A MITOCHONDRIÁLIS ATP-SZENZITÍV K + CSATORNÁK SZEREPE A FARMAKOLÓGIAI PREKONDICIONÁLÁSSAL KIALAKÍTOTT NEUROPROTEKCIÓBAN. Ph.D.



Hasonló dokumentumok
Szakmai beszámoló az F043101sz ifjúsági OTKA pályázathoz

Szakmai beszámoló a K68976 sz. tematikus OTKA pályázatról

Az inzulin rezisztencia hatása az agyi vérkeringés szabályozására

Az anti-apoptózis mechanizmus vizsgálata agyi ischaemia/hypoxia modellekben

A pituiter adenilát cikláz aktiváló polipeptid és a vazoaktív intesztinális pepptid cerebrovaszkuláris hatásai újszülött malacban

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

AZ ÖSZTROGÉN ÉS A DEHIDROEPIANDROSZTERON SZEREPE A SZINAPTIKUS ÁTRENDEZŐDÉSBEN

Neuronok előkészítése funkcionális vizsgálatokra. Az alkalmazható technikák előnyei és hátrányai. Neuronok izolálása I

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

A peroxinitrit szerepe a késői prekondícionálással és posztkondícionálással kiváltott kardioprotekcióban. Pályázati téma összefoglalása

Dr. Komáry Zsófia MITOKONDRIUMOK REAKTÍV OXIGÉNSZÁRMAZÉK SZENTÁGOTHAI JÁNOS IDEGTUDOMÁNYI DOKTORI A KÁLCIUM HATÁSA AZ IZOLÁLT SEMMELWEIS EGYETEM

Zárójelentés. A) A cervix nyújthatóságának (rezisztencia) állatkísérletes meghatározása terhes és nem terhes patkányban.

Az akut simvastatin kezelés hatása az iszkémia/reperfúzió okozta kamrai aritmiákra altatott kutya modellben

glutamát felszabadulás gluthation mennyisége

Ca 2+ Transients in Astrocyte Fine Processes Occur Via Ca 2+ Influx in the Adult Mouse Hippocampus

A peroxinitrit és a capsaicin-szenzitív érző idegek szerepe a szívizom stressz adaptációjában

Kutatási beszámoló ( )

OTKA ZÁRÓJELENTÉS

A diabetes hatása a terhes patkány uterus működésére és farmakológiai reaktivitására

~ 1 ~ Ezek alapján a következő célokat valósítottuk meg a Ph.D. munkám során:

A hidrogén neurovaszkuláris protektív hatásának vizsgálata aszfixiát követően újszülött malacban

A vér-agy gát változásai haemorrhagiás shockban és agyi. ischemia/reperfúziót követően. Lehetséges védő. mechanizmusok. Lenzsér Gábor M.D.

Cerebrovaszkuláris elváltozások öregedésben és Alzheimer-kórban

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

Fejezetek az agy vérellátásának szabályozásából Bevezetés

KUTATÁSI JELENTÉS. DrJuice termékek Ezüstkolloid Hydrogél és Kolloid oldat hatásvizsgálata

Kimutattuk továbbá, hogy 3 napos rozuvastatin kezeléssel lehet a neuronokat a glutamát toxikus hatásával szemben prekondicionálni. 12.

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Az Ames teszt (Salmonella/S9) a nemzetközi hatóságok által a kémiai anyagok minősítéséhez előírt vizsgálat, amellyel az esetleges genotoxikus hatás

Az adenozin-dezamináz gátlás hatása az interstitialis adenozin-szintre eu-és hyperthyreoid tengerimalac pitvaron

Az agyi értónust befolyásoló tényezők

klorid ioncsatorna az ABC (ATP Binding Casette) fehérjecsaládba tartozik, amelyek általánosságban részt vesznek a gyógyszerek olyan alapvetı

Glikolízis. emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g

A juxtaglomeruláris apparátus jelátviteli mechanizmusai a macula densán keresztül és azon túl

Szőlőmag extraktum hatása makrofág immunsejtek által indukált gyulladásos folyamatokra Radnai Balázs, Antus Csenge, Sümegi Balázs

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

FOLYÉKONY ÉS POR ALAKÚ MOSÓSZEREK IRRITÁCIÓS HATÁSÁNAK ÉS MOSÁSI TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

A takarmány mikroelem kiegészítésének hatása a barramundi (Lates calcarifer) lárva, illetve ivadék termelési paramétereire és egyöntetűségére

Érzékszervi receptorok

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

KÉSZÍTETTE: BALOGH VERONIKA ELTE IDEGTUDOMÁNY ÉS HUMÁNBIOLÓGIA SZAKIRÁNY MSC 2015/16 II. FÉLÉV

Hogyan lesznek új gyógyszereink? Bevezetés a gyógyszerkutatásba

In Situ Hibridizáció a pathologiai diagnosztikában és ami mögötte van.

MAGYAR NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÁS

transzporter fehérjék /ioncsatornák

Az Oxidatív stressz hatása a PIBF receptor alegységek összeszerelődésére.

Energia források a vázizomban

Káplán Mirjana Környezettudomány MSc

VIZSGÁLATOK IDEGEN KÓROKOZÓKRA HUMÁN ÉLŐVÍRUS-VAKCINÁKBAN

Hiperbár oxigénkezelés a toxikológiában. dr. Ágoston Viktor Antal Péterfy Sándor utcai Kórház Toxikológia

Új, sejthalált befolyásoló tumor-asszociált fehérjék azonosítása. Dr. Szigeti András. PhD tézis. Programvezető: Dr. Balázs Sümegi, egyetemi tanár

Módszer az ASEA-ban található reaktív molekulák ellenőrzésére

Gyógyszervegyületek elektrofiziológiai szűrése nagy hatáskereszt-metszetű ( semi high-troughput ) rendszereken

Újfajta neuroprotektív stratégiák krónikus agyi hipoperfúziós modellben patkányban. Ph.D. értekezés tézisei. Dr. Institoris Ádám

A GLIASEJTEK ÉS AZ EPILEPTIKUS AKTIVITÁS KAPCSOLATA GÁSPÁR ATTILA GLIA SEJTEK ÉLETTANA EA

Hiperlipidémia okozta neurodegeneratív és vér-agy gát-elváltozások ApoB-100 transzgenikus egerekben

-Két fő korlát: - asztrogliák rendkívüli morfológiája -Ca szignálok értelmezési nehézségei

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Gyulladásos szöveti mediátorok vazomotorikus hatásai Csató Viktória. Témavezető: Prof. Dr.

Gyógyszeres kezelések

Neurovaszkuláris csatolás

PÁLYÁZAT. a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Dékáni megbízására. Dr. Bari Ferenc. tanszékvezető egyetemi tanár, az MTA doktora

Engedélyszám: /2011-EAHUF Analitika követelménymodul szóbeli vizsgafeladatai

Szívbetegségek hátterében álló folyamatok megismerése a ciklusosan változó szívélettani paraméterek elemzésén keresztül

Nano cink-oxid toxicitása stimulált UV sugárzás alatt és az N-acetilcisztein toxicitás csökkentő hatása a Panagrellus redivivus fonálféreg fajra

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

Immunológia alapjai. Az immunválasz szupressziója Előadás. A szupresszióban részt vevő sejtes és molekuláris elemek

Asztroglia Ca 2+ szignál szerepe az Alzheimer kórban FAZEKAS CSILLA LEA NOVEMBER

Gönczi Márton. PhD Tézis. Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar. Multidiszciplináris Orvostudományok Doktori Iskola

Az aminoxidázok és a NADPH-oxidáz szerepe az ér- és neuronkárosodások kialakulásában (patomechanizmus és gyógyszeres befolyásolás)

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

Növényélettani Gyakorlatok A légzés vizsgálata

Ezt kutattuk 2010-ben. Kocsi Szilvia SZTE AITI

HCN csatorna gátló szerek celluláris szívelektrofiziológiai hatásai

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

ZÁRÓJELENTÉS OTKA AZ ÉP ÉS KÓROS PORCSZÖVET VÁLTOZÁSA IN VITRO KÍSÉRLETEKBEN

POSEIDON DNS PRÓBÁK. Felhasználói Kézikönyv. Használati útmutató. Használati útmutató

Fizikai aktivitás hatása a koronária betegségben kezelt és egészséges férfiak és nők körében

Az idegsejtek kommunikációja. a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció

Ex vivo elektrofiziológia. Élettani és Neurobiológiai Tanszék

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

Új terápiás lehetőségek (receptorok) a kardiológiában

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

Az agyi vérátáramlás szabályozása hipoxiás állapot és kísérletes roham után újszülött malacban

A Caskin1 állványfehérje vizsgálata

EGYÉB. A K + -ioncsatornák szerepe az érsimaizom tónusának szabályozásában

Tények a Goji bogyóról:

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

a. Szinaptikus jelátvitel b. Receptorok c. Szignál transzdukció neuronokban d. Neuromoduláció. Szinaptikus jelátvitel.

Készítette: Balog Eszter Témavezetők: dr. Baska-Vincze Boglárka Dr. Szenci Ottó

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

A központi idegrendszer funkcionális anatómiája

Doktori értekezés tézisei

Kutatási beszámoló A p50gap intracelluláris eloszlásának és sejtélettani szerepének vizsgálata

Tamás László: Fülben végbemenő folyamatok nagy hangosságú zajok, zenei események tartós behatásakor. László Tamás MD

A herpes simplex vírus és a rubeolavírus autofágiára gyakorolt in vitro hatásának vizsgálata

IONCSATORNÁK. Osztályozás töltéshordozók szerint: pozitív töltésű ion: Na+, K+, Ca2+ negatív töltésű ion: Cl-, HCO3-

I. Spinális mechanizmusok vizsgálata

A csirkén (Gallus domesticus L., Leghorn) végzett kísérletekhez 38 o C-on inkubált

Biofizika I

UV-sugárzást elnyelő vegyületek vizsgálata GC-MS módszerrel és kimutatásuk környezeti vízmintákban

Átírás:

A MITOCHONDRIÁLIS ATP-SZENZITÍV K + CSATORNÁK SZEREPE A FARMAKOLÓGIAI PREKONDICIONÁLÁSSAL KIALAKÍTOTT NEUROPROTEKCIÓBAN Ph.D. értekezés tézisei Nagy Krisztina Szegedi Tudományegyetem Szent-Györgyi Albert Orvos-és Gyógyszerésztudományi Centrum Általános Orvostudományi Kar Élettani Intézet 2006 Szeged

Rövidítések jegyzéke 5-HD: 5-hidroxidecanoát 3-NPA: 3-nitropropionsav AMPA: alfa-amino-3-hidroxil-5-metil-4-isoxazol-proprionsav DIAZ: diazoxid HEt: hidroetidin I/R: iszkémia/reperfúzió mcsf: mesterséges cerebrospinális folyadék NMDA: N-metil-D-aszpartát OGD: oxigén-glükóz depriváció ROS: reaktív oxigén speciesz SDH: szukcinát-dehidrogenáz SOD: szuperoxid-dizmutáz TMRE: tetrametilrodamin-etil-észter Ψ m : membránpotenciál 2

Bevezetés A fejlett országokban a stroke a vezető halálokok közé tartozik. A kedvezőtlen mortalitási mutatók mellett további problémát jelent, hogy az átmeneti vagy tartós vérellátási zavarok következtében kialakuló neurológiai és pszichiátriai betegségek hatalmas terheket rónak a társadalomra, a betegellátó rendszerekre és a családokra. Ezért nagyon fontos lenne olyan terápiák kifejlesztése, amelyek hatékonyan tudják csökkenteni a stroke következtében kialakuló agyi károsodásokat. Manapság az egyik legígéretesebb stratégiának a farmakológiai prekondícionálással kialakított iszkémiás tolerancia tűnik. Az alkalmazott farmakonok hasonló folyamatokat indukálnak, mint amilyenek rövid iszkémiás inzultusok hatására keletkeznek az agyban, így a neuronális szövetet ellenállóvá tudják tenni egy későbbi, egyébként letális stresszel szemben. A prekondicionáló hatást kiváltó vegyületek közül az egyik leginkább kutatott a mitochondriális ATP szenzitív K + (mitok ATP ) csatornákon ható diazoxid (DIAZ). A szer hatásmechanizmusa még nem teljesen tisztázott, de már több részletét ismerjük. A DIAZ egy chlorothiazid származék, amely többek között a mitok ATP csatornákat nyitja és feltehetőleg ez az út is szerepet játszik a védettség kialakításában. Ezt a megállapítást alátámasztja, hogy a mitochondriális K + csatorna-blokkoló 5-hidroxidekanoát (5-HD) gátolni képes a protektív hatást. Azonban a 5-HD főleg in vivo kísérletekben és a védelem akut fázisában hatásos, ami azt feltételezi, hogy a DIAZ-nak a mitok ATP csatornák mellett egyéb célpontjai is vannak a protektív hatás kialakítása során. Több mint 30 éve ismert, hogy a K + csatornákon kifejtett hatásán túl a DIAZ gátolja a szukcinát-dehidrogenáz (SDH) aktivitását is, aminek következtében a citromsav ciklus gátlódik és a mitochondriális flavoproteinek oxidálódnak. Feltételezhető tehát, hogy a DIAZ a SDH gátlásán keresztül is képes védelmet kialakítani. Ezt az utat látszik megerősíteni, hogy a specifikus SDH blokkoló 3-nitropropionsavnak (3-NPA) is neuroprotektív hatásáról számoltak be. Feltehetően mindkét mechanizmusnak fontos szerepe van, de lehetséges, hogy amíg a mitok ATP csatorna nyitása egy köztes lépés a prekondícionálás felé, addig a szabadgyökök közvetítésén keresztül zajló folyamat lehet a végső fázis. Új fejlesztésű vegyület a szintén mitok ATP csatorna-nyitó BMS-191095, 3

amely a legutóbbi irodalmi adatok szerint kisebb dózisban nagyobb neuroprotektív hatást képes előidézni, mint a DIAZ. Célkitűzések Kísérleteink célja az volt, hogy a farmakológiai prekondícionálás kialakítása során gyakran alkalmazott mitok ATP csatorna nyitók hatásmechanizmusát széles körben megvizsgáljuk. Ezért in vivo és in vitro modelleken is végeztünk vizsgálatokat. In vivo kísérleteinkben arra kerestük a választ, hogy 1. a DIAZ-nak van-e hatása a posztiszkémiás mitochondriális duzzadásra, valamint a Ca 2+ akkumulációra, 2. az iszkémia/reperfúziót (I/R) megelőző DIAZ kezelés képes-e megőrizni az endothélium-függő, hiperkapniával kiváltott piális arteriolák vazodilatációját, és a hatás vajon kivédhető-e a mitok ATP csatorna-blokkoló 5-HD-vel, újszülött malacokban. In vitro kísérleteinkben az vizsgáltuk, hogy 1. a DIAZ-nak van-e közvetlen hatása a cerebrovaszkuláris endothél sejtek mitochondriumain újszülött malacból nyert sejtkultúrán, 2. a DIAZ előkezelés képes-e megvédeni a kortikális neuronokat oxigén-glükóz depriváció (OGD) vagy glutamát behatással szemben patkány idegsejt tenyészeten és a hatás blokkolható-e 5-HD-vel, szuperoxid dizmutázzal (SOD) vagy esetleg protein kináz gátlókkal. 3. az új-fejlesztésű BMS-191095, amely szintén szelektíven nyitja a mitok ATP csatornákat, vajon képes-e a DIAZ-hoz hasonló protekciót létrehozni patkányból nyert kortikális neuron tenyészeten OGD vagy glutamát behatás ellen. 4

Anyagok és módszerek Kísérleti állatok In vivo kísérleteinket altatott, szobalevegővel lélegeztetett újszülött malacokon végeztük. A kísérletek alatt az artériás középnyomást, az artériás vérgáz paramétereket és a rektális hőmérsékletet fiziológiás értéktartományban tartottuk. A bal parietális csonton kör alakú kraniotómiát végeztünk, majd a dura matert felmetszve a koponyacsontba 17 mm átmérőjű rozsdamentes acél koponya-ablakot helyeztünk, amelynek közepébe kör alakú fedőlemezt rögzítettünk. Az agykéreg felszíne és az agyi ablak által határolt teret mesterséges cerebrospinális folyadékkal (mcsf) töltöttük fel, így a kéreg felszínén elhelyezkedő pia arteriolákat fiziológiás körülmények között figyelhettük meg. Intravitális mikroszkópia során a pia arteriolákat a mikroszkóphoz kapcsolt videokamera segítségével tévémonitoron jelenítettük meg, majd video-mikrométer segítségével folyamatosan mértük az érátmérő változásait. Az in vitro kísérletekhez 18 napos Wistar patkány embriók kortexét használtuk. A kortex darabokat diszpáz I enzimmel inkubáltuk, majd az emésztés után poly-d-lizinnel bevont fedőlemezeken (2x10 5 sejt/cm 2 ), illetve 96 lyukú tenyésztőlemezen (10 6 sejt/cm 2 ) sejttenyészeteket készítettünk. A tenyészeteket Neurobasal mediumban tartottuk, amelyet minden harmadik napon cseréltünk. Kísérleteinket 7-9 napos kultúrákon végeztük, amikor a sejtek már expresszálnak N-metil-D-aszpartát (NMDA), alfa-amino-3-hidroxil- 5-metil-4-isoxazol-proprionsav (AMPA), valamint kainát receptorokat. Globális agyi (I/R) A globális agyi iszkémia kialakításához a bal frontális koponyacsonton keresztül a szubarachnoidális térbe 3 mm átmérőjű szondát vezettünk be, amelyen keresztül mcsf infúziójával az intrakraniális nyomást az artériás vérnyomás fölé emeltük. Korábbi kvantitatív vizsgálatok igazolták, hogy az eljárással az egész agy területén, beleértve a gerincvelőt és a retinát is komplett, ún. no-flow iszkémia hozható létre. Az iszkémia ideje alatt kialakuló erőteljes vérnyomás emelkedés (Cushing reflex) kompenzálására a vena femoralisba vezetett katéteren keresztül 20-30 ml/kg vénás vért vettünk, hogy az artériás középnyomást a fiziológiás értéken tartsuk. A 10 perces iszkémiás periódus után 5

a mcsf infúzióját megszüntettük, és a heparinizált vért reinfundáltuk. A kérgi reperfúziót intravitális mikroszkópiával ellenőriztük. Az agyi erek reaktivitásának vizsgálata Hiperkapnia kiváltásához az állatokkal 5 vagy 10% CO 2 tartalmú gázkeveréket lélegeztettünk, majd a létrejövő érreakciókat 5-7 percen keresztül folyamatosan mértük. A koponya-ablakot minden stimulus után átmostuk mcsf-kal és megvártuk amíg az arterióla átmérője visszatér a kiindulási értékre. Kísérleti csoportok az in vivo vizsgálatokhoz Mind az agyi erek reaktivitásának vizsgálatánál, mind a mitochondriális változások vizsgálatánál az első állatcsoport DIAZ (3 mg/kg, iv) előkezelést kapot 15 perccel az I/R előtt. A kontroll csoportnál a DIAZ oldószerét adtuk az I/R előtt. A harmadik csoport annyiban különbözött az első csoporttól, hogy a DIAZ kezelés előtt 15 perccel 5-HD-t (20 mg/kg, iv) kaptak az állatok. Mintaelőkészítés az elektronmikroszkópos hisztokémiai vizsgálathoz és a CA1 piramis sejtek analízise Az elektronmikroszkópos vizsgálatokhoz az állatokat speciális fixáló folyadékkal perfundáltuk (3% glutáraldehid, 90 mmol/l oxálsav, ph 7,4), majd az agy eltávolítása után a hippokampuszt izoláltuk és ugyanabban a fixáló oldatban egy éjszakán keresztül utófixáltuk. Az izolált hippokampuszból kb. 1 mm vastag metszeteket készítettünk, amelyeket kálium-oxalát tartalmú cukor oldattal mostunk, majd további két órán keresztül fixáltuk kálium-piroantimonát tartalmú fixáló oldattal. A fixálás után elvégeztük a dehidrálást és polimerizálást, ultramikrotómmal félvékony metszeteket készítettünk, amelyeket festettünk és fénymikroszkóp alatt a CA1 piramis sejtek rétegét tartalmazó ultravékony metszeteket készítettünk. Az oxalát-piroantimonát eljárás során a szubcelluláris struktúra jól megtartott marad, ami lehetővé teszi a Ca 2+ kimutatását. A random módon kiválasztott piramis sejtek perikariális régiójáról 12000-szeres nagyításon fotókat készítettünk, majd mikrográf segítségével pont-számlálós módszerrel analizáltuk a metszeteket. 6

Az OGD és a glutamát excitotoxicitás hatásának vizsgálata az in vitro preparátumokon Az OGD kialakításához a neuron tenyészetekre deoxigenált, glükóz mentes tápoldatot tettünk, majd a sejteket 70 percre 37 o C-os anaerob kamrába helyeztük (5% CO 2, 5% H 2, 90% N 2 ), ahol az oxigén szint a kísérlet alatt végig 0,1% alatt volt. A kontroll tenyészetekre glükóz (5,5 mm) tartalmú tápoldatot tettünk és normál sejttenyésztő inkubátorban tartottuk 70 percen keresztül. A 70 perc elteltével az OGDnek kitett sejteken a tápoldatot glükóz tartalmúra cseréltük és normál inkubátorba helyeztük a lemezeket. A sejtek életképességét mikroplate spektrofotométerrel (490 nm) mértük az OGD után 24 órával. Glutamát excitotoxicitást 200 µm-os glutamát oldattal idéztünk elő, amellyel egy órán keresztül inkubáltuk a sejteket 37 o C-on tenyésztő inkubátorban, majd 24 óra elteltével a fentiekhez hasonlóan mértük a sejtek életképességét. DIAZ és BMS-191095 kezelés A sejteket 50, 100, 250 500 vagy 750 µm diazoxiddal, illetve 1, 5, 10, 20, 30, 40 µm BMS-191095-tel kezeltük 1 vagy 24 órával a glutamát behatás előtt, majd a glutamát kezelést követően, 24 óra elteltével életképességet mértünk. Az OGD esetén mindkét szerből a fenti dózisokat használtuk, azonban a sejteket egy nappal vagy három napon keresztül naponta egyszer az OGD előtt kezeltük. Az OGD-t követő 24 óra elteltével a sejteken életképességet mértünk. Membránpotenciál ( Ψ m ) mérés A Ψ m méréshez a Ψ m -érzékeny tetrametilrodamin-etil-észter (TMRE) festéket használtuk. A sejteket 0,5 µm TMRE tartalmú Neurobasal médiummal 15 percen keresztül, sötétben előinkubáltuk. Az inkubációt követően a sejteket háromszor mostuk foszfát pufferrel. A sejtek TMRE fluoreszcenciájának konfokális képét lézer scanning mikroszkóppal rögzítettük. A sejtek egy részét előinkubáltuk 5-HD-vel, majd az előkezelt, illetve a 5-HD-vel nem kezelt sejteket is kezeltük DIAZ-dal. A kezelés után öt percen keresztül, minden 20. másodpercben rögzítettük a sejtek fluoreszcens képeit (λ ex = 488, λ em > 560 nm), majd a sejttestek átlagos pixel intenzitását speciális mérőprogrammal kiértékeltük. 7

ROS képződés mérése A szabadgyökök képződésének méréséhez az oxidáció-érzékeny hidroethidin (HEt) festéket használtuk. Az idegsejt kultúrákat sötétben, 3 percig 5 µm HEt tartalmú foszfát pufferben előinkubáltuk. A festés után a sejtek HEt fluorescens konfokális képét ugyan azzal a konfokális mikroszkópos technikával rögzítettük, mint amelyet a membránpotenciál mérésnél használtunk. A médiumba 300 és 500 µm diazoxidot vagy 200 µm glutamátot tettünk, majd a fluorescens képet rögzítettük (λ ex = 488, λ em > 560 nm). A képeket 10 percen keresztül, minden 20. másodpercben rögzítettük, majd a sejttestek átlagos pixel intenzitását speciális mérőprogrammal kiértékeltük. Western blot analízis A tenyésztett sejteket összegyűjtöttük, majd centrifugálás után Lowry-féle módszerrel fehérjetartalmukat meghatároztuk. A 10 µg összfehérje tartalmú mintákat 3 percen keresztül 100 o C-on forraltuk, majd 10%-os poliakrilamid gélre vittük fel őket és elvégeztük a gélelektroforézist. A szétválasztott fehérjék transzferálása nitrocellulóz membránra történt. A fehérjék blokkolása után (5%-os tejpor 50 mm TBS-ben oldva, ph 7,5) különböző antitestekkel szobahőmérsékleten egy éjszakán keresztül inkubáltuk a mintákat. Az elsődleges antitestek vizualizálására tormaperoxidáz konjugált kecske antinyúl vagy anti-egér IgG típusú másodlagos antitestet használtunk. A blottolt mintákat röntgenfilmen hívtuk elő, majd denzitometriás képanalízissel értékeltük. Statisztikai analízis Eredményeinket átlag±átlagszórás formában adtuk meg. A csoportok közötti különbségek feltárásához variancia analízist használunk. Amennyiben az F értékek szignifikáns különbséget jeleztek, a páronkénti eltérések meghatározásához a Student- Newman-Keuls tesztet, illetve a Tukey-tesztet használtuk (SigmaStat statisztikai programcsomag). Szignifikáns eltérésnek a P<0.05 értéket tekintettük 8

Eredmények és következtetések A DIAZ protektív hatása az endothélium-függő hiperkapnia által kiváltott vazodilatációra I/R után Közvetlenül az iszkémia előtti szelektív mitok ATP csatorna nyitó DIAZ-dal történő kezelés megakadályozza a hiperkapniával kiváltott érreakciók csökkenését. A DIAZ önmagában, iszkémia nélkül nem befolyásolja a hiperkapniával kiváltott vazodilatációt. A DIAZ mitok ATP csatornára gyakorolt protektív hatását valószínűsíti, hogy 1) a DIAZ önmagában nem hoz létre számottevő vazodilatációt, 2) szelektív antagonistája, a 5-HD meggátolja a szer protektív hatását. Habár a mitok ATP csatorna aktiváción keresztül kialakuló protekció mechanizmusa még nem tisztázott, valószínűnek tűnik, hogy a mitochondriumoknak jelentős szerepük van. Malac cerebrovaszkuláris endothél tenyészeten vizsgáltuk, a DIAZ esetleges direkt hatását a mitochondriumon. Mitochondriális potenciál-érzékeny festéket (MitoTracker Red) használva kimutattuk, hogy a DIAZ-nak erőteljes közvetlen hatása van a cerebrovaszkuláris endothél sejtek mitochondriumán. Habár a mitochondrium és az I/R által okozott endotheliális diszfunkció létrejöttének megakadályozása közötti kapcsolat még nem tisztázott, a legvalószínűbbnek az tűnik, hogy a mitok ATP csatorna nyítása során a mitochondriális reaktív oxigén speciesz (ROS) termelés csökken. A DIAZ protektív hatása a CA1 piramis sejtek mitochondriális duzzadására és Ca 2+ akkumulációjára Az iszkémiát követő reperfúzió korai fázisában a neuronális mitochondriumok térfogata szignifikánsan megnő, ami egybe esik egy Ca 2+ akkumulációs csúccsal. Ez a korai mitochondriális duzzadás valószínűleg fontos szerepet játszik az I/R során kialakuló neuronális károsodásban mivel ismert, hogy a mitochondriális mátrix megnövekedett térfogata stimulálja az elektrontranszport-lánc aktivitását, a mitochondriális ROS és/vagy proapoptotikus faktorok termelődését. Az I/R előtti DIAZ kezelés megakadályozza a posztiszkémiás mitochondriális duzzadást és a Ca 2+ akkumulációt a CA1 piramis sejtekben. Azonban a hatás nem védhető ki 5-HDvel, ami azt valószínűsíti, hogy habár a DIAZ-ot szelektív mitok ATP csatorna nyitóként 9

tartják számon, valószínűleg egyéb támadási pontja is van, mint pl. a mitochondriális légzési lánc II-es komplexe. A DIAZ és a BMS-191095 protektív hatása a kortikális neuron tenyészeteken OGD és glutamát excitotoxicitás ellen Az OGD előtt három napon keresztül, naponta egyszer alkalmazva a DIAZ megvédte a neuronokat a sejtpusztulástól. A DIAZ protektív hatása 5-HD-vel antagonizálható volt, ami azt valószínűsíti, hogy mitok ATP csatorna aktiváción keresztül alakul ki a védelem. Azonban a protekció kialakításához szükséges DIAZ koncentráció jóval magasabb volt, mint ami az irodalom szerint a mitok ATP csatorna aktivációhoz szükséges. Megvizsgáltuk, hogy a DIAZ-nak van-e közvetlen hatása a kortikális neuronok mitochondriumain. DIAZ kezelés hatására a kortikális neuronok mitochondriumai depolarizálódnak. A hatás 5-HD-vel kivédhető, azonban az általunk használt 5-HD dózisa jóval nagyobb volt, mint ami a mitok ATP csatornák blokkolásához szükséges, illetve irodalmi adatok szerint a mitok ATP csatornák nyitása miatti K + beáramlás nem elegendő ahhoz, hogy depolarizálni tudja a mitochondriumot. További vizsgálatainkban azt tapasztaltuk, hogy a DIAZ szignifikánsan gátolja a SDH aktivitást a sejtkultúrákon. Feltételezzük, hogy a SDH gátlása a citromsav ciklus és a II-es komplex gátlásához vezet és így az elektrontranszport-lánc gátlása révén depolarizálódik a mitochondrium. A DIAZ szignifikánsan megnöveli a ROS termelődést a tenyésztett neuronokon és SOD mimetikummal gátolható a neuroprotektív hatása. A SOD mimetikum hatása azt mutatja, hogy a szuperoxid valószínűleg mediátora a DIAZindukálta neuronális prekondícionálásnak. A DIAZ kezelés glutamát excitotoxicitás ellen is megvédte a neuronokat a sejtpusztulástól, azonban míg OGD ellen csak késői prekondícionálást tudtunk kialakítani, addig glutamát ellen akut protekció is létrejött. A különbség feltehetően a különböző modellek használata miatt volt. A DIAZ protektív hatását SOD mimetikkel antagonizálni tudtuk, míg a 5-HD hatástalannak bizonyult. Ez szintén alátámasztja azt a feltételezést, hogy a ROS termelődés fontos szerepet játszik a neuroprotekció kialakításában. 10

A BMS-191095 kezelés OGD ellen késői, míg glutamát excitotoxicitás ellen mind akut, mind késői neuroprotekciót kialakít. A protektív hatást a 5-HD nem blokkolta. Ellentétben a DIAZ kezeléssel, a BMS-191095 alkalmazásakor nem növekedett a ROS termelődés, ami azt valószínűsíti, hogy a DIAZ kezelés során felszabaduló szabadgyökök inkább a SDH gátlás miatt szabadulnak fel, mint a mitochondrium depolarizációja miatt, mivel a BMS-191095 nem befolyásolja a SDH működését. Összegzés Kísérleteink rámutatnak arra, hogy a mitok ATP csatorna nyitók, mint a DIAZ és a BMS-191095 fontos szerepet játszanak az I/R utáni neuronális/vaszkuláris funkciók megőrzésében. Mindazonáltal az is világossá vált, hogy nemcsak az akut illetve a késői neuroprotekciós utak között van különbség, de az in vivo és az in vitro modellek között is. A DIAZ dózisában és hatásában jelentkező különbségek az in vivo és az in vitro modellekben feltehetően a sejtek különböző környezete miatt adódott, mivel in vivo a sejtek eredeti környezetükben vannak és így más faktorok, mint pl. a glia sejtek, az agyi endothél sejtek erősíthetik a DIAZ protektív hatását azáltal, hogy az ionális egyensúlyt vagy az agyszövet megfelelő perfúzióját fenntartják. Feltehetően ez az oka annak, hogy in vivo a DIAZ kis dózisban és akutan is hatékony, míg in vitro meglehetősen nagy dózis szükséges és többnyire késői protekciót vált ki. 11

Köszönetnyilvánítás Köszönetet szeretnék mondani mindazoknak, akik hozzájárultak a Ph.D. dolgozatom elkészüléséhez. Hálásan köszönöm témavezetőmnek, Prof. Bari Ferencnek, hogy megtanított az in vivo keringésélettani vizsgálatok metodikájára és, hogy a munkám során végig támogatott és irányt mutatott. Valamint köszönöm a tézisek alapjául szolgáló közlemények és a disszertáció elkészítésében nyújtott segítségét. Köszönetet szeretnék mondani David W. Busija professzornak, aki lehetővé tette számomra, hogy a laboratóriumában dolgozzam az Amerikai Egyesült Államokban, Észak-Karolinában, a winston-salemi Wake Forest Egyetem Élettani és Farmakológiai Intézetében. Külön köszönettel tartozom Dr. Kis Bélának, aki társ-témavezetőm volt az Egyesült Államokban és aki lehetővé tette számomra, hogy megtanuljam az in vitro technikák használatát. Köszönöm a bátorítást, a támogatást és a segítséget, amelyet a kísérletek megtervezéséhez és kivitelezéséhez nyújtott és végül szeretném megköszönni a tézisek alapjául szolgáló kéziratok elkészítésében nyújtott segítségét. Tisztelettel köszönöm Prof. Jancsó Gábornak, hogy részt vehettem az Idegtudomány elnevezésű Ph.D. programban. Köszönetemet fejezem ki Prof. Benedek Györgynek, a Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Élettani Intézete vezetőjének, amiért lehetőséget adott, hogy az intézetben dolgozzam és támogatott a Ph.D. fokozat megszerzésében. Külön köszönet illeti Dr. Domoki Ferencet, akihez bármikor fordulhattam a munkám során felmerülő problémákkal, illetve Tóth-Szűki Valériát a kitűnő technikai segítségért. Szeretnék köszönetet mondani barátaimnak és kollégáimnak a segítségükért, kiváltképp Andy J. Snipesnak, Dr. Erdős Benedeknek, Nishadi Rajapaksenak, Dr. Annaházi Anitának, Dr. Zimmermann Alíznak, Dr. Lenti Laurának. Végül szeretném megköszönni az Élettani Intézet minden munkatársának, hogy támogattak a disszertáció és a tézisek elkészítésében. 12

A tézisek alapjául szolgáló publikációk I. Domoki F, Kis B, Nagy K, Farkas E, Busija DW, Bari F. Diazoxide preserves hypercapnia-induced arteriolar vasodilation after global cerebral ischemia in piglets. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 289(1):H368-73. 2005 II. Nagy K, Kis B, Rajapakse NC, Bari F, Busija DW. Diazoxide preconditioning protects against neuronal cell death by attenuation of oxidative stress upon glutamate stimulation. J Neurosci Res. 1;76(5):697-704. 2004 III. Domoki F, Bari F, Nagy K, Busija DW, Siklos L. Diazoxide prevents mitochondrial swelling and Ca2+ accumulation in CA1 pyramidal cells after cerebral ischemia in newborn pigs. Brain Res. 3;1019(1-2):97-104. 2004 VI. Kis B, Nagy K, Snipes JA, Rajapakse NC, Horiguchi T, Grover GJ, Busija DW. The mitochondrial KATP channel opener BMS-191095 induces neuronal preconditioning. Neuroreport. 9;15(2):345-9. 2004 V. Kis B, Rajapakse NC, Snipes JA, Nagy K, Horiguchi T, Busija DW. Diazoxide induces delayed pre-conditioning in cultured rat cortical neurons. J Neurochem. 87(4):969-80. 2003 Az értekezés témájához szorosan nem kapcsolódó közlemények Bari F, Nagy K, Guidetti P, Schwarcz R, Busija DW, Domoki F. Kynurenic acid attenuates NMDA-induced pial arteriolar dilation in newborn pigs Brain Res. 19;1069(1):39-46. 2006 Domoki F, Nagy K, Temesvari P, Bari F. Selective Inhibitors Differentially Affect Cyclooxygenase-Dependent Pial Arteriolar Responses in Newborn Pigs Pediatr Res. 57(6):853-7. 2005 13

Nagy K, Domoki F, Bari F. Iszkémiás prekondicionálás az agyban Ideggyógyászati szemle 20;58(9-10):305-13. 2005 Slézia A, Kékesi KA, Szikra T, Papp AM, Nagy K, Szente M, Maglóczky Z, Freund TF Juhász G. Uridine release during aminopyridine-induced epilepsy Neurobiol Dis. 16:490-9. 2004 Kis B, Snipes JA, Isse T, Nagy K, Busija DW. Putative cyclooxygenase-3 expression in rat brain cells J Cereb Blood Flow Metabol. 23(11):1287-92. 2003 A tézisek alapját képező közlemények impact faktora: 16,830 Az összes közlemény kumulatív impact faktora: 31,659 Független idézetek száma: 55 14