos pri popularizaciji znanosti med mladimi. Aktualni in zanimivi članki naj bodo zanimivo branje in motivacija za aktivno sodelovanje s Pomursko akademijo in posredno tudi za krepitev raziskovalne dejavnosti tako v lokalnem okolju kakor tudi širše. pom. akad. dr. Mitja Slavinec, odgovorni urednik Datum natisa: Maj 2021 Naklada: 200 izvodov Revija Pomurska obzorja izhaja dvakrat letno. Revija je brezplačna. Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 3 Medicina Alenka Erjavec Škerget1,* KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen POVZETEK Kromosom Y spada po velikosti med najmanjše človeške kromosome, a njegova vloga in pomen v humanem genomu nista povsem v korelaciji z njegovo velikostjo. Kot predstavnik enega od dveh spolnih kromosomov pri človeku v svojem „normalnem“ stanju poleg drugih genov vsebuje najbolj znani in po biološki definiciji spola za moški spol specifični gen, t. i. SRY gen. Kljub skupnemu izvoru obeh človeških spolnih kromosomov pred 180 milijoni let sta danes oba spolna kromosoma X in Y morfološko in fiziološko zelo različna: po velikosti je kromosom Y za 2/3 manjši od kromosoma X. Poleg genov za določitev spola (SRY, AMHY, PAR regije), ki vplivajo na razvoj in diferenciacijo spolnih organov osebka in/ali na njegovo nadaljnjo reprodukcijo, so bile opažene še druge fenotipske značilnosti oz. bolezni, ki se povezujejo z geni na kromosomu Y: družinsko pogojena hipertenzija, ki se pojavlja pri moških predstavnikih, koronarna arterijska bolezen ter avtoimunske bolezni na nivoju vnetnega odziva. V Laboratoriju za medicinsko genetiko UKC Maribor opravljamo preiskovanje kromosoma Y na različnih nivojih vpogleda v njegovo strukturo, odvisno od napotne diagnoze preiskovanca. S klasično citogenetsko analizo preiskujemo kromosom na nivoju ločljivosti do 8 Mbp velikih sprememb; molekularno citigenetska analiza na osnovi FISH tehnike omogoča natančnejši, a vnaprej definiran in s tem lokaliziran vpogled v strukturo kromosoma. Molekularno-genetska analiza v okviru odkrivanja mikrodelecij preko alelno specifičnih markerjev ali z uporabo mikrosatelitnih označevalcev s kromosoma Y omogoča odkrivanje minimalnih strukturnih in/ali številčnih sprememb kromosoma Y. Prispevek služi kot pregled sinteze nedavno odkritih strukturnih, eksperimentalnih in kliničnih vpogledov v človeški Y kromosom v kontekstu moške dovzetnosti za bolezni, predvsem s področja embriogeneze, spermatogeneze in vloge v reprodukciji. Ključne besede: kromosom Y, humana genetika, spolni kromosomi, diagnostika kromosoma Y UVOD V obdobju celičnega cikla, imenovanem metafaza, je v zdravi normalni človeški celici (z izjemo spolnih celic) je jedru vsake somatske človeške celice genomska DNA v normalnem stanju prisotnih 23 parov kromosomov. En kondenzirana v strukture, imenovane kromosomi. V par predstavljata spolna kromosoma (kromosoma X in Y), ki se razlikujeta med spoloma. Za ženski spol je Univerzitetni klinični center Maribor, Klinika za ginekologijo in perinatologijo, Laboratorij za medicinsko genetiko, Ljubljanska 5, 2000 Maribor E-Mail: alenka.erjavec@guest.arnes.si *Avtor za korespondenco 1 4 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 značilna prisotnost dveh kromosomov X, za moški spol je značilna prisotnost enega X in enega Y kromosoma. Kot kromosom za določitev spola pri človeku je do leta Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen 1890 veljal kromosom X, po letu 1905 pa je vlogo vsebuje do danes znanih 63–73 genov (odvisno od označevalca spola pri človeku prevzel kromosom Y. genomskega označevanja in mapiranja), povezujejo pa ga Po trenutnih podatkih je velikost kromosoma Y 58 z okoli 200 drugimi geni, ki sodelujejo pri izražanju milijonov baznih parov, kar predstavlja cca 2 % skupaj z njim. celotnega genoma pri moškem osebku. Kromosom Y Tabela 1: Število odkritih genov na kromosomu Y, zbranih v različnih genetskih bazah podatkov (Vir: https://en.wikipedia.org/wiki/Y_chromosome) Estimated by Protein-coding genes Non-coding RNA genes Pseudogenes Release date CCDS 63 - - 2016-09-08 HGNC 45 55 381 2017-05-12 Ensembl 63 109 392 2017-03-29 UniProt 47 - - 2018-02-28 NCBI 73 122 400 2017-05-19 Glede na vsebnost genov je kromosom Y najrevnejši procesu translacije uspešno prestavlja na druge človeški kromosom. Znane so tri skupine genov, ki jih kromosome in je tam aktiven. Posledica uspešne vsebuje: geni, povezani s spolno diferenciacijo, geni, prestavitve so primeri oseb s kariotipom XX, prisotno povezani z reprodukcijo, in skupina t. i. drugih genov, ki SRY regijo in moškim fenotipom. imajo vpliv na vnetni odziv pri imunsko pogojenih stanjih. Fenotipske značilnosti, povezane s kromosomom Y, imajo nekaj skupnih in splošno znanih dejstev. Sicer je, Glavni in najbolj znan gen za določitev spola je t. i. SRY glede na velikost obeh spolnih kromosomov, na gen (sex-determining region Y), ki najpogosteje, v kromosom X vezanih več okvar in genetskih bolezni, ker normalnem stanju, leži na kromosomu Y in je tisti, ki je kromosom X večji in posledično vsebuje več genov. vpliva na spolno determinacijo. Na določitev spola poleg Posebnost pri vseh moških osebkih je še ta, da se vse njega vplivajo še drugi geni, ki ležijo ali na kromosomu okvare na kromosomih X in Y izrazijo na fenotipu X (DAX1, FOXLR) ali na drugih avtosomih; da je SRY moškega v primerjavi z ženskimi osebki, ki jim poseben odločujoči gen za določitev spola, potrjujejo znani proces inaktivacije enega kromosoma X omogoča primeri fenotipov, ko se pri prisotnem SRY genu, ne dodatno zaščito. glede na njegovo lego, pri humanem osebku vedno izrazi moški fenotip (genitalije). Med najbolj znane bolezni, ki so direktno povezane s Vloga produkta SRY gena je namreč sodelovanje pri kromosomom Y, spadajo: prepisovanju transkripcijskega faktorja TDF, ki sodeluje • mikrodelecije kromosoma Y, ki se izražajo kot v kaskadi aktivacije drugih transkripcijskih faktorjev zmanjšana fertilnost in/ali reducirano število (SOX3, 9) v procesu diferenciacije spola. Po aktivaciji se spermijev brez druge fenotipske simptomatike; sproži diferenciacija Sertolijevih in Leydigovih celic, da • Klinefelter sindrom: XXY, za katerega je začnejo iz prekurzorskih celic s pomočjo AMH značilna okvarjena postnatalna testikularna (Antimullerjevega hormona) izločati testosteron, zaradi funkcija in kompletna neplodnost; česar se nato tvorijo moške spolne celice. • Swyerjev sindrom, kjer gre za XY genotipske SRY je sestavljen brezintronski gen, ki vsebuje veliko t. osebe s prisotnimi ženskimi spolnimi organi i. HMG (high mobility group) proteinov, zato se lahko v vendar brez funkcionalnih gonad; nastane kot Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 5 Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen posledica mutacij v SRY genu, zaradi česar je Zgodovina in prihodnost kromosoma Y ohromljen proces moške spolne diferenciacije; • sindrom dvojnega Y, ki se pojavlja v 1/1000 Pred 300 milijoni let je kromosom Y vseboval 1438 rojenih fantkov, predstavlja značilen kariotip genov. Glede na število prisotnih genov na njem danes 47,XYY in se fenotipsko izraža kot odrasli (63–73) so izračunali, da je s frekvenco izgube 4.6 moški osebek višje postave (do 15 cm); pri gena/milijon let kromosom Y najhitreje izginjajoči otrocih poročajo o zakasnelem motoričnem kromosom v človeškem genomu, kar je posledica visoke razvoju in kasnenju na področju govora in z mutacijske stopnje, neučinkovite selekcije in genetskega čustvenimi zdrsa. Potekajo tudi raziskave glede preverjanja dejstva, težavami (agresija); da naj bi bil kromosom Y vseh živečih moških povezan z De LaChapelleov sindrom: predstavlja kariotip enim prednikom, ki je živel pred 100 000 leti, a XX s prisotno SRY regijo; gre za fenotipsko zanesljivost pridobljenih rezultatov še ni zagotovljena. več • učnimi, vedenjskimi in moškega s prisotnimi manjšimi testisi, sterilni osebek, opisani primeri pa se povezujejo z Prihodnost kromosoma Y glede na druge živalske vrste v nižjim IQ in manjšo telesno velikostjo v evoluciji nakazuje, da bo tudi človeški kromosom Y primerjavi z XY moškimi osebki. dosegel terminalno stopnjo degeneracije, kar se je že zgodilo pri nekaterih družinah v vrstah glodalcev Poleg vloge pri spolni diferenciaciji so do sedaj opisane (Murridae, Cricetidae). Kromosom Y je namreč kot tudi nekatere druge fenotipske lastnosti, povezane s samostojna komponenta izginil iz njihovega genoma, kromosomom Y in vključujejo tri področja. Na živalskih njegovi najpomembnejši geni pa so se prerazporedili na modelih je bil opažen in doslej dobro dokumentiran ostale kromosome. Kot zanimivost, danes se to nakazuje pojav hipertenzije v povezavi z okvarjenim genom SRY; pri ljudeh: moški kadilci imajo večje število krvnih celic produkt SRY gena namreč vpliva na izražanje specifičnih brez kromosoma Y v primerjavi z nekadilci. V kakšni encimov ACE in ACE2, ki imajo ključno vlogo pri povezavi je to odkrito dejstvo in kaj prinaša v regulaciji krvnega pritiska. Genetske asociacijske študije prihodnosti, se bo šele izkazalo. pri človeku, ki so bile do sedaj opravljene na tem Posebna pozornost pa je namenjena tudi leta 2003 področju, sicer zaenkrat še ne nudijo dovolj zanesljivega opisanemu procesu t. i. lastne genske konverzije na vpogleda in dokaza na področju človeških modelov. kromosomu Y, kjer je omogočena rekombinacija Koronarna arterijska bolezen (CAD) ter bolezni kromosoma Y s samim seboj preko palindromskih imunskega sistema sta ostali dve področji, kjer potekajo sekvenc. Preko opisanega odkritega mehanizma bi lahko intenzivne raziskave, a zaenkrat še vse na živalskih vplivali na možnost upočasnitve degradacije, če se bo to modelih. odkrilo kot zaščitna varianta in tako eden od načinov geneske terapije. Uporabnost kromosoma Y v humani genetiki je posebnega pomena še pri določevanju sorodnosti, še MATERIALI IN METODOLOGIJA DELA posebej očetovstva pri moških potomcih. V primeru dedovanja kromosoma Y, za katerega je značilen V Laboratoriju za medicinsko genetiko UKC Maribor patriarhalni prenos, gre namreč za t. i. sledenje po opravljamo preiskovanje kromosoma Y na različnih patrilinearni liniji. To pomeni, da je vsak Y podedovan od nivojih vpogleda v njegovo strukturo; kot napotek za očeta in se zato mora ujemati med sorodnikoma (v izvedbo preiskave v glavnem služi napotna diagnoza primerjavi z dedovanjem po materini strani, kjer se preiskovanca. pregleduje mitohodrijski genom v okviru t. i. sledenja po preiskujemo kromosom na nivoju ločljivosti do 8 Mbp matriarhalni liniji). S klasično citogenetsko analizo velikih sprememb; molekularno-citogenetska analiza na osnovi FISH tehnike omogoča natančnejši, a vnaprej definiran in lokaliziran vpogled v strukturo kromosoma. 6 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen Molekularno-genetska analiza v okviru odkrivanja Analiza na osnovi mikrosatelitnih označevalcev s mikrodelecij preko alelno specifičnih markerjev ali z kromosoma uporabo mikrosatelitnih označevalcev s kromosoma Y strukturnih, a z izborom označevalca ciljno usmerjenih omogoča strukturnih sprememb na kromosomu Y. Hkrati pa je z odkrivanje minimalnih strukturnih in/ali omenjeno številčnih sprememb kromosoma Y. Y omogoča metodo odkrivanje mogoče minimalnih odkrivanje številčnih sprememb kromosoma Y. REZULTATI Kariotipizacija kot rezultat klasične citogenetske analize (slika 1) je rezultat dela pri preiskovancih z napotno diagnozo glede diferenciacije spola ali pri preiskovancih, ki imajo težave v procesu reprodukcije. Slika 1: Rezultat citogenetske analize pri preiskovancu; Slika 2: Rezultat analize s FISH pri preiskovancu; kariogram 47,XYY kariogram 47,XYY A: metafazni kromosomi; B: interfazno jedro V primeru citogenetsko ugotovljene spremembe na kromosomu Y se uporabi natančnejša, a ciljno usmerjena hibridizacijska tehnika z uporabo specifičnih sond kot markerjev. Fluorescentna in situ hibridizacija (FISH) kot najpogostejša molekularno-citogenetska tehnika omogoča potrjevanje ali odkrivanje večjih ali manjših sprememb na ciljnem kromosomu Y, odvisno od velikosti uporabljene sonde (slika 2). Slika Molekularno-genetsko analizo opravljamo za namene odkrivanja manjših mikrodelecij, ki so lahko vzrok reprodukcijskim težavam moških osebkov. Z analizo določamo delecije na dolgem kraku kromosoma Y, v območjih AZFa, AZFb, AZFc in AZFd pri diagnostiki moške neplodnosti. Pri tempreverjamo prisotnost/odsotnost alelno specifičnih označevalcev: SRY, sY84, sY86, sY127, sY134, sY254, sY255 (slika 3). 3: Rezultat agarozne gelske elektroforeze molekularno-genetske analize za detekcijo mikrodelecijskih sprememb na kromosomu Y pri preiskovancih 1 (kontrolni preiskovanec), 2 (kontrolna preiskovanka), 3 (testni vzorec) Temelji na QFPCR tehnologiji (kvantitativna fluorescenčna verižna reakcija s polimerazo), s katero zaznavamo prisotnost ali številčnost izbranih označevalcev AMEL, sY14, sY70; SRY ter PRT XY. Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 7 Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen (haplogrupa I) povečano tveganje za nastanek koronarne arterijske bolezni. Vzrok tovrstnega dogajanja je namreč povečana regulacija vnetnih procesov ter inhibicija t. i. prilagoditvene imunitete v omenjenem haplotipu skupine Y, kar je posledica slabše odzivnosti na okužbe z virusi imunske pomanjkljivosti. Gre za t. i. UTY gene (Ubiquitously Slika 4: Elektroforetogram kot rezultat kapilarne elektroforeze po analizi mikrosatelitnih in PRT markerjev na kromosomu Y pri preiskovancu 47,XXY Transcribed Tetratricopeptide Repeat Containing, Y-Linked), ki se kažejo kot povezovalna struktura med kromosomom Y in občutljivostjo na bolezen. Kot kažejo novejše objave, se bodo prihodnje raziskave usmerjale na določanje specifičnih genov, ki RAZPRAVA Z ZAKLJUČKOM neposredno vplivajo na vnetne in prilagoditvene imunske Kromosom Y je v normalni moški človeški celici 12 genskih parov, ki so kandidatni geni za prihodnje procese v aterosklerozi. Do sedaj je že bilo identificiranih prisoten v eni kopiji in je dedovan vedno od očeta na moške potomce. To pomeni, da geni na kromosomu Y ne morejo biti podvrženi genski rekombinaciji oz. t. i. mešanju genov, ki poteka v vsaki generaciji omogoča morebitno odpravljanje škodljivih genskih mutacij. Zaradi neobstoja prednosti rekombinacije tako Y kromosomski geni sčasoma degenerirajo in se postopoma izgubljajo iz genoma. Novejše raziskave sicer nakazujejo, da je kromosom Y razvil nekaj mehanizmov za "zaviranje" degeneracije, s čimer se je stopnja izgube genov upočasnila. „gensko puščavo“, ki naj bi postopoma izginevala iz človeškega genoma. Danes dokazano prepoznana vloga kromosoma Y pri človeku je omejena na določanje spola v zgodnjem embrionalnem razvoju ter na proces spermatogeneze v poznejšem obdobju moškega osebka. V novejšem času tovrstno omejitev vpogledov izpodbija identifikacija t. i. multiplih, povsod prisotnih in izraženih Y-kromosomskih genov ter odkrivanje do sedaj neznanih in nepričakovanih povezav med kromosomom Y, lastnostmi ter drugimi kompleksnimi poligenskimi komponentami. Dosedanje študije namreč dokazujejo, da komponente iz kromosoma Y preko genetsko pogojene dovzetnosti za določeno bolezen vplivajo na imunske in vnetne odzive pri moških, obolelih na imunskem sistemu ali pri srčno-žilnih obolenjih. Filogenetske študije namreč dokazujejo, da imajo nosilci skupne evropske linije kromosoma Y 8 procesi (UTY / UTX, PRKY / PRKX in KDM5D / KDM5C). Podatki iz povezovalnih študij so pokazali, da imajo lahko pri določanju moškega zdravja in dovzetnosti za bolezni pomembno kromosomu Y. To vlogo genske je nasprotju v spremembe s na prvotnimi pesimističnimi pogledi na kromosom Y kot nesmiselni in odvečni del DNK. Eden najmočnejših dokazov je povezava med haplogrupo I in povečanim CAD tveganjem pri vnetnih in imunskih procesih. V danski V človeškem genomu kromosom Y predstavlja t. i. imunskimi študije in so v povezavi z haplogrupo I ter imunskimi Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 študiji, opravljeni na 62 različnih moških osebkih, je bilo ugotovljeno, da se tudi na kromosomu Y dogajajo obsežne strukturne preureditve, ki omogočajo t. i. "ojačanje gena" (PLoS, 2017). To pomeni pridobitev več kopij genov, ki spodbujajo normalno spermatogenezo in s tem ublažitev izgube genov. Na kromosomu Y so odkrili posebne palindromske strukture kot varovalo pred nadaljnjo degradacijo kromosoma. Na teh strukturah je bila opažena visoka stopnja pretvorbe genov, ki v procesu kopiranja in lepljenja omogoča popravljanje poškodovanih genov z uporabo nepoškodovane varnostne kopije, zapisane v palindromski obliki. Pri drugih živalskih vrstah, ki so nosilci kromosoma Y (Y-kromosomi obstajajo pri sesalcih in samo nekaterih drugih vrstah), je t. i. ojačanje kromosoma Y že znano in dokazano prisotno. Pri njih imajo ojačani geni ključno vlogo pri proizvodnji sperme in (vsaj pri glodalcih) uravnavanju razmerja med spoloma. Na živalskih modelih je bilo dokumentirano, da je to povečanje števila Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen genskih kopij pri miših posledica naravne selekcije. odkrivanje Odgovor na vprašanje o tem, ali bo kromosom Y nukleotida. genskih sprememb na nivoju enega dejansko izginil, je v znanstvenih krogih še vedno deljen. Zagovorniki kromosoma Y iščejo dokaze o obstoju ZAHVALA obrambnih mehanizmov in razlagi njegove vloge, Avtorica prispevka se zahvaljujem celotnemu kolektivu medtem ko evolucionisti dolgoročno predvidevajo Laboratorija za medicinsko genetiko UKC Maribor, ki je izginotje kromosoma Y. Svoje domneve potrjujejo tudi z kakorkoli pripomogel k uspešnemu delu, katerega dokazi na japonski podvrsti podgan, ki so v celoti rezultat je objava pričujočega prispevka. izgubile kromosom Y; opaža se, da spremembe na kromosomu Y povzročajo težave s plodnostjo, popolno REFERENCE izginotje kromosoma Y pa je potem lahko osnova za nastanek povsem novih vrst. Namreč, tudi če kromosom Y v človeškem genomu https://en.wikipedia.org/wiki/Y_chromosome (prevzeto na dan 10.10.2018) izgine, to ne pomeni nujno, da človeška vrsta moških ne bo več potrebovala. Pri živalskih vrstah, ki so v celoti Quintana-Murci izgubile svoje kromosome Y, sta oba spola med osebki še chromosome: the biological role of a “functional vedno potrebna za proces razmnoževanja. wasteland” J Biomed Biotechnol. 2001; 1(1): 18–24. L., Fellous M. The human Y Prisotnost gena SRY je kot glavno stikalo za razvoj moškega osebka potrebna, tudi če je le-ta prisoten na https://www.genome.gov/27561885/facts-about-the-y- drugem kromosomu, kar pomeni, da fenotipsko moški chromosome/ (prevzeto na dan 15.10.2018) osebki preživijo brez kromosomaY, a so sterilni. Kar pa je zanimivo pri ljudeh, je, da je kromosom Y potreben za Maan AA, Eales J, Akbarov A, Rowland J, Xu X, et al. normalno reprodukcijo človeka, a mnogi geni, ki jih nosi, The Y chromosome: a blueprint for men's health? Eur J niso potrebni v primerih umetne oploditve. To bi lahko Hum Genet. 2017 Nov; 25 (11): 1181-1188. pomenilo, da bi lahko genski inženiring nadomestil Y. Dumanski JP, Rasi C, Lönn M, Davies H, Ingelsson M, Čeprav je to zanimivo in aktualno razpravljalno področje Giedraitis V, et al. Mutagenesis: Smoking is associated genetskih raziskav, so skrbi glede popolnega izginotja with mosaic loss of chromosome Y. Science. 2015 Jan kromosoma Y pri človeku zaenkrat še neutemeljene. V 2;347(6217):81-3. gensko funkcijo kromosoma vsakem primeru bo v naslednjih 4,6 milijona let veliko več dogajanj. Razprave o tem tako z biološkega, Griffin, D., Ellis P. The Y chromosome is disappearing – medicinskega, filozofskega in etičnega vidika pa so so what will happen to men? The Convesation, Academic vsekakor utemeljene in pričakovane. Z upanjem, da rigour, journalistic flair. January 17, 2018. sistem, kot ga poznamo pri "kmetijskih živali", kjer je nekaj "srečnih" moških osebkov izbranih očetov večine Colaco S, Modi D. Genetics of the human Y potomcev, ni na obzorju. V vsakem primeru se bo po chromosome and its association with male infertility. naslednjih 4,6 milijona let razvoja človeka izkazalo, kako Reprod Biol Endocrinol. 2018 Feb 17;16(1):14. doi: se bo proces razpletel. 10.1186/s12958-018-0330-5. Review Medicinska diagnostika in preučevanja kromosoma Y Lauritskov, The Danish Pan Genome Consortium, MH danes citogenetskih, Schierup. Analysis of 62 hybrid assembled human Y molekularno-genetskih chromosomes exposes rapid structural changes and high metodah, v posebnih primerih pa je upravičeno rates of gene conversion. PLoS Genet. 2017 Aug; 13(8): omogočeno že tudi preiskovanje genov s kromosoma Y z e1006834. metodami sekvenciranja nove generacije, ki omogočajo doi: 10.1371/journal.pgen.1006834 je osnovano na molekularno-citogenetskih osnovnih in Published online 2017 Aug Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 28. 9 Alenka Erjavec Škerget KROMOSOM Y V ČLOVEŠKEM GENOMU: struktura, funkcija in medicinsko-diagnostični pomen Graves JA, Todd EV, Ortega-Recalde OL, et al. Stress, novel sex genes, and epigenetic reprogramming orchestrate socially controlled sex change. Science advances. 10 5:eaaw7006-eaaw7006. Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 2019 Alenka Erjavec Škerget GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti Alenka Erjavec Škerget1,* GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti POVZETEK Na podlagi projektnega dela smo v rutinsko delo Laboratorija za medicinsko genetiko UKC Maribor uspešno vpeljali diagnostično laboratorijsko pot pri obravnavi preiskovanca z naglušnostjo, ki je v skladu z evropskimi smernicami. Opravljene storitve se sedaj opravljajo v prostorih UKC Maribor in so ustrezno verificirane, validirane ter ekonomsko upravičene. V okviru vpeljave in verifikacije opisane laboratorijske poti je bila testirana tudi skupina preiskovancev z diagnozo idiopatska simetrična senzorinevralna naglušnost ali gluhost. Kot rezultat našega dela predlagamo postopno obravnavo preiskovanca: prvotno obdelavo vzorca z asPCR (alelno specifično verižno reakcijo s polimerazo), ki je najhitrejša in najcenejša metoda. Sledi obdelava vzorca z najbolj učinkovito, hitro in ekonomsko sprejemljivo metodo MLPA (hkratna hibridizacija od ligacije odvisnih sond). V zadnji stopnji testiranja predlagamo še Sanger sekvenciranje in šele nato sekvenciranje nove generacije, ki sledi po predhodnem pregledu pri kliničnem genetiku. Izdelana diagnostična laboratorijska pot je v skladu z evropskimi smernicami in potrjena s strani evropske genetske mreže za humano genetiko. Ključne besede: naglušnost, gluhost, genetika, smernice diagnostike naglušnosti; 35delG mutacija UVOD Ocenjujejo, da so genetski vzroki okvare sluha prisotni pri 60% preiskovancev z naglušnostjo. Odkritje genetskega vzroka lahko pripomore pri nadaljnji diagnostiki pacienta in njegovih družinskih članov ter s tem povezano nadaljnjo specialistično obravnavo Laboratorijska pot naj bi bila taka, da bi zagotavljala optimalno senzitivnost, specifičnost ter ekonomsko upravičenost pri obravnavi pacientov z naglušnostjo. Namen internega projektnega dela, ki je v te namene potekal v letih med 2017 in 2019, je bil vzpostavitev preiskovanca in njegove družine. laboratorijskega protokola pri diagnostiki preiskovancev Opisanih in dobro poznanih je že več kot 200 znanih z diagnozo naglušnosti. genov oz. variacij v genih, ki so dokazano v povezavi z okvaro sluha. Med najpogostejše mutacije sodijo tiste, ki se nahajajo v genih GJB2 in GJB6. V diagnostični Želeli smo oceniti in ovrednotiti uporabo naslednjih metod v diagnostični laboratorij: • najpogostejše mutacije: delecije 35delG v genu rutinski postopek Laboratorija za medicinsko genetiko UKC Maribor smo želeli vpeljati diagnostično pot pri laboratorijskem delu za namene odkrivanja genetskih alelno specifični PCR (as PCR) za odkrivanje GJB2, • hkratna hibridizacija z ligacijo in verižno reakcijo s polimerazo (MLPA) z naborom vzrokov naglušnosti. genetskih sond, ki so v povezavi z naglušnostjo (MLPA nabor sond P163, MRC Holland), 1Univerzitetni klinični center Maribor, Klinika za ginekologijo in perinatologijo, Laboratorij za medicinsko genetiko, Ljubljanska 5, 2000 Maribor • genetska identifikacija določenih izbranih, ciljanih genskih sprememb na osnovi RFLP *E-Mail: alenka.erjavec@guest.arnes.si Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 11 Alenka Erjavec Škerget GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti • (restriction fragment lenght polymorphism) senzitivnost. Vse odkrite variacije smo potrdili z drugimi tehnologije ( z restrikcijskimi encimi), tehnikami, sekvenciranje po Sangerju v genu GJB2 za polimorphism) tehniko ali s Sanger sekvenciranjem. RFLP (restriction fragment lenght odkrivanje sekvenčne genetske spremembe v eksonu , • sekvenciranje nove generacije (NGS) z naborom genov v povezavi z gluhostjo. METODOLOGIJA Z REZULTATI DELA Vpeljava in validacija novih tehnologij Uspešno smo vpeljali tehniko na osnovi verižne reakcije s polimerazo (t. i.PCR (polimerase chain reaction), ki smo jo uporabili za odkrivanje najpogostejše genetske mutacije pri naglušnosti, 35delG mutacije. Uporabljali smo oligonukleotide specifičnimi specifično (tabela 1), s izbrane katerimi začetne smo laboratorijskimi pogoji Karakteristike uporabljenih Slika 1: Rezultat po agarozni gelski elektroforezi in verižni reakciji s polimerazo (PCR) z uporabo začetnih oligonukleotidov, specifičnih za normalno variacijo (6G Mix) in mutacijsko variacijo (5G Mix) za detekcijo mutacije 35delG v genu GJB2 pod izvedli PCR reakcije. Tabela 1: začetnih oligonukleotidov za namen detekcije mutacije 35delG v genu GJB2 Na določeni skupini preiskovancev smo z namenom validacije metode opravili testiranje z as-PCR tehniko. Najdeno mutacijo smo potrdili s katero od drugih senzitivnost Slika 2: Rezultat po MLPA tehnologiji (hkratni vpeljane PCR tehnike za odkrivanje mutacije 35delG v hibridizaciji od ligacije odvisnih sond) z uporabo MLPA genu GJB2 je po naših izkušnjah 100% (slika 1). Kit P163 (MRC Holland) za detekcijo mutacij v genih vpeljanih tehnologij. Specifičnost in GJB2 in GJB6; primer A: popolni primanjkljaj 35delG MLPA (multiplex amplification; hkratno ligation dependent pomnoževanje od probe ligacije regije: homozigotno stanje; primer B: delni primanjkljaj 35delG regije (50%): heterozigotno stanje odvisnih sond) je tehnologija, ki omogoča hkratno testiranje več genetskih mutacij oz. variacij, v primeru Sekvenciranje s Sangerjevo tehniko smo uporabljali za testiranja naglušnosti jih je to 51 (slika 2). Uporabili smo potrjevanje najdenih variacij s predhodnimi tehnikami. komplet sond proizvajalca MRC Holland z naborom Metoda omogoča zaznavanje genetskih napak na nivoju P163. Testiranje smo opravili na določenem številu velikosti enega nukleotida in na ta način tako še dodatno vzorcev in povečamo ločljivost v zaporedju genoma v območju gena 12 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 dosegli smo 100% specifičnost in Alenka Erjavec Škerget GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti GJB2, eksona 2 (slika 3). Za namene validacije smo jo RAZPRAVA Z ZAKLJUČKOM opravili na vzorcih, kjer smo ali predhodno vedeli rezultat ali je bilo z veliko verjetnostjo za pričakovati, da Na podlagi projektnega dela smo v rutinsko delo bomo odkrili genetsko spremembo. Potrdili smo vse Laboratorija za medicinsko genetiko UKC Maribor predhodno najdene variante. Po uspešni identifikaciji in uspešno vpeljali diagnostično laboratorijsko pot pri vpeljavi metode se sedaj Sanger tehnologija uporablja za obravnavi preiskovanca z naglušnostjo. Zaradi narave preverjanje genoma v zadnji fazi laboratorijskega dela pri dela, ekonomske učinkovitosti in organizacijskega vidika preiskovancih, pri katerih s predhodnimi tehnikami ne v smislu učinkovite genetske diagnostike v laboratoriju, odkrijemo genetskega vzroka. smo se odločili za vpeljavo stopenjskega procesnega dela z različnimi tehnikami. Predvideli in uporabili smo stopenjsko genetsko diagnostiko, kjer se lahko že z najenostavnejšo in najbolj robustno molekularno-genetsko tehniko (as-PCR) pojasni Slika 3: genetski vzrok pri določenem deležu preiskovancev z Rezultat metodologije sekvenciranja po Sangerju na primeru preiskovanca z najdeno spremembo v genu GJB2 c.109G>A (p.V371) nesindromsko obliko naglušnosti, ki so homozigoti za 35delG mutacijo. Delež preiskovancev z odkrito tovrstno genetsko spremembo med različnimi populacijami se v RFLP tehnologijo smo uporabili kot potrditveno metodo svetu giblje 10–40 % . pri dveh preiskovancih, ki sta bila prepoznana kot Z MLPA tehnologijo, ki smo jo uporabili v nadaljevanju sestavljena heterozigota. odkrivanja genetskih vzrokov naglušnosti, se delež Za genetsko analiziranje z metodo sekvenciranja nove generacije (NGS) smo izbrali 10 preiskovancev z nesindromsko obliko naglušnosti z namenom, da pregledamo ostala genetska območja (tabela 2), kjer so do sedaj že dokazali povezavo z naglušnostjo. Zaradi ekonomičnosti smo tovrstno analizo opravili pri preiskovancih, pri katerih smo po kliničnih podatkih ocenili, da obstaja velika verjetnost za genetski vzrok odkritih sprememb nekoliko poveča, poleg tega se na ta način najdejo predvsem t. i. sestavljeni heterozigotni nosilci. Gre za odkrivanje dodatnih drugih mutacij v genih GJB2 in GJB6, ki v eni kopiji sicer nimajo fenotipskega učinka, v kombinaciji z drugo genetsko spremembo pa vplivajo na fenotip in tako povzročijo naglušnost. Pri nosilcih dveh genetskih sprememb v preiskovanem genu se pri sestavljenih heterozigotih tako pojasni in potrdi genetski vzrok naglušnosti. naglušnosti, ki pa ga po dosedanji metodologiji nismo odkrili. Tabela 2: Nabor genov za testiranje genetsko pogojene naglušnosti z metodo NGS (Oto-GeneSGKit (Systemas Genomicos) Pri preiskovancih, ki po predhodnem testiranju ostajajo nepojasnjeni, v zadnji stopnji testiranja po priporočilih evropskih smernic izvajamo še sekvenciranje po Sangerju. Metodologija je zadnja v kaskadi stopenjske diagnostične poti in omogoča najnatančnejši vpogled v genom na nivoju enega nukleotida. Delež novo odkritih sprememb s to metodologijo je sicer najnižji, a je del zahtev po evropskih priporočilih za izdajo popolnega genetskega izvida pri naglušnosti. Tehnologijo NGS sekvenciranja nove generacije s ciljno usmerjenim izborom tarčnih lokusov za naglušnost smo izvedli in preverili na določeni izbrani skupini Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 13 Alenka Erjavec Škerget GENETIKA NAGLUŠNOSTI: vzpostavitev diagnostične laboratorijske genetske poti preiskovancev. V okviru vpeljave diagnostične ZAHVALA laboratorijske poti smo opravili vpeljavo in ocenitev smotrnosti testiranja v prihodnje rutinsko diagnostično Avtorica prispevka se zahvaljujem kolektivu Laboratorija delo laboratorija. Po načelih dobre laboratorijske prakse za medicinsko genetiko UKC Maribor, ki je kakorkoli sedaj pripomogel k uspešnemu delu, katerega rezultat je objava opravljamo genetsko diagnostiko po laboratorijskem algoritmu: če genetskega vzroka v pričujočega prispevka. predhodnih preiskavah do NGS ne odkrijemo, izdamo genetski izvid s priporočilom za obisk Ambulante za genetsko svetovanje UKC MB. Preiskovancem se pojasni potek in vrsta dosedanjih opravljenih preiskav, klinični genetik pa opravi klinični genetski pregled (pregled pridruženih fenotipskih znakov poleg izolirane naglušnosti). Po pregledu in posvetu klinični genetik skupaj s preiskovancem odloči, ali se preiskovanca napoti še na testiranje z NGS, predvsem zaradi cenovnega vidika. Uvedena diagnostična laboratorijska pot za naglušnost je v skladu z evropskimi genetskimi in laboratorijskimi smernicami EMQN. Kompletno laboratorijsko delo se odslej opravlja v UKC Maribor in je ustrezno verificirano, validirano ter urejeno tako, da je tudi ekonomsko upravičeno. Kot uspešno vpeljan laboratorijski postopek smo pri rutinskem delu Laboratorija izdali standardni operativni postopek SOP MGL 219, ki omogoča izvedbo laboratorijskega dela in prenos znanja do vseh zaposlenih v LMG oz. za delo pooblaščenih oseb na področju laboratorijske genetske medicine. V okviru preverjanja in sodelovanja v evropski mreži kvalitete EMQN smo navedeno stopenjsko diagnostiko uspešno testirali in tudi uporabili ter pridobili certifikat. Na tak način smo efektivno znižali čas, stroške in druge ekonomske karakteristike, ki jih mora poleg laboratorijskih parametrov imeti učinkovit genetski diagnostični test. Leta 2018 smo z opisano metodologijo sodelovali v procesu preverjanja kvalitete našega dela v evropski shemi za preverjanje kakovosti EMQN in pridobili certifikat o uspešnem verificiranem izvajanju tovrstne diagnostike v Laboratoriju za medicinsko genetiko UKC Maribor. Uspešnost in verodostojnost genetskih rezultatov in informacij iz našega Laboratorija sedaj dokazujemo tudi v evropskem prostoru. 14 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 REFERENCE Duman D, Tekin M. Autosomal recessive nonsyndromic deafness genes: Review. Front Biosci (Landmark Ed). 2012 Jun 1;17:2213-36. Review. Hilgert N, Smith RJ, Van Camp G. Function and expression pattern of nonsyndromic deafness genes. Curr Mol Med. 2009 Jun;9(5):546-64. Review. Shearer AE, Hildebrand MS, Sloan CM, Smith RJ. Deafness in the genomics era. Hear Res. 2011 Dec;282(1-2):1-9. doi: 10.1016/j.heares.2011.10.001. Epub 2011 Oct 8. Review. Shearer AE, Smith RJ. Genetics: advances in genetic testing for deafness. Curr Opin Pediatr. 2012 Dec;24(6):679-86. doi: 10.1097/MOP.0b013e3283588f5e. Review. Song MH, Lee KY, Choi JY, Bok J, Kim UK. Nonsyndromic X-linked hearing loss. Front Biosci (Elite Ed). 2012 Jan 1;4:924-33. Review. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1434/ (GeneRewies Internet, zadnji pregled strani 27.7.2017); prevzeto na dan 17.07.2020; Cunningham LL, Tucci DL. N. Hearing Loss in Adults. N Engl J Med. 2017 Dec 21;377(25):2465-2473. Easson A, Walter S. Hearing-impaired young people - a physicians guide. Clin Med (Lond). 2017 Dec;17(6):521-524. McDermott JH, Molina-Ramírez LP, Bruce IA, et al. Diagnosing and Preventing Hearing Loss in the Genomic Age. Trends Hear. 2019 Jan-Dec;23:2331216519878983. Liu XZ, Yuan H, Mittal R, Yan D. DFNX1 Nonsyndromic Hearing Loss and Deafness. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJH, Stephens K, Amemiya A, editors. GeneReviews® [Internet]. 2011 Aug 4 [updated 2018 Jul 19] Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993–2020. Hoefsloot HL, Roux AF, Bitner-Glindzicz MB. EMQN Best Practice guidelines for diagnostic testing of mutations causing non-syndromic hearing impairment at the DFNB1 locus. Eur J Hum Genet. 2013 Nov; 21(11): 1325–1329. Published online 2013 May 22. doi: 10.1038/ejhg.2013.83 PMCID: PMC3798855; PMID: 23695287. Cvetka Grašič Kuhar POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH Cvetka Grašič Kuhar POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH Izvleček Med nevarnostnimi dejavniki za nastanek raka so dedni dejavniki, višja starost, življenjski stil, poklicna izpostavljenost in okužbe; z rakom so tako povezane nekatere bakterijske, parazitske in virusne okužbe. Mehanizem virusno pogojenega raka je kronična perzistentna okužba zaradi integracije virusne DNK v gostiteljsko DNK, ki prispeva k iniciaciji in progresiji raka. Okužbe z visokorizičnimi podtipi HPV pripomorejo k polovici vseh virusno povzročenih rakov. Največji delež okužb pripada raku materničnega vratu, v zahodnem svetu pa hitro narašča delež s HPV povezanega raka orofarinksa. Cepljenje proti visokorizičnim podtipom HPV je učinkovito in varno pri prevenciji nastanka okužbe in preinvazivnih oblik raka materničnega vratu. Pričakuje se, da bo cepljenje bistveno zmanjšalo incidenco rakov, povzročenih s HPV okužbo. Ključne besede: rak, virusi, humani papiloma virus UVOD Nevarnostni dejavniki za rak K nastanku raka prispevajo številni dejavniki, med njimi dedni dejavniki (5–10 %), višja starost, življenjski stil, poklicna izpostavljenost in okužbe. Več kot polovico vzrokov lahko pripišemo nezdravemu življenjskemu stilu (čezmerni telesni teži zaradi nepravilne prehrane in/ali premajhne telesne aktivnosti – 30 %), vplivu karcinogenov (tobaka (16 %), alkohola (3 %) in UV žarkov) ter reproduktivnim dejavnikom in načinu spolnega življenja (7 %). Poklicna izpostavljenost predstavlja okrog 4 % vzrokov za nastanek raka (3 % sevanje, 1 % nevarne kemične substance). Okužbe v Evropi predstavljajo 9 %, v svetu pa celo 15 % vzrokov raka (1, 2). Nekatere z okužbami povezane oblike raka bi lahko uspešno preprečili z ustreznim življenjskim stilom ali cepljenjem pred izpostavitvijo okužbi, druge pa že uspešno zdravimo s protimikrobnimi zdravili. Okužbe z bakterijami dolgo časa niso povezovali z nastankom raka (3), sedaj pa je znanih že več povezav med okužbo z določenimi bakterijami in nastankom raka (tabela 1). Bakterijski toksini ali drugi efektorski proteini lahko povzročijo okvaro DNK in tako interferirajo z esencialnimi signalnimi potmi v celicah gostitelja, npr. celično proliferacijo, apoptozo in diferenciacijo. Komponente bakterijske celične stene pa lahko vplivajo na izogibanje imunskemu odgovoru, kot npr. pri Helicobacter pylori. Tabela 1: Prikaz malignomov, ki so povezani z bakterijsko okužbo Bakterija Povezanost s tipom raka Helicobacter pylori Karcinom želodca izven kardije Nizko maligni B-celični MALT limfom želodca Z okužbami povezane oblike raka Obstajajo močne epidemiološke povezave med določenimi okužbami in rakom. Zelo pomembna je interakcija med mikrobiomom (združbo mikroorganizmov, ki naseljujejo določene dele človeškega telesa) in gostiteljem (človekom) (3). Z dolgotrajnim sobivanjem lahko mikrobi prispevajo k nastanku raka tako, da povzročajo neposredno okvaro DNK, onesposobijo celične kontrolne točke ali neugodno učinkujejo na celične popravljalne mehanizme. Onkološki inštitut Ljubljana, Sektor internistične onkologije, Zaloška 2, 1000 Ljubljana Salmonella typhi Karcinom žolčnika Salmonella enteritidis Karcinom kolona (ascendentni in transverzalni kolon) Chlamydia trachomatis Karcinom materničnega vratu in jajčnikov V krajih s pogostejšimi okužbami z zajedalci so odkrili tudi povezavo med tovrstno okužbo in rakom žolčevodov ter rakom sečnega mehurja (tabela 2). Poznana je tudi povezava med aflatoksini (ki jih izloča plesen Aspergillus flavus) in rakom jeter. Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 15 Cvetka Grašič Kuhar POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH Tabela 2. Prikaz malignomov, ki so povezani z okužbo z zajedalci Zajedalec Povezanost s tipom raka Opisthorchis viverrini Holangiokarcinom Clonorchis sinensis Holangiokarcinom Schistosoma heamatobium Karcinom sečnega mehurja Najbolj evidentna pa je povezava med virusi kot povzročitelji raka (tabela 3) (4). Virusi se niso sposobni razmnoževati sami, ampak le v živi celici organizma, ki ga okužijo. Tako okužene celice producirajo nove viruse (produktivna okužba) in spodbudijo imunski odziv gostitelja. Virusi pa lahko svoj genom vgradijo v gostiteljevo DNK, kar povzroči kronično perzistentno okužbo in lahko vodi v nastanek raka. Za večino virusov, ki povzročajo raka, je ena temeljnih značilnosti prav vzpostavitev kronične perzistentne okužbe (abortivna okužba – nezaznana s strani imunskega sistema), ki dolgoročno zavira prirojeni celični obrambni mehanizem in aktivacijo pridobljenega imunskega odziva. Perzistentna virusna okužba prispeva k iniciaciji in progresiji raka, ni pa nujno, da virus zaznamo v vsaki tumorski celici. Gre za fenomen ′hit-and-run′ (′udari in zbeži′). Če ta teorija drži, verjetno virusi povzročijo veliko večji delež raka. Eden od virusov, ki ustreza temu principu, je BK poliomavirus. Vsi ljudje se z njim okužijo že v prvih letih življenja in virus ostane pri večini imunokompetentnih oseb v spečem stanju. Pri imunosuprimiranih, še posebej pri bolnikih s transplantirano ledvico, lahko BK virus povzroča nefropatijo in raka mehurja (5). Pri nekaterih oblikah raka, kot je rak materničnega vratu, je HPV obvezen člen kot povzročitelj karcinogeneze in trajne proliferacije. Pri drugih oblikah pa je virus odgovoren za povzročitev le določenega deleža oblik raka. Tabela 3. Prikaz malignomov, ki so povezani z virusno okužbo Virus Povezanost s tipom raka Epstein–Barr virus Večina karcinomov nazofarinksa, večina Burkitovih limfomov, nekateri neHodginovi limfomi povezani z imunosupresijo, Hodkinovi limfomi, ekstranodalni limfom celic naravnih ubijalk/T -celic (nazalni tip) Hepatitis B virus Nekateri karcinomi Hepatitis C virus Nekateri karcinomi 16 hepatocelularni in hepatocelularni neHodginovi Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 limfomi Kaposi sarcoma herpes virus Kaposi sarkom, primarni efuzijski limfom, nekatere oblike Castlemanove bolezni HIV 1 (humani virus imunske pomanjkljivosti 1) Kaposi sarkom, neHodginov limfom, Hodkinov limfom, karcinom materničnega vratu, anusa, konjunktive HPV (humani papilloma virusi) Večina karcinomov materničnega vratu in penisa, nekateri anogenitalni raki (karcinom vulve, vagine, anusa) in karcinomi orofarinksa Human lymphotropic type 1 T-cell virus T-celična limfom in levkemija pri odraslih Merkel polyomavirus cell Karcinom Merklovih celic Človeški papilomavirusi (humani papiloma virusi – HPV) Okužba s HPV virusi spada med spolno prenosljive bolezni in prispeva k 50 % vseh oblik raka zaradi okužbe (6). Poznamo več kot 200 genotipov HPV virusov (7). Okužba s HPV nastane s tesnim kožnim ali sluzničnim stikom, ne s slino ali spermo. Nastane pri vaginalnem, analnem and oralnem spolnem odnosu, lahko pa tudi preko ustnic in ust (npr. 'francosko poljubljanje‘) in med porodom z matere na plod. Vstop virusa je olajšan, če je koža ali sluznica poškodovana. Pogosteje zbolijo osebe z imunsko pomanjkljivostjo (npr. po presaditvi organov, osebe, okužene s HIV …). Nizko rizični sevi (v 90 % HPV-6 in -11) povzročajo nenevarne okužbe kože (npr. bradavice v genitalnem in analnem predelu), visokorizični podtipi (v 75 % HPV-16 in-18) pa nevarne predrakave in rakave spremembe na materničnem vratu, v nožnici, na penisu, v anusu, orofarinksu (7). Medtem ko lahko raka materničnega vratu povzročajo različni visokorizični podtipi HPV (16, 18, 31, 33, 45, 52 in 58), je za raka orofarinksa značilno, da ga povzroča le okužba s podtipom HPV 16. Pri karcinomu materničnega vratu je okužba v HPV predpogoj za nastanek raka, medtem ko so za raka orofarinksa znani še drugi rizični faktorji, ki prispevajo k nastanku te oblike raka: kajenje in alkohol. S HPV povezane genitalne okužbe Okužbe spolovil in zadnjika s HPV so najpogostejše virusne spolno prenosljive okužbe. Mladostniki se prvič okužijo že kmalu po pričetku spolnega življenja. Okužba s HPV je najpogostejša v starosti 20–24 let, nato pogostost okužbe z leti upada. Večina spolno aktivnih ima vsaj enkrat v življenju okužbo s HPV. Večina okužb je prehodnih in same izzvenijo po šestih do dvanajstih mesecih. Okoli 10 odstotkov okužb je dolgotrajnih in Cvetka Grašič Kuhar POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH prav te so nevarne za nastanek najbolj resnih bolezni, ki so povezane s HPV. Tveganje za okužbo se viša z večanjem števila spolnih partnerjev, vendar imajo lahko tudi osebe s samo enim spolnim partnerjem okužbo s HPV (6, 7). 37% (9). V Sloveniji smo v letih 2007–08 beležili še vedno nizek (20%) delež HPV pozitivnih karcinomov orofarinksa (10). Okužba s HPV poteka tako, da virus skozi razpoko v koži ali sluznici pride do bazalne plasti ketinocitov, ki jih okuži. Pride do razmnoževanja okuženih celic, kar imenujemo produktivna faza okužbe, saj nastanejo novi virusi, ki lahko ponovno okužijo zdrave celice epitelija. Večina okužb poteka na ta način. Dejstvo je, da je okužba tiha, nezaznavna. Večina odraslih je okuženih (HPV je najpogostejša spolno prenosljiva bolezen). Večina okuženih se znebi okužbe v 6–12 mesecih. V 10 % okužba postane kronična, virusna DNK se integrira v genom gostiteljske celice keratinocita. Prepisovanje virusnih genov povzroči kopičenje določenih virusnih beljakovin, ki povzročijo, da celice postanejo nesmrtne in po 5 do 15 letih se lahko razvije rak. Pomembna je varna spolnost. Kondom ne nudi popolne zaščite pred okužbo. Pomembno je tudi nekajenje, saj je pri kadilkah večje tveganje za kronično okužbo. Tveganje za okužbo s HPV je odvisno od spolnih navad posameznika in njegovega partnerja. Tabela prikazuje tveganje za okužbo s HPV glede na spol. Ženske Moški Mlade ženske (vrh okuženosti od 20. do 24. leta) Mladi moški (vrh okuženosti od 25. do 29. leta) Zgodnji prvi spolni odnos Zgodnji prvi spolni odnos Celotno število partnerjev Število partnerjev/partnerk v življenju Število predhodnih partnerjevih partnerjev/partneric Istospolno usmerjeni Uporaba kontracepcije Partnerica s CIN: večja verjetnost okužbe Kajenje oralne Cirkumcizija: manjša verjetnost okužbe CIN: cervikalna in situ neoplazija HPV pozitiven rak orofarinksa Incidenca s HPV povezanim rakom orofarinksa narašča. V ZDA je glede na poročila Centra za kontrolo bolezni več primerov s HPV povezanega raka orofarinksa kot raka materničnega vratu. 70 % vseh novih primerov raka orofarinksa v ZDA je povezanih s HPV; 82 % je moških, 18 % žensk. Podobni trendi so v severni Evropi. Zbolevajo predvsem moški od 40 do 60 let, z zgodnjim prvim spolnim odnosom, večjim številom oralnih in vaginalnih spolnih partnerjev, ponavadi višjega socioekonomskega statusa in manj pogosto kadilci ali pivci alkohola (8). V Franciji prispeva je v letih 2011–12 bila med raki orofarinksa bil delež HPV pozitivnih rakov Preprečevanje HPV okužb Primarna preventiva je cepljenje proti HPV, ki je zelo učinkovito za preprečevanje okužbe, če je izvedeno pred okužbo, torej pred prvim spolnim odnosom in v času, ko pričakujemo najvišji odziv na cepljenje (11–12 let starosti) (11). Profilaktično cepljenje se v svetu izvaja od leta 2006, potem ko so velike randomizirane raziskave faze III pokazale visoko učinkovitost in varnost. Metaanaliza 65 raziskav, kjer so analizirali združene individualne podatke preko 60.000 deklic in žena, cepljenjih s tremi odmerki cepiva, ki so jih spremljali do 8 let po cepljenju, je pokazala statistično značilno 80 % znižanje prevalence okužbe s HPV 16 in 18, 70 % znižanje diagnoze anogenitalnih bradavic in značilno znižanje predrakavih sprememb (CIN 2). Po 5–9 let po cepljenju so imele deklice v starosti 15–19 let za 51%, v starosti 20–24 let pa za 31% znižanje predrakavih sprememb CIN 2. Pri kohortah, kjer je bila precepljenost >50%, so ugotavljali tudi znižanje pojavnosti anogenitalnih bradavic pri moških, starih do 29 let. Če je precepljena več kot polovica populacije, se breme s HPV okužbo povezanih rakov značilno zmanjša. Gre za t. i. čredni učinek vakcinacije na necepljeno populacijo – na necepljene heteroseksualne moške. Čez desetletja pričakujemo tudi znižanje invazivnega raka materničnega vratu. Cilj Svetovne zdravstvene organizacije je, da bi z uspešnim izvajanjem nacionalnih strategij cepljenja proti HPV (precepljenost 90% deklic po vsem svetu) lahko v tem stoletju izkoreninili rak materničnega vratu (znižali na incidenco 4/100.000/leto (12, 13). V to bo treba vložiti veliko napora, saj rak materničnega vratu v nekaterih delih sveta (podsaharska Afrika in Indija) predstavlja 25 % vseh oblik raka pri ženskah. V Sloveniji se je cepljenje pričelo v šol. l. 2009/10. Cepi se deklice v 6. razredu OŠ. Sprva se je uporabljalo 4‐ valentno cepivo (ščiti proti podtipom HPV-6, 11, 16, 18), od 2016/17 pa 9‐valentno cepivo (za 7 visokorizičnih podtipov: 16, 18, 31, 33, 45, 52 in 58, in 2 nizko rizična podtipa). Potrebna sta 2 odmerka, za zamudnice po 15. letu pa 3 odmerki. Če se dekle za cepljenje odloči po 15. letu starosti, za cepljenje ne potrebuje privolitve staršev. Precepljenost se v Sloveniji zvišuje: v letu 2018/19 je bila 59,3%. Najvišja je bila v koroški regiji (86,9% precepljenost) in najnižja v ljubljanski (48,5%), vendar se tudi tu hitro zvišuje, saj je bila leta 2013/15 le 30%. Cepivo ne ščiti pred vsemi podtipi HPV virusa (11). Tudi pri cepljenih ženskah so še vedno potrebni redni ginekološki pregledi in odvzemi brisov materničnega vratu (presejalni pregledi) v skladu s priporočili. Cepijo se lahko tudi fantje. Zaskrbljujoče je, da se je v začetku vakcinacija vključevala le ženske. Postalo je namreč Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 17 Cvetka Grašič Kuhar POVEZANOST NASTANKA RAKA Z OKUŽBAMI – S POUDARKOM NA HPV VIRUSIH jasno, da HPV ne povzroča le raka materničnega vratu, ampak tudi analne rake in raka orofarinksa pri obeh spolih. Umrljivost za rakom materničnega vratu v razvitem svetu je upadla zaradi presejalnega testiranja (zgodnjega odkrivanja predrakavih in rakavih sprememb). V Sloveniji se izvaja v okviru programa ZORA. Uspešnost ZORE lahko ponazorimo z rezultati. ZORA letno odkrije 2000 predrakavih sprememb. Zadnja leta zboli okrog 120 žensk (leta 2017 pa 85) (14). Umre 40–50 žensk letno. Te smrti bi lahko preprečili. Kljub temu gre za bistveno izboljšanje glede na leto 2004 in je med najnižjimi incidencami v Evropi. To je rezultat več dejavnikov: ozaveščenosti žensk, dobre organizacije ter kakovostnega dela presejalcev in ginekologov. Z dobro precepljenostjo populacije lahko stanje še izboljšamo. Žal pa zaenkrat ni metode za zgodnje odkrivanje raka orofarinksa, zato pričakujemo porast deleža teh oblik raka. 7. 8. 9. 10. Zaključek Poleg drugih nevarnostnih dejavnikov prispevajo k nastanku raka tudi okužbe. Največ oblik raka je povezanih s kroničnimi perzistentnimi virusnimi okužbami. Okužbe z visokorizičnimi podtipi HPV pripomorejo k polovici vseh virusno povzročenim oblikam raka. Največji delež okužb pripada raku materničnega vratu, v zahodnem svetu pa hitro narašča delež s HPV povezanega raka orofarinksa. Visoka precepljenost žensk (in moških) bi lahko izkoreninila to obliko raka. 11. 12. 13. Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 18 http://www.slora.si/nevarnosti-dejavniki-raka; dostopano 12. 09. 2020 William J. Blot, Robert E. Tarone, Doll and Peto’s Quantitative Estimates of Cancer Risks: Holding Generally True for 35 Years, JNCI: Journal of the National Cancer Institute, Volume 107, Issue 4, April 2015, djv044, https://doi.org/10.1093/jnci/djv044 van Elsland D, Neefjes J. Bacterial infections and cancer. EMBO Rep. 2018;19(11):e46632. doi:10.15252/embr.201846632 Gaglia MM, Munger K. More than just oncogenes: mechanisms of tumorigenesis by human viruses. Curr Opin Virol. 2018;32:4859. doi:10.1016/j.coviro.2018.09.003 Starrett GJ, Buck CB. The case for BK polyomavirus as a cause of bladder cancer. Curr Opin Virol. 2019 Dec;39:8-15. doi: 10.1016/j.coviro.2019.06.009. Epub 2019 Jul 20. PMID: 31336246; PMCID: PMC6901737 Poljak M, Kocjan BJ, OštrbenkA. Okužbe s HPV. Zbornik / Obnovitveni kolposkopski tečaj, Ljubljana, 4. september 2015 ; [urednica Špela Smrkolj]. - Ljubljana : Združenje za ginekološko onkologijo, kolposkopijo in Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 14. cervikalno patologijo SZD : Onkološki inštitut, 2015, str.: 7–29. Timbang MR, Sim MW, Bewley AF, Farwell DG, Mantravadi A, Moore MG. HPV-related oropharyngeal cancer: a review on burden of the disease and opportunities for prevention and early detection. Hum Vaccin Immunother. 2019;15(7-8):1920-1928. doi:10.1080/21645515.2019.1600985 de Martel C, Plummer M, Vignat J, Franceschi S. Worldwide burden of cancer attributable to HPV by site, country and HPV type. Int J Cancer. 2017;141(4):664-670. doi:10.1002/ijc.30716 Mirghani H, Bellera C, Delaye J, et al. Prevalence and characteristics of HPV-driven oropharyngeal cancer in France. Cancer Epidemiol. 2019;61:89-94. doi:10.1016/j.canep.2019.05.007 Strojan P, Zadnik V, Šifrer R, et al. Incidence trends in head and neck squamous cell carcinoma in Slovenia, 1983-2009: role of human papillomavirus infection. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2015;272(12):3805-3814. doi:10.1007/s00405-014-3459-7 https://www.nijz.si/sites/www.nijz.si/files/uplo aded/precepljenost_deklic_6.pdf; dostopano 12.9.2020 de Sanjose S, Brotons M, LaMontagne DS, Bruni L. Human papillomavirus vaccine disease impact beyond expectations. Curr Opin Virol. 2019 Dec;39:16-22. doi: 10.1016/j.coviro.2019.06.006. Epub 2019 Aug 2. PMID: 31382121. Gaglia MM, Munger K. Editorial overview: Viruses and cancer. Curr Opin Virol. 2019;39:iii-iv. doi:10.1016/j.coviro.2019.09.002 https://zora.onkoi.si/fileadmin/user_upload/dokumenti/izobraze vanja/9ZD/zbornik_ZD/1._Urska_Ivanus_Poro cilo_o_rezultatih_ZORA_-_Copy.pdf; dostopano 12. 9. 2020 Farmacija Matej Štuhec 1,2,3* AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU Povzetek Poraba zdravil v Pomurju prikazuje visok delež bolnikov, ki se sočasno zdravijo s številnimi zdravili (t. i. polifarmakoterapija), kar lahko vodi v številne zaplete v zdravljenju in nakazuje potrebo po optimizaciji zdravljenja z zdravili. Ena izmed možnosti optimizacije je vključevanje kliničnih farmacevtov v ambulante farmacevta svetovalca na vse nivoje zdravstvenega sistema. V tem prispevku prikazujemo organizacijsko obliko ambulant farmacevta svetovalca v Pomurju in rezultate dosedanjega dela, ki izhajajo iz objavljenih raziskav. Pozitivni rezultati prikazujejo nujnost širitve storitev farmacevta svetovalca na vse nivoje zdravstvenega varstva v Pomurju in dobro sodelovanje med zdravniki in farmacevti svetovalci ter tudi določene pomanjkljivosti, ki bi jih bilo potrebno odpraviti. Ključne besede: klinična farmacija, farmacevt svetovalec, ambulantno delo, ambulante farmacevta svetovalca, Pomurje 1. Klinična farmacija, farmacevt svetovalec in zgodovina ambulant farmacevta svetovalca v Pomurju Klinična farmacija (KF) je mlada smer farmacevtskih znanosti, ki je osredotočena na bolnika kot končnega uporabnika farmacevtskih storitev. V Sloveniji klinično farmacijo definira Zakon o lekarniški dejavnosti (ZLD1), ki je vstopil v veljavo 27. 1. 2017. ZLD-1 v 4. členu navaja, da je KF specialistična farmacevtska dejavnost, ki zajema aktivnosti in storitve farmacevta oziroma farmacevtke, ki vodijo k celoviti osebni obravnavi pacienta, racionalni in optimalni uporabi zdravil ter so komplementarne aktivnostim drugih zdravstvenih delavcev. Vključuje sodelovanje specialista klinične farmacije v zdravstvenem timu pri obravnavi posameznega pacienta ali pri pripravi 1. Oddelek za klinično farmacijo, Psihiatrična sistemskih rešitev in razvojno-raziskovalnih projektov na bolnišnica Ormož, Ptujska cesta 33, 2270 Ormož. področju zdravljenja z zdravili, vključno s sodelovanjem 2. Fakulteta za farmacijo. Katedra za biofarmacijo pri kliničnih preskušanjih zdravil. (1) Ambulantno delo v in farmakokinetiko. Univerza v Ljubljani. zdravstvenih domovih izvaja farmacevt svetovalec, ki je Aškerčeva cesta 7, 1000 Ljubljana. KF s pridobljeno kompetenco. V ZLD-1 je v 4. členu 3. Katedra za farmakologijo. Medicinska fakulteta definiran tudi farmacevt svetovalec, pri čemer ZLD-1 v Mariboru. Univerza v Mariboru. Taborska Ulica navaja, da je farmacevt svetovalec oziroma farmacevtska 8, 2000 Maribor svetovalka (v nadaljnjem besedilu: farmacevt svetovalec) Email: matejstuhec@gmail.si magister farmacije z licenco in opravljeno specializacijo iz klinične ali lekarniške farmacije, usposobljen za izvajanje farmakoterapijskega pregleda in je zaposlen v lekarniški dejavnosti ter zagotavlja potrebne informacije o zdravilih in farmacevtski obravnavi pacienta. Produkt Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 19 Matej Štuhec AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU i. zdravili, identificira neželene učinke in ostale značilnosti farmakoterapijski pregled), ki je po ZLD-1 v 4. členu zdravljenja z zdravili. (2, 3, 4) Ambulanta farmacevta definiran: dela farmacevta svetovalca je izvid (t. storitev svetovalca poteka izključno v zdravstvenem domu, pri optimizacije in racionalizacije zdravljenja z zdravili čemer nekateri farmacevti svetovalci pokrivajo tudi posameznega pacienta s ciljem izboljšati oziroma določene domove za starejše občane. Delo farmacevta vzdrževati pacientovo z zdravjem povezano kakovost svetovalca lahko življenja, ki jo na podlagi informacij o predpisanih lekarniške farmacije, oziroma uporabljenih zdravilih ter vseh relevantnih farmakoterapijski kliničnih informacijah o pacientovem zdravstvenem Slovenije (LZS). V avgustu 2020 je bilo v Sloveniji 44 stanju, in informacijah, ki jih poda pacient oziroma farmacevtov skrbnik, opravi farmacevt svetovalec. V Pomurju je bil v farmakoterapijskega letu 2012 uveden t. i. pilotni projekt Zavoda za dokumentacije razvidno, da njihovo število raste iz leta v zdravstveno zavarovanje Slovenije (ZZZS) »Farmacevt leto. (5) svetovalec«, ki je bil del razvojne naloge »kakovostnega Številne raziskave v svetu kažejo, da so intervencije predpisovanja zdravil« in ga je ZZZS začel izvajati kliničnih farmacevtov klinično in stroškovno upravičene, decembra 2012 v zdravstvenih domovih v Pomurju (ZD saj bistveno zmanjšajo napake v zdravljenju z zdravili, Murska Sobota, ZD Ljutomer, ZD Gornja Radgona, ZD neracionalno polifarmakoterapijo, število potencialno Lendava/Lendva), nato pa se je v letu 2015 razširil še na neprimernih zdravil za starostnike (PIM), pomembnih OE ZZZS Ljubljana. Po uspešnih rezultatih pilotnega interakcij med zdravili in tako pomembno vplivajo na projekta je bila zdravstvena storitev v letu 2016 prisotnost kliničnega farmacevta kot polnopravnega predlagana kot predlog za financiranje za Splošni člana tima v bolnišničnem okolju in ambulantah. Za dogovor med partnerji in sprejeta kot plačana storitev s navedeno strani ZZZS (program »farmacevtskega svetovanja«), kar zasnovanih kliničnih raziskav in metaanaliz. (6, 7, 8, 9, pomeni, da ima trenutno vsak bolnik, ki ima izbranega 10, 11) osebnega zdravnika v Sloveniji, možnost pregleda pri O farmacevtu svetovalcu v zdravstvenem domu. Storitev zdravstvenega tima v vseh procesih zdravljenja z zdravili poteka z napotitvijo osebnega zdravnika s posebnim smo pisali že v našem prejšnjem članku, kjer smo se delovnim farmakoterapijski pregled je opravlja ki pregled specialist pridobi na svetovalcev pregleda, obstajajo pomembnosti kvalitetni kliničnega klinične ali kompetenco za Lekarniški s pri Zbornici kompetenco čemer podatki farmacevta je iz kot iz dobro del farmacevtu osredotočili na intervencije v bolnišničnem in tudi svetovalcu. Program farmacevtskega svetovanja je ambulantnem okolju ter stanju na tem področju v zastavljen tako, da zdravniki zdravstvenega doma in Sloveniji. V prispevku smo omenili neenakovreden zasebni zdravniki s koncesijo z delovnim nalogom dostop do storitev klinične farmacije v Sloveniji in napotijo bolnike s polifarmakoterapijo (prejemanje 5 ali apelirali na vodstva bolnišnic, da implementirajo storitve več zdravil) ali bolnike z ostalimi težavami, povezanimi klinične farmacije v vseh bolnišnicah, da bodo imeli z zdravili (odločitev zdravnika), v ambulanto farmacevta bolniki enakovredni dostop do storitev klinične farmacije svetovalca. S pomočjo farmakoterapijskega pregleda v vseh bolnišnicah in tudi območnih enotah ZZZS. (12) nalogom za obravnavo pri farmacevt pregleda bolnikovo terapijo zdravljenja z zdravili in zdravniku poda svoje mnenje glede optimizacije bolnikove terapije (farmakoterapijski izvid). 2. Rezultati dela ambulant svetovalca v Pomurju farmacevta Zdravnik se nato odloči, ali bo predloge farmacevta Pomurje je regija, ki ima visok delež bolnikov s svetovalca upošteval ali ne. Glede na standardni polifarmakoterapijo, kar predstavlja veliko tveganje za operativni postopek (SOP) farmakoterapijskega pregleda zaplete v zdravljenju z zdravili, slabše klinične izide in farmacevt svetovalec za pregled potrebuje fizično povečane straške, zato so potrebne preudarne strategije prisotnost bolnika, saj lahko le tako najbolj objektivno predpisovanja zdravil. Eden izmed najbolj učinkovitih oceni adherenco, prioritete bolnika v zdravljenju z ukrepov za zmanjšanje neracionalne polifarmakoterapije je neposreda vključitev kliničnega farmacevta, za kar je 20 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 Matej Štuhec AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU veliko dokazov predvsem na primarnem nivoju. (12, 13) primerov s ciljem proučitve vpliva farmacevta svetovalca Na področju Pomurja je bilo iz ambulant farmacevta na kakovost predpisovanja zdravil pri bolnikih z svetovalca objavljenih več raziskav. (13, 14, 15, 16) M. duševnimi motnjami. V raziskavi sta raziskala pozitivno Štuhec in soavtorji so z objavljeno raziskavo, izvedeno v povezavo med upoštevanjem intervencij farmacevta vključevanjem svetovalca in boljšim sledenjem smernicam zdravljenja farmacevta svetovalca neposredno v proces zdravljenja z (p<0,05). Prav tako sta raziskovalca raziskala, da se je po zdravili predpisovanja intervenciji kliničnega farmacevta statistično značilno zdravil pri starostnikih s polifarmakoterapijo v ZD zmanjšalo število zdravil (iz 15.4 na 12.0 na bolnika; Ljutomer. Farmacevt svetovalec je v obdobju 2012–2014 p<0,05) (15). Rezultati omenjene raziskave kažejo opravil 625 različnih intervencij, od tega so jih zdravniki pozitiven doprinos intervencij farmacevta svetovalca v sprejeli 48,6 %. Vključeni so bili tisti bolniki, ki so zdravljenje z antipsihotiki in dobro sodelovanje z prejemali 10 ali več zdravil hkrati. Rezultati raziskave so osebnim zdravnikom na tem področju. Vsekakor je na pokazali, da se je z upoštevanjem intervencij farmacevta tem mestu potrebno izpostaviti številne omejitve število predpisanih zdravil zmanjšalo za 11,2 %, raziskave, ki so povezane predvsem z majhnim vzorcem povezava je bila statistično značilna (p<0,01). Število bolnikov, kontraindiciranih kombinacij zdravil (t. i X interakcij) se raziskave. Obe navedeni raziskavi opisujeta pomemben je z upoštevanjem farmacevta zmanjšalo za 42 %, kar je doprinos k zmanjšanju števila zdravil na bolnika v ZD Ljutomer, ali raziskali, mogoče izboljšati je z kakovost zasnovo raziskave in kratkotrajnostjo bilo statistično značilno (p<0,041), in število klinično Pomurju ter boljšemu sledenju smernicam zdravljenja, a pomembnih X interakcij se je zmanjšalo za 50 % (iz 6 na pomembna 3). Vse upoštevane intervencije farmacevta svetovalca so zdravljenja in odsotnost merjenja kliničnih izidov (npr. privedle do zmanjšanja celokupnih stroškov zdravljenja umrljivost, hospitalizacije, klinično izboljšanje). za 143.488,9 €, kar je vsaj 5-krat več kot strošek te farmacevtske storitve plačnika, in potrjujejo smiselnost navedenih intervencij. Raziskovalca sta dokazala tudi pozitiven vpliv na boljše sledenje smernicam za zdravljenje srčnega popuščanja, v kolikor so bile intervencije farmacevta pomembnost intervencij sprejete, tudi za kar dokazuje boljše sledenje smernicam, kar lahko vodi k boljšim kliničnim izidom. (13, 14) Rezultati farmakoterapijskega raziskave pregleda kažejo, v obliki da uvedba ambulant farmacevta svetovalca v Pomurju pomembno vpliva na izboljšanje kvalitete zdravljenja z zdravili pri bolnikih s polifarmakoterapijo ter vodi do zmanjšanja celokupnih stroškov zdravljenja z zdravili in je tako ekonomsko smiselna. Rezultati raziskave potrjujejo smiselnost uvedbe tovrstne storitve v zdravstveni sistem v Sloveniji in potrjujejo pomembnost farmacevta svetovalca kot partnerja zdravniku v zdravljenju z zdravili. omejitev je kratkoročnost spremljanja V namen dolgoročnega spremljanja so raziskovalci zasnovali raziskavo, kjer so vrednotili dolgoročni vpliv intervencij farmacevta svetovalca, pri čemer so se predvsem vprašali, koliko intervencij se ohrani tudi po 6 mesecih od zamenjave terapije. V presečno, retrospektivno, opazovalno in neitervencijsko raziskavo so raziskovalci vključili starostnike iz Pomurja, ki so bili obravnavani s strani farmacevta svetovalca v ZD Lendava/Lendva, ZD Ljutomer in ZD Murska Sobota v obdobju med januarjem 2012 in decembrom 2014. V raziskavo so vključili 243 bolnikov, zdravljenih za srčnožilnimi boleznimi (hipertenzija, srčno popuščanje, atrijska fibrilacija), s starostjo 65 let ali več, ki so prejemali 10 ali več učinkovin hkrati. Raziskali so prisotnost potencialno nevarnih X interakcij, zaradi katerih je nujna klinična obravnava, in z uporabo PRISCUS liste prisotnost potencialno neprimernih zdravil v terapiji starostnikov. Osredotočili so se na M. Štuhec in K. Gorenc sta izvedla drugo raziskavo v ZD odstopanja v farmakoterapiji bolnikov od priporočenih Ljutomer, v katero sta vključila samo bolnike, starejše od smernic ter podali primere intervencij, ugotovljenih 65 let, ki so imeli vsaj eno duševno motnjo, prejemali neskladij zdravljenja hipertenzije, srčnega popuščanja in hkrati vsaj 10 zdravil in vsaj en antipsihotik. (15) atrijske fibrilacije. Z binarno logistično regresijo so Raziskovalca sta izvedla retrospektivno raziskavo serije oblikovali statistična modela in opredelili Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 vpliv 21 Matej Štuhec AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU neodvisnih spremenljivk (starost, spol, število zdravil, storitev. Za izboljšanje realizacije bo potrebna večja upoštevanje intervencij) na odvisni spremenljivki v osveščenost vodstev ZD-jev in aktivnost osebnih modelu (vpliv števila zdravil, vpliv na skladnost zdravnikov, farmacevtov ter vodstev ZD-jev za večjo zdravljenja bolnikov s smernicami za bolnike z napotitev bolnikov v ambulanto farmacevta svetovalca. hipertenzijo). 243 Glede na visoko pojavnost polifarmakoterapije (5 ali več farmakoterapijskih izvidov, ki so skupaj vključevali 3173 zdravil hkrati) v Pomurju, ki praktično vedno izstopa v zdravil. 9,1 % vseh predpisanih zdravil so predstavljala Sloveniji, PIM. Od skupno 980 zabeleženih intervencij, od katerih neustrezen ukrep v zmanjšanju polifarmakoterapije v je bilo sprejetih 479 s strani zdravnika (48,9 %), je Pomurju (bolniki imajo storitev na voljo, a je zelo slabo farmacevt svetovalec predlagal 320 intervencij na izkoriščena). Eden izmed ukrepov za boljšo osveščenost področju zdravljenja srčno-žilnih bolezni, od tega jih je bolnikov je zloženka ZZZS »Kdo je farmacevt zdravnik sprejel 140 (43,8 %). Skupno je farmacevt svetovalec?«, ki jo je za boljše poznavanje tega programa svetovalec v 48,2 % vseh intervencij predlagal ukinitev in farmacevta svetovalca, ki deluje v zdravstvenem zdravila, v 21,5 % spremembo režima zdravljenja, v 17,7 domu, izdal ZZZS. (18) V raziskavo so vključili % zamenjavo zdravila ter v 12,7 % uvedbo novega zdravila. Upoštevanje intervencij farmacevta svetovalca 3. navedena nizka realizacija predstavlja Zaključek je vplivalo na zmanjšanje števila zdravil za 7,3 %, Pomurje kot slovenska regija predstavlja eno izmed zmanjšanje potencialnih X interakcij za 47,8 %, največjih središč polifarmakoterapije, zato so potrebni zmanjšanje števila neprimernih zdravil za starostnike za učinkoviti in hitri ukrepi za zmanjšanje le-te v realni 26,6 % ter povečanje skladnosti zdravljenja bolnikov s klinični praksi. eno Ambulante izmed farmacevta najmočnejših svetovalca smernicami. Delo farmacevta svetovalca in njegove predstavljajo orodij v intervencije so bile finančno upravičene. Rezultati te zmanjšanju iracionalne polifarmakoterapije. Ambulante v raziskave dokazujejo upravičenost vpeljave tovrstne Pomurju predstavljajo novejšo zdravstveno storitev, ki se storitve v zdravstveni sistem in večje sledenje smernicam je razvila v Pomurju in potem prenesla na celotno zmanjšanja Slovenijo. Umeščenost ambulant v zdravstveni sistem je celokupnih stroškov; storitev tako predstavlja eno izmed posledica dobrega dela farmacevtov, zdravnikov in najpomembnejših orodij optimizacije farmakoterapije pri podpore ZZZS. Rezultati objavljenih raziskav kažejo zdravljenja v dobrobit bolnikom in Uspešno neprecenljiv vpliv intervencij farmacevta svetovalca na implementirani sistem klinične farmacije na primarnem zmanjšanje števila zdravil, pomembnih interakcij, števila bolnikih s srčno-žilnimi obolenji. (16) nivoju kaže, da bo temu moral slediti še sekundarni nivo PIM ter boljše sledenje smernicam zdravljenja, pri čemer in vzpostaviti ustrezno povezavo s sistemom »brezširne so intervencije pozitivne tako kratko- kot dolgoročno. skrbi«, ki je prav tako vključena v ZLD-1 in ki ga bodo Navedeni rezultati kažejo, da bi farmacevti svetovalci bolnišnice morale izvajati v letu 2023. (1) lahko prevzeli določene naloge zdravnikov in tako Kljub zelo vzpodbudnim rezultatom dela v ambulantah v Združenem Kraljestvu. Realizacija programa v farmacevta svetovalca v Pomurju na žalost realizacija ambulant v Pomurju ni pozitivna. Tako podatki o realizaciji storitev za ZD Murska Sobota v letu 2019 zmanjšali težave v primarnem zdravstvu, kot je to primer Sloveniji pa žal ne sledi namenu in rezultatom, saj ambulante niso dobro izkoriščene. To pomeni, da večina potrebnih bolnikov v Pomurju nima ustreznega dostopa znašajo le 1,89 % planirane realizacije, za ZD Gornja do ambulant farmacevta svetovalca, kar predstavlja nujen Radgona 26,85 %, za ZD Lendava/Lendva 13,6 %, izziv za vse deležnike, ki lahko realizacijo izboljšajo, čemur sledi najvišja realizacija ZD Ljutomer 63,02 %. (17) Navedeni podatki so skrb vzbujajoči, saj pomenijo, da v določenih okoljih v Pomurju zdravniki na primarnem nivoju bolnikov ne napotujejo k farmacevtu svetovalcu in občani tako ne pridejo do navedenih 22 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 tako da povečajo fizično napotitev bolnikov v ambulante in informiranost bolnikov o navedeni storitvi v Pomurju. Matej Štuhec AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU Zahvala / 11. Literatura 1. Zakon o lekarniški dejavnosti (ZLD-1). Dosegljivo 18.11.2017 na: http://www.pisrs.si/Pis.web/pregledPredpi sa?id=ZAKO7375 2. Marušič Premuš, A. Farmakoterapijski pregledi v bolnišnicah in v ambulantah – izkušnje in evalvacija dela. Farmacevtski vestnik 2014, 65, 187-190. 3. Marušič Premuš, A. Klinični farmacevt in svetovanje zdravniku in bolniku pri zdravljenju z zdravili. Dostopno 18.11.2017 na: http://www.nasalekarna.si/clanki/clanek/klinicnifarmacevt-in-svetovanje-zdravniku-inbolniku-pri-zdravljenju-z-zdravili 4. Zavod za zdravstveno zavarovanje Slovenije. Splošni dogovor za pogodbeno leto 2016. Dostopno 18.9.2019 na: http://www.zzzs.si/egradivap/827714AA6 BBB87D2C1257FD40041FCC2 5. ZZZS. Seznam farmacevtskih svetovalcev in program sestankov kakovostnega predpisovanja zdravil. Dosegljivo 30.10.2020 na: https://www.zzzs.si/ZZZS/info/egradiva.n sf/o/4E9DF46E4CC1A955C1257FE8003 7607F?OpenDocument 6. NEHI (angl. Network for Excellence in Health Innovation) oz. Mreža za odličnost v zdravstvu inovacije v ZDA. Dosegljivo na: www.nehi.net/ Natančen dokument: http://www.nehi.net/bendthecurve/sup/doc uments/Medication_Errors_%20Brief.pdf 7. Štuhec, M. Napake v zdravljenju z zdravili: realnost in prihodnost. Medication Errors: Realities and Perspectives. Anali PAZU 2017, 7, 10-17. 8. Leape, LL.; Cullen, DJ.; Clapp, MD.; Burdick, E.; Demonaco, HJ.; Erickson, JI.; Bates, DW. Pharmacist participation on physician rounds and adverse drug events in the intensive care unit. JAMA 1999, 282, 267-270. 9. Kucukarslan, SN.; Peters, M.; Mlynarek, M.; Nafziger, DA. Pharmacists on rounding teams reduce preventable adverse drug events in hospital general medicine units. Arch Intern Med 2003, 163, 2014-2018. 10. Chisholm-Burns, MA.; Kim Lee, J.; Spivey, CA.; Slack, M.; Herrier, RN.; Hall-Lipsy, E.; Graff Zivin, J.; Abraham, I.; Palmer, J.; Martin, JR.; Kramer, SS.; Wunz, T. US pharmacists' effect as team 12. 13. 14. 15. 16. 17. members on patient care: systematic review and meta-analyses. Med Care 2010, 48, 923-933. Weeks, G.; George, J.; Maclure, K.; Stewart D. Non-medical prescribing versus medical prescribing for acute and chronic disease management in primary and secondary care. Cochrane Database Syst Rev 2016, 11, CD011227. Štuhec, M. Klinični farmacevt kot del zdravstvenega tima v obravnavi bolnika : potreba ali nujno zlo? = Clinical pharmacist as a healthcare team member in patient management : need or necessary evil?. Anali PAZU 2018, 8, 8-12. Gorenc, K. Klinično ovrednotenje intervencij farmacevta svetovalca v Zdravstvenem domu Ljutomer pri starejših bolnikih s polifarmakoterapijo. Magistrska naloga. Dostopno 11.11.2017 na: http://www.ffa.uni-lj.si/docs/defaultsource/knjiznicadoc/magistrske/2017/gorenc_katja_mag_n al_2017.pdf?sfvrsn=2 Stuhec, M., Gorenc, K. & Zelko, E. Evaluation of a collaborative care approach between general practitioners and clinical pharmacists in primary care community settings in elderly patients on polypharmacy in Slovenia: a cohort retrospective study reveals positive evidence for implementation. BMC Health Serv Res 19, 118 (2019). https://doi.org/10.1186/s12913-019-39423 Stuhec, M., & Gorenc, K. (2019). Positive impact of clinical pharmacist interventions on antipsychotic use in patients on excessive polypharmacy evidenced in a retrospective cohort study, Global Psychiatry, 2(2), 155-164. doi: https://doi.org/10.2478/gp-2019-0013 Stuhec, M., Flegar, I., Zelko, E., Kovacic A. Clinical pharmacist interventions in cardiovascular disease pharmacotherapy in elderly patients treated with excessive polypharmacy in primary care: A retrospective pre-post observational multicentric study. Wiener klinische Wochenschrift 2020, Under review. ZZZS. Seznam farmacevtskih svetovalcev in program sestankov kakovostnega predpisovanja zdravil. Dosegljivo 30.9.2020 na: https://partner.zzzs.si/wps/portal/portali/ai zv/zdravstvene_storitve/plan_in_realizacij a/podatki_o_planu_in_realizaciji_zdrav_st oritve Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 23 Matej Štuhec AMBULANTE FARMACEVTA SVETOVALCA NA PRIMARNEM NIVOJU ZDRAVSTVENEGA VARSTVA V POMURJU 18. ZZZS. Zloženka_Kdo je farmacevt svetovalec_julij 2018.pdf Dosegljiv 30.9.2020 na: https://www.zzzs.si/zzzs/internet/zzzs.nsf/ 56b7e3c634e2a638c125762d0046923e/66 24 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 4b9b6118a9e1b0c12582c9002bad2e/$FIL E/Zlo%C5%BEenka_Kdo%20je%20farm acevt%20svetovalec_julij%202018.pdf Fizika Simon Ülen1,2, Ines Gabor2, Veronika Poštrak2, Rok Vogrinčič3 DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO POVZETEK Spektroskopija je metoda, ki se uporablja za preučevanje določenih objektov s pomočjo njihove izsevane svetlobe. Namen raziskovalne naloge je z amaterskim teleskopom ustvariti dovolj kakovostne spektre zvezd, da lahko preko valovnih dolžin spektralnih črt razberemo elementarno sestavo le-teh. Na začetku raziskovalne naloge so predstavljene osnove spektroskopije in klasifikacija spektrov. V nadaljevanju je z emisijo in absorpcijo natančno predstavljen nastanek spektrov in spektralnih črt. Predstavljene so tudi lastnosti spektralnih črt. Na koncu teoretičnega dela je predstavljeno še elektromagnetno valovanje in sevanje zvezd ter jedrske reakcije, ki potekajo v zvezdah. V poglavju Eksperimentalni del so predstavljene metode dela in uporabljena oprema za izdelavo spektrov. Temu sledijo postopki eksperimentalnega dela in dobljeni rezultati, ki so kasneje analizirani. Končni del vsebuje še ovrednotene hipoteze. V nalogi je dokazano, da se elementarne sestave zvezd med seboj razlikujejo in da je z amaterskim teleskopom in digitalnim fotoaparatom možno posneti razločne spektre zvezd, ki so uporabni za nadaljnjo analizo. Ključne besede: spektroskopija zvezd, barvni spekter, spektralne črte, lastnosti zvezd Uvod Vrste spektrov Spektroskopija je metoda, ki se uporablja za preučevanje Ločimo zvezni in črtasti spekter. Pri zveznem spektru se določenih objektov s pomočjo njihove izsevane svetlobe; barve prelivajo ena v drugo, podobno kot barve pri obenem je tudi veda, ki proučuje interakcije med pojavu mavrice. Dobimo ga, kadar belo oziroma vidno materijo in elektromagnetnim valovanjem. Vsaka snov, svetlobo pošljemo skozi uklonsko mrežico (zaradi uklona kemijski element ali spojina seva (ali absorbira) svetlobo in interference svetlobe) ali skozi optično prizmo (zaradi točno določenih valovnih dolžin. Spektroskopija nam loma svetlobe). Črtasti spekter je niz črt s točno omogoča, da preko izsevane oziroma absorbirane določenimi, za atom značilnimi valovnimi dolžinami, ki svetlobe pridobimo dodatne informacije, ki jih s so posledica prehodov atomov v vzbujeno stanje. Na fotometričnimi opazovanji ne moremo pridobiti (na podlagi tega ločimo emisijski in absorpcijski spekter. primer kemijska sestava, radialna hitrost in temperatura Emisijski spekter: pri prehodu iz vzbujenega stanja z zvezde). [1] energijo W2 v vzbujeno stanje z energijo W1 izseva Spekter svetlobe predstavlja gostoto svetlobnega toka v atom svetlobo s frekvenco 𝜈𝜈, za katero velja: odvisnosti od valovne dolžine. Ta spekter je zvezen pri trdnih in kapljevinskih svetilih, pri plinskih pa je črtast. 𝑊𝑊2– 𝑊𝑊1 = ℎ𝜈𝜈 = ℎ𝑐𝑐⁄𝜆𝜆, [2] Frekvenca svetlobe je sorazmerna z izsevano energijo. kjer je Planckova konstanta ℎ = 6,63 × 10−34 𝐽𝐽𝐽𝐽. Absorpcijski spekter: dobimo ga, če atome posameznega 1Alma Mater Europaea, Slovenska ulica 17, 2000 Maribor 2Gimnazija Franca Miklošiča Ljutomer, Prešernova 34, Ljutomer 3Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani, Jadranska ulica 19, 1000 Ljubljana elementa posvetimo z belo svetlobo – atomi absorbirajo iz vpadne svetlobe tisto, z določeno valovno dolžino, kot jo samo sevajo. Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 25 Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO Emisija in absorpcija kažeta, da poteka izmenjava med Zvezde so tako razdeljene v sedem osnovnih razredov in svetlobo in atomi v paketih, v katerih je energija štiri podrazrede, znotraj katerih jih delimo še po sorazmerna s frekvenco svetlobe. Pakete svetlobe intenzitetah posameznih črt od 0 do 9. Zaporedje imenujemo fotoni. Energija fotonov je 𝑊𝑊 = ℎ𝜈𝜈. Zvezde, spektralnih tipov dopolnijo še izsevnostni razredi od I do ki so plinasta nebesna telesa, torej oddajajo črtasti V. [2] spekter. Zvezde se med seboj razlikujejo po spektrih, saj Eksperimentalni del so ti posledica absorpcije svetlobe v plinih, površinske temperature in drugih dejavnikov v zvezdni atmosferi. Preden smo se lotili merjenja spektrov, smo morali Tako imajo zvezde različno "barvo", tip ter kemijsko poiskati primerne zvezde za raziskovanje. Pri izbiri zvezd sestavo. [2] [3] smo upoštevali, da so dovolj svetle, torej da imajo čim manjšo navidezno magnitudo. Navidezna magnituda Spektralne črte zvezde nam namreč pove, kako svetla je zvezda (manjša Spektralne črte nastanejo zaradi prehodov zunanjih magnituda pomeni svetlejšo zvezdo). Izbrali smo šest elektronov v atomih na nižji ali višji energijski nivo. zvezd z dokaj različnimi spektralnimi tipi za lažje Razlika v energiji med dvema energijskima nivojema primerjanje (Aldebaran, Mirfak, Sirij, Rigel, Betelgeza, ustreza energiji fotona, ki je odvisna od frekvence Mirah). izsevane ali absorbirane svetlobe med prehodom Opravljanje meritev elektrona z enega na drugi nivo. Valovne dolžine spektralnih črt so značilne za kemijski element ali Meritve so bile opravljene 12. 12. 2019 v Borejcih. molekulo, ki seva ali absorbira. Surove slike spektrov željenih zvezd smo dobili z Absorpcija svetlobe je odvisna tudi od frekvence digitalnim fotoaparatom Canon EOS 350D v primarnem svetlobe. Vsaka snov ima absorpcijski spekter, ki je zanjo gorišču značilen. Črte absorpcijskega spektra pa dobimo samo s STIGMA (f/6.0), z uporabo uklonske mrežice Star plini posameznih atomov. Absorpcijski spekter dobimo Analyser 100. [5] [6] 20-centimetrskega reflektorskega teleskopa le, če gre svetloba iz vira, preden dospe do nas, skozi absorpcijski material. [4] Intenziteta spektralnih črt nam pove, kje v zvezdni atmosferi so črte nastale. Pri večini zvezd so zgornje plasti atmosfere hladnejše kot nižje plasti. Šibke črte nastajajo globoko v zvezdni atmosferi, njihova središča postanejo ozka in globoka; močne črte pa nastajajo visoko v zvezdni atmosferi. Šibke črte predstavljajo šibko absorpcijo, to pomeni, da ima zvezdna atmosfera majhno neprosojnost in da lahko vidimo globoko v njo. Nasprotno pa predstavljajo močne črte: zvezdna atmosfera ima visoko absorpcijo in veliko neprosojnost. [2] [4] Spektralni razredi Intenziteta črt v spektru je v osnovi odvisna od stopnje ionizacije elementov in prisotnosti različnih ionov in atomov v zvezdni atmosferi. Na osnovi tega zvezde Slika 1: Osnovna in obrezana slika spektra Betelgeze klasificiramo v različne razrede. Prvi je tako klasifikacijo Z uporabo teleskopa, uklonske mrežice in fotoaparata opravil Secchi in zvezde razdelil v pet skupin. smo posneli spektre, ki so prikazani na zgornji sliki. Na Modernejšo klasifikacijo pa je opravil Henry Draper. sliki lahko opazimo ničti, prvi, drugi in del tretjega reda 26 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO spektrov. Za nadaljnje raziskovanje je bil najprimernejši Diskusija drugi red, saj je dovolj močno in razločno viden, obenem Valovne dolžine absorpcijskih črt smo odčitali in jih pa je spekter dovolj široko razporejen. Prvo sliko smo primerjali z že znanimi valovnimi dolžinami, ki smo jih obdelali tako, da smo dobili le čisti spekter zvezde našli v bazi podatkov NIST. Na ta način smo ugotovili, (spodnja slika). kateremu elementu pripada določena spektralna črta. V Obdelava spektrov tabelah je razvidna odčitana vrednost na dobljenih grafih, ki je primerjana z najbližjo najdeno vrednostjo iz baze Za obdelavo zgoraj dobljenih slik spektrov smo uporabili program MaxIm DL: funkciji Line Profile Window in Vertical Line. Za lažje opazovanje celotnega spektra smo spekter pretvorili v črno-belo, saj nam je to omogočalo jasnejše in bolj pregledno opazovanje spektralnih črt. Vertical Line smo premikali po spektru v razmaku enega piksla in si za pet sredinskih slikovnih točk (pikslov) zabeležili jakost po dolžini celotnega spektra (v pikslih). Vseh pet vrednosti smo sešteli, nato pa od tega odšteli petkratno vrednost ozadja, da smo dobili le čisti signal spektra. S pomočjo programa »continuum_fit.py«, napisanega v jeziku Python, smo zgladili kontinuum spektra (del spektra, kjer ni prisotnih absorpcijskih ali emisijskih črt). Ko smo dobili prilagojene spektre, smo se lotili pretvarjanja enot s pomočjo dveh vodikovih črt. podatkov. [7] *Opomba: zaradi gostote nekaterih spektralnih črt ne moremo točno določiti valovne dolžine, zato je včasih v tabeli podana vrednost od – do. Prav zaradi tega se na mestih s podobnimi valovnimi dolžinami lahko pojavlja več elementov. Potrebno se je zavedati, da smo za oceno pretvorbe piksla v valovno dolžino uporabili predpostavko, da je spekter linearen, hkrati pa smo zanemarili premik absorpcijskih črt zaradi radialne hitrosti zvezde. Zvezde z neničelno radialno hitrostjo imajo spekter premaknjen zaradi Dopplerjevega pojava. V članku je podana samo analiza Betelgeze, vse prej omenjene izbrane zvezde so bile analizirane na enak način, razbrani elementi pa so nas pripeljali do potrditve na začetku zadanih hipotez. Betelgeza Slika 2: Graf jakosti svetlobe v pikslih od modre proti rdeči 534px…………………656,28 nm Slika 3: Graf spektra Betelgeze 218px…………………486,10nm 656,28nm – 486,10nm = 170,18nm 534px – 281px = 316px 170,18nm/316px=0,54  1px = 0,54nm Glede na to pretvorbo smo dobili nastavek za računanje pretvorbe za vse ostale grafe: 656,28 – x = 0,54(534* - px) *vrednost piksla pri posamičnem grafu za Hα črto Valovna dolžina – graf [nm] Element 387,90 419,22 463,50–464,04 TiO TiO TiO 485,64 513,00–513,76 576,36 656,28 612,54 Hß Na Ca Hα Ca Valovna dolžina – teorija [nm] 387,50 418,0 463,50 – 464,04 486,13 514,80 585,70 656,28 612,20 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 27 Simon Ülen, Ines Gabor, Veronika Poštrak, Rok Vogrinčič DOLOČANJE LASTNOSTI ZVEZD S SPEKTROSKOPIJO Betelgeza spada v spektralni razred M. V tem razredu v Zaključek zvezdni atmosferi prevladuje titanov oksid, pojavljajo se Iz še tako navadne in šibke svetlobe, ki jo na širnem nebu nevtralne kovine, atmosfera pa premore veliko natrija. Z oddajajo zvezde, smo ustvarili 6 spektrov zvezd ter preko našim umerjenim spektrom smo potrdili prisotnost spektralnih črt ogromno izvedeli o njihovi elementarni spektralnih črt vseh teh elementov in kovinske spojine. sestavi ter posledično o njihovi masi in življenjski dobi. Preko ustvarjenih spektrov zvezd smo zaznali spektralne Raziskavo bi lahko nadgradili z meritvami radialnih črte elementov, ki variirajo od razreda do razreda. hitrosti, saj so izmerjeni spektri zaradi le-teh malo Elementarna sestava zvezd se skozi njihovo življenje zamaknjeni. Za to bi morali posneti kalibracijsko lučko. spreminja, zato se zvezde, ki jih opazujemo na nočnem Tipično so to ThAr (Torij Argon) lučke, ki so v nebu, razlikujejo po elementarni sestavi. laboratorijskem sistemu (ob teleskopu). S pomočjo Iz nastalih spektrov izbranih zvezd se da razbrati njihovih črt bi potem kalibrirali spektre zvezd. Iz spektralne črte helija, vodika in mnogih kovin. Ugotovili premika črt bi potem izračunali radialno hitrost zvezde, smo, da helij in vodik prevladujeta v sestavi bolj vročih to pa bi nam povedal Dopplerjev premik: 𝑣𝑣⁄𝑐𝑐 = 𝛥𝛥𝛥𝛥⁄𝜆𝜆 0. zvezd, s padanjem temperature zvezde pa se pojavlja vedno več kovinskih spektralnih črt. Viri Pri nastajanju grafa smo opazili mnogo odmikov od [1] Galičič, M. Nebo, premazano z zvezdami: več kot sto kontinuuma, a za vsak odmik nismo našli primerne odgovorov o vesolju in astronomiji. Učila International, valovne dolžine, ki bi nakazovala na prisotnost Tržič, 2003. določenega elementa. Niti en odklon od krivulje se ni [2] Čadež, A. Astronomija: Fizika zvezd. Univerza v popolnoma ujemal s teoretično vrednostjo valovne Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko, Ljubljana, dolžine, vsi imajo manjši odklon, kar nakazuje na premik 1999. spektralne črte zaradi neničelne radialne hitrosti zvezde. [3] Fizika 3: Učbenik za fiziko v 3. letniku gimnazij in Odmiki, katerim nismo pripisali nobene elementarne štiriletnih strokovnih šol. Mladinska knjiga, Ljubljana, vrednosti, so nastali kot posledica šuma na posnetku ali 2014. pa so bili zaradi preslabe ločljivosti premalo izraziti. [4] Zaradi razširitev in premikov spektralnih črt ne bo možno http://mafija.fmf.uni- natančno določiti vseh sestavnih elementov izbrane lj.si/seminar/files/2009_2010/Seminar-EminSlo.pdf (29- zvezde. 2-2020) Balmerjevo serijo vodika smo zaznali v vseh zvezdah, saj [5] RSpec Real-time Spectroscopy https://www.rspec- smo preko spektralne črte 𝐻𝐻𝐻𝐻 izračunali in umerili skalo valovnih dolžin. A vseeno, nikoli nismo zaznali vseh spektralnih črt Balmerjeve serije vodika. Emin, M. Astronomska spektroskopija. astro.com/star-analyser/ (10-12-2019) [6] Vogrinčič, R. Teleskop Stigma https://rokvogrincic.wixsite.com/stigma/oprema (12-122019) [7] Basic Atomic Spectroscopic Data. https://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/element _name.htm 28 Pomurska obzorja 8 | 2021 | 15 (6-2-2020