EGYETEMI DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Hasonló dokumentumok
Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

OTKA ZÁRÓJELENTÉS

Bai Péter. Reaktív nitrogén intermedierek által indukált poli(adp-ribóz) polimeráz és mátrix metalloproteináz aktiváció vizsgálata in vitro és in vivo

Poli(ADP-ribóz) glikohidroláz szerepe A549 sejtek oxidatív stresszérzékenységében

Az intenzív oxidatív stressz citotoxikus hatását vizsgáltuk HaCaT keratinocita sejtvonalon. Munkánk előzményeként kimutattuk, hogy a poli(adp-ribóz)

Az Oxidatív stressz hatása a PIBF receptor alegységek összeszerelődésére.

Apoptózis. 1. Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

Jelutak. Apoptózis. Apoptózis Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút. apoptózis autofágia nekrózis. Sejtmag. Kondenzálódó sejtmag

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

Záróbeszámoló. OTKA K75864 A nitrogen monoxide-peroxinitrit-parp útvonal szerepe a krónikus sebek pathogenezisében

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

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

Doktori értekezés tézisei

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

A bioenergetika a biokémiai folyamatok során lezajló energiaváltozásokkal foglalkozik.

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

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

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

A glükóz reszintézise.

A PROTEIN KINÁZ C IZOENZIMEK SZEREPE HUMÁN HaCaT KERATINOCYTÁK SEJTM KÖDÉSEINEK SZABÁLYOZÁSÁBAN

A 2-es típusú diabetes és oxidatív stressz vaszkuláris hatásai

A légzési lánc és az oxidatív foszforiláció

Glikolízis. emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g

MAP kinázok és a PI-3-kináz/Akt útvonal szerepe a retinadegeneráció szabályozásában. Ph.D. TÉZISEK DR. MESTER LÁSZLÓ

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

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

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

INTRACELLULÁRIS PATOGÉNEK

Dr. Szabó Éva. Oxidatív stressz által kiváltott poli(adp-ribóz) polimeráz aktiváció a b rben és egyéb szervekben. Egyetemi Doktori (Ph. D.

Szakmai zárójelentés az F témaszámú OTKA pályázathoz

Hatékony tumorellenes készítmények előállítása target és drug molekulák kombinációjával (Zárójelentés)

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

Őssejtkezelés kardiovaszkuláris kórképekben

Energiatermelés a sejtekben, katabolizmus. Az energiaközvetítő molekula: ATP

Az áramlási citometria gyakorlati alkalmazása az ondó rutin analízisben. Hajnal Ágnes, Dr Mikus Endre, Dr Venekeiné Losonczi Olga

Kutatási beszámoló ( )

B-sejtek szerepe az RA patológiás folyamataiban

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

MAP kinázok és a PI3K-Akt útvonal szerepe inflammációban és oxidatív stresszben

A tumorsejtek által kiválasztott galektin-1 T-sejtekre kifejtett apoptotikus hatásának mechanizmusa

Genetikai panel kialakítása a hazai tejhasznú szarvasmarha állományok hasznos élettartamának növelésére

Az anti-apoptózis mechanizmus vizsgálata agyi ischaemia/hypoxia modellekben

Zsírsav szintézis. Az acetil-coa aktivációja: Acetil-CoA + CO + ATP = Malonil-CoA + ADP + P. 2 i

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

A poli-adp-riboziláció és a hidrogén-peroxid központi szerepe az osteogén differenciációban és a dohányfüst toxikus hatásaiban

AZ ADENOZIN HATÁSA A PERIFÉRIÁS CD4 + T-LIMFOCITÁK AKTIVÁCIÓJÁRA. Balicza-Himer Leonóra. Doktori értekezés tézisei

A DOHÁNYZÁS OKOZTA DNS KÁROSODÁSOK ÉS JAVÍTÁSUK VIZSGÁLATA EMBERI CUMULUS ÉS GRANULOSA SEJTEKBEN. Sinkó Ildikó PH.D.

Tények a Goji bogyóról:

ZÁRÓJELENTÉS OTKA T037956

Bevezetés a biokémiába fogorvostan hallgatóknak

ció szerepe a pajzsmirigy peroxidáz elleni antitestek szintjében autoimmun pajzsmirigybetegségekben

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer

A sejtfelszíni FasL és szolubilis vezikulakötött FasL által indukált sejthalál gátlása és jellemzése

A piruvát-dehidrogenáz komplex. Csala Miklós

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

Új antioxidáns terápiás stratégiák az időskori kardiovaszkuláris diszfunkció kezelésében

ZSÍRSAVAK OXIDÁCIÓJA. FRANZ KNOOP német biokémikus írta le először a mechanizmusát. R C ~S KoA. a, R-COOH + ATP + KoA R C ~S KoA + AMP + PP i

Mire költi a szervezet energiáját?

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

Szignalizáció - jelátvitel

A citoszol szolubilis fehérjéi. A citoplazma matrix (citoszol) Caspase /Kaszpáz/ 1. Enzimek. - Organellumok nélküli citoplazma

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

Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

SZABÁLYOZOTT SEJTELHALÁS: APOPTÓZIS ÉS NEKROPTÓZIS U937 SEJTEKBEN. Dunai Zsuzsanna Ágnes

mtorc1 and C2 komplexhez köthető aktivitás különbségek és ennek jelentősége humán lymphomákbanés leukémiákban

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

A sokoldalú mitokondrium

I. A Ca 2+ i tranziens kvantitatív analízise

MAGYOT évi Tudományos Szimpóziuma Május 5-6, Budapest

A TATA-kötő fehérje asszociált faktor 3 (TAF3) p53-mal való kölcsönhatásának funkcionális vizsgálata

AZ ÖNEMÉSZTÉS, SEJTPUSZTULÁS ÉS MEGÚJULÁS MOLEKULÁRIS SEJTBIOLÓGIÁJA

Receptorok és szignalizációs mechanizmusok

Poli-ADP-riboziláció a bőrben különös tekintettel a sebgyógyulásra. Dr Szabó Éva DEOEC Bőrklinika

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

A búza (Triticum aestivum L.) glutamin szintetáz enzim viselkedése abiotikus stresszfolyamatok (a szárazság- és az alumíniumstressz) során

Molekulakönyvtárak szűrése élősejtes modelleken citoprotektív molekulák azonosítása céljából

A Telomerase-specific Doxorubicin-releasing Molecular Beacon for Cancer Theranostics

EGYETEMI DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Vérszérum anyagcseretermékek jellemzése kezelés alatt lévő tüdőrákos betegekben

Immunológia alapjai. 16. előadás. Komplement rendszer

A lézer-szkenning citometria lehetőségei. Laser-scanning cytometer (LSC) Pásztázó citométer. Az áramlási citometria fő korlátai

Lymphoma sejtvonalak és gyerekkori leukémia (ALL) sejtek mikro RNS (mir) profiljának vizsgálata

A POLI(ADP-RIBÓZ) POLIMERÁZ-1 (PARP-1) SZEREPE A TRANSZKRIPCIÓ SZABÁLYOZÁSÁBAN

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. PARP gátlószerek PARilációtól független hatásai az UVB és az UVA sugárzás által kiváltott sejthalál során

OTKA nyilvántartási szám: K48376 Zárójelentés: A pályázat adott keretein belül az alábbi eredményeket értük el:

ZÁRÓJELENTÉS Neuro- és citoprotektív mechanizmusok kutatása Vezető kutató: Dr. Magyar Kálmán akadémikus

Programozott sejthalál formák és kulcsfehérjéinek kapcsolata - fókuszban a ferroptózis és az autofágia. V. MedInProt Konferencia November 19.

Diabéteszes redox változások hatása a stresszfehérjékre

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

Mutagenezis és s Karcinogenezis kutatócsoport. Haracska Lajos.

GERONTOLÓGIA. 6. Biogerontológia: öregedési elméletek SEMSEI IMRE. Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Egészségügyi Kar

A miokardium intracelluláris kalcium homeosztázisa: iszkémiás és kardiomiopátiás változások

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

1. A FORGALOMBA HOZATALI ENGEDÉLY JOGOSULTJÁNAK, TOVÁBBÁ AMENNYIBEN ETTŐL ELTÉR, A GYÁRTÁSI TÉTELEK FELSZABADÍTÁSÁÉRT FELELŐS GYÁRTÓ NEVE ÉS CÍME

A basidiomycota élesztőgomba, a Filobasidium capsuligenum IFM törzse egy olyan

Mária. A pirimidin-nukleotidok. nukleotidok anyagcseréje

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

Átírás:

EGYETEMI DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI REAKTÍV NITROGÉN INTERMEDIEREK ÁLTAL INDUKÁLT POLI(ADP-RIBÓZ) POLIMERÁZ ÉS MÁTRIX METALLOPROTEINÁZ AKTIVÁCIÓ VIZSGÁLATA IN VITRO ÉS IN VIVO Bai Péter DEBRECENI EGYETEM ORVOS- ÉS EGÉSZSÉGTUDOMÁNYI CENTRUM ORVOSI VEGYTANI INTÉZET 2003

Bevezetés Nitrozatív stressz és a nitrozatív stressz biológiai hatásai Az elmúlt évtizedek biológiai kutatásainak legfontosabb eredményei közé tartozik a reaktív nitrogén intermedierek (RNI) in vivo jelent ségének felismerése. A legismertebb RNI-t, az NO-t a nitrogénmonoxid szintáz (NOS) enzimek termelik. Hosszú id n át az NO-t citoprotektív és citotoxikus hatások kiváltására is képesnek tartották, azonban más, biológiailag jelent s RNI-k felismerése óta inkább citoprotektív hatásúnak tekintik. Az NO szuperoxid anionnal lezajló reakciójában képz d vegyületet peroxinitritnek nevezzük. Az NO egy elektronos redukciójának terméke a nitroxil anion. A peroxinitrit több aminosav oxidatív módosítására képes, ami enzimek és ioncsatornák inaktiválódásához vezethet. A peroxinitrit által kiváltott nitrálódás a tirozin és a triptofán oldalláncokon történik. A reakcióban képz d nitrotirozint eredetileg az in vivo termel d peroxinitrit indikátorának tekintik. A nitroxilnek szintén vannak biokémiai hatásai, els sorban a fehérjék ciszteinil oldalláncot módosítja, illetve átmeneti fémkomplexekkel reagál. A peroxinitrit citotoxikusnak mutatkozott számos sejtvonalon, például HaCaT keratinocitákon, Raw makrofágokon és timocitákon. A nitroxil citotoxikusnak bizonyult neuronokon, MCF-7 humán tüd karcinoma sejtvonalon, V79 hörcsög tüd fibroblaszt vonalon is. A poli(adp-ribóz) polimeráz-1 A poli(adp-ribóz) polimeráz (PARP) géncsalád 18 tagja közül a legismertebb és a legelterjedtebb a PARP-1. A PARP-1 egy- vagy kétszálú DNS törés hatására aktiválódik, homodimereket alkot és a DNS törésekhez kapcsolódik. A DNS-hez kapcsolódás indukálja a PARP-1 1

enzimatikus aktivációját. Az aktivált PARP-1 a NAD + hasításával poli- ADP-ribóz polimereket (PAR) szintetizál a megfelel akceptor fehérjék glutamát oldalláncaira. A PARP-nak bizonyítottan szerepe van a genomi integritás megvédésében, a DNS hibajavításban, a replikációban, a génexpresszió és a differenciálódás szabályzásában. Azonban szempontunkból a legfontosabb a sejthalálban játszott szerepe. A sejtelhalásának két típusát különböztetjük meg: alapvet en morfológiai jellemz k alapján beszélünk apoptózisról, illetve onkózisról. A PARP aktivációt a DNS károsító szerek citotoxikus hatásával el ször Berger és munkatársai hozták összefüggésbe. Az elmélet szerint a PARP aktiváció elfogyasztja a sejt NAD + készletét a PAR szintézis közben. A NAD + újraszintézise pedig ATP igényes, így elfogy a sejt ATP készlete. Az ATP hiánya leállítja az ATP igényes folyamatokat, a NAD + hiánya pedig a mitokondriális elektrontranszportláncot állítja le, ami a membránpotenciál összeomlásához vezet. Emiatt a mitokondriális F1/F0 ATPáz enzim ATPáz-ként kezd m ködni. Ezek a folyamatok az ATP mennyiség és a sejtbeli energia csökkenéséhez vezetnek. A PARP az ATP/NAD + szintet csökkent képessége miatt gátolja az energiaigényes apoptózis beindulását és az onkózis felé tereli a sejtet. Oxidatív stressz patológiai szerepe A peroxinitrit in vivo fiziológiai hatásairól részletes ismeretekkel rendelkezünk. Peroxinitrit túlzott termel dését ischaemia-reperfúziós károsodásban, sokkban, illetve gyulladásban mutatták ki. Bizonyították az összefüggést a peroxinitrit termel dése és a patológiai elváltozások között. A peroxinitrit DNS törések létrehozásán keresztül PARP aktivációhoz vezet. In vivo vizsgálatok a nitroxillal kapcsolatban 2

els sorban a keringési rendszerre gyakorolt hatását vizsgálták. Szíven az NO-hoz hasonló hatásokat okoz a nitroxil kezelés. Egy másik számunkra fontos szabad gyökök által aktiválható enzimcsoport a mátrix metalloproteinázok (MMP) családja. Az MMP-k szerteágazó funkcióval rendelkez cink endopeptidázok. Fiziológiás funkciójuk az extracelluláris mátrix újraépülésének biztosítása fiziológiás és patológiás folyamatok során. Aktivációjuk szerepet játszik több betegségben, például artritiszben és kardiovaszkuláris betegségekben. Az MMP-k inaktív proenzimek formájában szintetizálódnak. Az inaktivitásért a fehérje N-terminálisán található propeptid (vagy autoinhibitor) domén felel s. Az MMP aktivációnak két útját ismerjük. A proteolítikus aktiváció esetében az autoinhibitor domént valamilyen proteáz lehasítja. A proteolítikus aktiváció során változik az adott MMP molekulatömege, a kb. 8-12 kda méret inhibitor domén lehasadása után. Kés bb ismerték meg a térszerkezetváltozás okozta aktivációs útvonalat. Ebben az esetben a zimogénben valamilyen térszerkezetváltozás vezet az aktivációhoz. Ilyen hatást fejthetnek ki er s detergensek, merkurivegyületek, vagy ROI-k, illetve peroxinitrit. Más csoportok már demonstrálták ennek az útvonalnak a jelenétét szívben. A szívelégtelenség kialakulásában nagy jelent séggel bír az extracelluláris mátrix lebontásának és felépítésének egyensúlyának megbomlása. A szívben az extracelluláris mátrixot felépít kollagén sérülése esetén a kardiomiociták megcsúsznak, ami ventrikuláris dilatációhoz, fokozatos kontraktilis diszfunkcióhoz és a szívfunkciók általános gyengüléséhez vezet. Munkánk során megvizsgáltuk az RNI-k szerepét a doxorubicin (DOX) kiváltotta kardiotoxicitásban. A DOX egy széles spektrumú, 3

antraciklin alapú, szolid tumorok, limfómák, illetve leukémiák kezelésére használt citosztatikum. A DOX legsúlyosabb mellékhatása súlyos kardiotoxicitása. A kardiotoxicitás oka a DOX katalizálta szabadgyök termelés, amit az antracénszármázékok kinon-szemikinon ciklikus átalakulása okoz a szívizomsejtek mitokondriumában. A redukcióval képz d szemikinon instabil vegyület és az elektronját könnyen továbbadja reaktív intermediereket hozva létre. A DOX kezelés a szívizomsejtek energiaháztartását megzavarja, és károsítja a szívizomsejtek DNS állományát, illetve leírták a DOX NF B aktiváló hatását is. Célkit zés Munkánk során az alábbi két témakör köré csoportosítottuk kérdéseinket. Az Angeli sóból felszabaduló nitroxil citotoxicitásának vizsgálata. Aktiválja-e az Angeli só a DNS törés - PARP aktiváció útvonalat? Hasonlít-e az Angeli só által kiváltott citotoxicitás a más oxidánsokkal (hidrogén peroxid, peroxinitrit) kiváltott sejthalálhoz? Képz dik-e peroxinitrit Angeli só kezelés során? A doxorubicin által okozott kardiomiopátiában a szabad gyökök és a PARP szerepének vizsgálata. A doxorubicin által okozott kardiomiopátiában aktiválódik-e a DNS törés - PARP aktiváció útvonal, és ez vezet-e sejtpusztuláshoz? Van-e mátrix metalloproteináz aktiváció a doxorubicin indukálta kardiomiopátiában a szívben? 4

Anyagok és módszerek Timocita preparálás és kezelés Hat-nyolc hetes hím C57BL6 egerek tímuszát használtuk kísérleteinkben. A sejteket RPMI-1640 médiumban tartottuk, melyet 10% fötális borjúsavóval egészítettünk ki (37 o C-on 5% CO 2 ). Nitroxil termelésére az Angeli só (AS) nev gyökdonor vegyületet használtuk, PARP gátlószerként 3-amino-benzamidot (3AB) alkalmaztunk. Doxorubicin kezelés Hím Balb/c egereket (25-30g) egyszeri dózisban kezeltünk DOX-al (25 mg/kg i.p.). Az állatokat két nappal a kezelés megkezdése után használtuk az alább részletezett vizsgálatokra. A PJ34 (PARP inhibitor) kezelés egy órával a DOX beadása el tt kezd dött (20 mg/kg i.p.) és folytatódott naponta (3x10 mg/kg/nap). Az FP15 kezelés (1 mg/kg/nap p.o., ivóvízbe keverve) két órával a DOX kezelés el tt kezd dött. Egyszálú DNS törések kimutatása A DNS töréseket comet assay-vel mutattuk ki a Trevigen comet assay kitjének segítségével. Radioaktív PARP aktivitásmérés A timocitákat 30 percen át kezeltük el PARP inhibitorral, ezt követ en AS-t adtunk a rendszerhez. A médiumot 0,5 ml aktivitásmér pufferre cseréltük, mely 0,5 Ci/ml 3 H-NAD + -ot tartalmazott. Harminc perccel kés bb a sejtfehérjéket jéghideg 50%-os TCA-val kicsaptuk. A csapadékot 2% SDS/0.1 N NaOH oldatban szolubilizáltuk, a beépült radioaktivitást folyadékszcintillációs számlálóval mértük meg. 5

Immunodotblot alapú poli(adp-ribóz)meghatározás A timocitákat az el z ekben tárgyalthoz hasonlóan kezeltük, majd lizáltuk RIPA pufferben, melyet NaOH-dal és EDTA-val egészítettünk ki. A mintákból 20 g fehérjét vittünk fel Hybond N+ membránra dot-blot technikával. A blotot 0,4 M NaOH fixálás után blokkoltuk, majd antipoli(adp-ribóz) elleni antitesttel mutattuk ki a képz dött PAR-t. Citotoxicitás meghatározása Az AS kezelés által kiváltott sejtpusztulást propidium jodid (PI) felvétellel határoztuk meg. A sejteket el ször PARP inhibitorral kezeltük 30 percen át, melyet AS kezelés követett 4 órán át. A timocitákat ezután 2,5 g/ml PI oldattal festettük 15 percen át, majd áramlási citometriával analizáltuk a mintákat. Annexin-FITC - propidium jodid kett s jelölés Három órával az AS kezelés után a sejteket PBS-ben mostuk és 10 5 sejtet 5 l Annexin V-FITC-cel és 5 g/ml PI-dal Annexin festettünk. A mintákat áramlási citometriával elemeztük. Mitokondriális membrán depolarizáció és szuperoxid termelés kimutatása A mitokondriális membránpotenciál változását és a szekunder szuperoxid termelést 3,3 dihexiloxakarbocianin jodid és hidroetidium kett s festéssel határoztuk meg áramlási citometriával. Kaszpáz-3 aktivitás mérése Hat órával az AS kezelés megkezdése után a timocitákat lizáltuk. A lizátumokhoz reakciópuffert adtunk, amely tartalmazta a kaszpáz-3 specifikus DEVD-pNA konjugátum szubsztrátot (300 µm). Egy óra inkubáció után a pna abszorbanciáját spektrofotometriásan mértük. 6

A DNS fragmentáció kimutatása (DNS létra képz dése) Az internukleoszomális DNS fragmentációt agaróz gélelektroforézissel mutattuk ki az AS kezelés megkezdése után 6 órával. A sejteket agaróz gélre vittük fel, melyen az elektroforézis során SDS-t és proteináz K-t futattunk keresztül. A megfuttatott gélben a DNS-t etidium bromiddal festettük meg. Nitrotirozin kimutatása Western blot segítségével A sejteket 30 percen át AS-sel és peroxinitrittel kezeltük, majd RIPA pufferben lizáltuk. 15 g fehérjét SDS-PAGE segítségével elválasztottunk és nitrocellulóz membránra transzferáltunk. A fehérjékben lév nitrotirozint specifikus antitesttel mutattuk ki. Szérum laktát dehidrogenáz és kreatin kináz aktivitásának meghatározása Két nappal a DOX kezelés után az egerekb l vért vettünk a vena cava inferiorból. A vért hagytuk megalvadni, és a laktát dehidrogenáz és kreatin kináz aktivitást kolorimetriás aktivitásmér kitekkel mértük a szérumból. Az LDH és CK aktivitásokat U/L dimenzióban fejeztük ki. Metalloproteináz zimográfia Két nappal a DOX kezelés megkezdése után az egerek szívét fiziológiás sóoldattal perfundáltuk, majd kimetszettük. Az így nyert szövetmintát kalcium tartalmú pufferben homogenizáltuk. A homogenizátumokat ezután 2X SDS mintapufferrel kevertük össze, és szobah mérsékleten inkubáltuk 15 percen át. Ezekb l a mintákból 7,5 g fehérjét zimográfiás gélekre vittünk fel. A géleket a futtatás után renaturáltuk 30 percig állandó rázatás alatt, majd az el hívást 37 o C-on végeztük éjszakán. Az emésztetlen szubsztrátot Brilliant Blue festékkel festettük meg. 7

Eredmények Az Angeli só által kiváltott timocita sejthalál vizsgálata AS kezelés (200 M) a sejtek genomi DNS-ében egyszálú töréseket okozott. Permeabilizált timocitákban AS kezelés hatására megnövekedett a TCA-val kicsapható tríciált fehérjék mennyisége, ami a PARP aktivitás megemelkedésére utal. Az aktivitás specificitását 3AB el kezeléssel igazoltuk. A PAR polimerek dot bloton specifikus antitesttel történ kimutatása a radioaktív módszerhez hasonló eredményt mutattak. Az AS kezelés a timociták koncentrációfügg nekrózisához vezetett. A K 3 Fe(CN) 6 és TEMPOL gyökfogókal történ el kezelés megvédte a timocitákat az AS által indukált sejtpusztulástól, amib l arra utal, hogy a felszabaduló nitroxil hatására lépett fel citotoxicitás. Az intracelluláris kalcium megkötése a sejtpermeábilis BAPTA kalcium kelátor vegyülettel szignifikáns véd hatást mutatott hasonlóan a PARP inhibitor 3AB-hez. A citotoxicitás jellemzésére Annexin-FITC és PI kett s festést is végeztünk. Az AS-sel kezelt sejtek három populációt képeznek: a FITC/PI kett s negatív normál, a PI pozitív onkotikus, illetve a FITC pozitív és PI negatív apoptotikus sejtek populációját. A timocitákat 150 M AS-val kezelve az onkotikus és apoptotikus sejtek aránya megn a kontroll mintában mérthez képest. 3AB el kezelés csökkenti az onkotikus sejtek arányát megnövelve az apoptotikus és a normál sejtek arányát. A timociták AS kezelése (150 M) után a mitokondriális membránpotenciál lecsökkent, illetve ezzel párhuzamosan megnövekedett a szekunder szuperoxid produkció. A PARP gátlása szignifikánsan csökkentette, de teljesen nem gátolta meg ezeket az elváltozásokat. A sejthalál további jellemzésére a kaszpáz-3 aktivitását és a DNS létra képz dését vizsgáltuk. A kaszpáz 3 aktivációja nitroxil hatására 8

enyhe, kissé elnyújtott emelkedést, majd csökkenést mutatott. PARP inhibitor jelenlétében a kaszpáz 3 aktivitás hasonló lefutású volt, ám hamarabb kezdett emelkedni, és jóval magasabb értéket ért el, mint az inhibitor nélküli mintáknál. A DNS létra képz dése a kaszpáz aktivitáshoz hasonló dinamikát mutatott. Kísérleti rendszerünkben nem találtunk jelent s fehérjenitrálódást, míg pozitív kontrollunk peroxinitrittel kezelt timociták er teljes jelet adott. A PARP és szabad gyökök szerepe a doxorubicin által okozott kardiomiopátiában A DOX kezelés során a szívizomsejtek pusztulását szérum markerenzimek (CK és LDH) aktivitásváltozásának követésével vizsgáltuk. Két napos DOX kezelés mind a CK, mind az LDH szérumszintjét megemelte. Mind az FP15, mind a PJ34 el kezelés meggátolta mind a CK, mind az LDH szint emelkedését. Vagyis a DOX kezelés során fellép sejtelhalás patomechanizmusában mind szabad gyökök, mind a PARP aktiváció szerepet játszik. Az oxidativ stressz által aktivált MMP-ket zimográfiával azonosítottuk. A kontroll szívekben nem, vagy alig láttunk MMP aktivitást. A DOX kezelés hatására mindkét kísérlet során megjelent egy 34 kda molekulatömeg zselatináz enzim. A sávok denzitometrálásával megbecsültük az enzim aktivitásának változását, mely mintegy négyszeres aktivitásváltozást mutatott a DOX kezelt mintákban a kontrollhoz képest. Az FP15 kezelés meggátolta az MMP aktivitás megemelkedését ebben a modellben, azonban a PARP gátlás nem. Az MMP aktivitás Ca 2+ függését replikátum gélek Ca 2+ mentes el hívó pufferben történ el hívással igazoltuk. 9

Diszkusszió A nitroxil citotoxicitásának vizsgálata Az NO egyelektronos redukciójával keletkez nitroxil koncentrációfügg módon citotoxikusnak bizonyult az általunk alkalmazott timocita modellrendszerben. Nitroxil hatására alkalikus comet-assay-vel az irodalmi adatokhoz hasonlóan sikerült a DNS egyszálú törését igazolni. A DNS törés PARP aktivációt okozott (dot-blot és 3 H-NAD + beépülés). A PARP aktiváció gátlása szignifikáns, de nem nagyfokú védelmet biztosított a citotoxicitás ellen. A nitroxil citotoxicitása összefüggést mutatott az intracelluláris kalcium koncentráció megemelkedésével. A DNS törés - PARP aktiváció onkózis útvonal úgy t nik csak egy mechanizmus a nitroxil által indukált citotoxikus útvonalak közül. Felvet dik a kérdés, hogy maga a nitroxil felel s-e a tapasztalt citotoxicitásért, vagy esetleg más szabad gyök. A peroxinitrit termel désének lehet ségét kísérleti rendszerünkben a timociták fehérjéiben a tirozil oldalláncok nitrálódásának kimutatásával vizsgáltuk Western bloton. Eredményeink szerint AS kezelés során nem képz dik peroxinitrit, mivel AS kezelés hatására nem tapasztaltunk tirozin nitrációt. A nitrálás hiányában valószín síthetünk más biokémiai folyamatot, mint például a fehérjék ciszteinjeinek nitrozilálása, illetve oxidatív módosítása. A nitroxil által indukált sejthalál a timocitákon hasonló jellegzetességeket mutatott más oxidánsokkal indukált sejthalálhoz: a mitokondriális membránpotenciál csökkenését okozta, illetve a szekunder szuperoxid termelés emelkedéséhez vezetett. Az NO-hoz hasonló biológiai tulajdonságokkal rendelkez nitroxil képes lehet a 10

mitokondrium fémtartalmú enzimeit, mint például a citokrómokat, vaskén fehérjéket, illetve az elektrontranszportlánc további fehérjéit módosítani. Ez a mitokondriális membránpotenciál csökkenéséhez, illetve szekunder szuperoxid termeléshez vezet. Az Angeli só kezelés apoptózist okozott (DNS-fragmentáció, kaszpáz-3 aktiváció, annexin - PI festés), ami a koncentráció emelkedésével onkózisba váltott. Az apoptózis - onkózis kapcsoló m ködése hasonló volt az eddig az irodalomban leírtakhoz, azonban kevésbé volt kifejezett váltás. A két sejthalálforma átkapcsolás oka egyrészt valószín leg a már leírt PARP aktiváció okozta ATP-NAD + csökkenéssel, illetve ezen folyamat gátlásával magyarázható. Másrészt lehetséges, hogy az AS kezelés a proapoptotikus fehérjék (pl. kaszpázok) aktivitását megváltoztatta nitrozilálással, vagy oxidatív módosítással. A doxorubicin által okozott kardiomiopátia vizsgálata Eredményeink szerint nitrotirozin fest dés tapasztalható a DOX kezelés miatt kardiomiopátiában szenved egerek szívében, ami feltételezhet en peroxinitrit képz dését jelzi. A peroxinitrit képz déséhez szükséges NO termel désének egyik forrása lehet az indukálható NOS. Az indukálható NOS expresszióját az NF B transzkripciós faktor szabályozza, amit a DOX aktiválhat. A DOX kinon-szemikinon ciklusa során keletkez reaktív intermedierek közül a legfontosabb a szuperoxid, a hidrogén peroxid és a hidroxil gyök termel dése. A szuperoxid gyök az NO-val képes peroxinitritet képezni. A peroxinitrit lebontását katalizáló FP15 in vivo hatékonyan bontotta a képz d peroxinitritet, megakadályozva a nitrotirozin képz dését. 11

Az egerek kamrai szívfunkciói Pacher Pál kollegám eredményei szerint a kezelés ötödik napjára jelent sen romlottak. Mind a PARP inhibitor PJ34, mind az FP15 a DOX által okozott szívfunkciókárosodás ellen hatott, azonban míg az FP15 teljes védelmet nyújtott a DOX ellen, addig a PJ34 szignifikáns, azonban korántsem teljes mérték védelmet biztosított. A kardiomiociták sejthalálát vizsgálva mindkét vegyület ugyanolyan hatásfokkal védte ki az LDH és a CK szérumbeli aktivitásának onkotikus sejthalálra jellemz emelkedését. Ebb l feltételezhet, hogy a szívizomsejtek a szabadgyök képz dés DNS törés PARP aktiváció ATP és NAD + depléció onkózis útvonalon pusztulnak el. Okkal feltételezhet, hogy hasonlóan a más sejtes modellekben leírtakhoz ebben az esetben is a PARP gátlása az onkotikus sejteket apoptotózisba terelte. A sejtek feltételezhet en a szervezet számára kevésbé megterhel apoptotikus útvonalon pusztultak el, ez okozza a részleges védettséget. Eredményeink valószín sítik a DOX kardiotoxikus hatásában MMPk megjelenését. Kimutattuk egy 34 kda MMP aktiválódását doxorubicin kezelés hatására. Az aktivációban szerepet játszik a szabad gyökök megjelenése, de eredményeink szerint a PARP szerepe nem valószín az általunk leírt aktiváció során. Feltételezzük, hogy az aktiválódó MMP-k a szív extracelluláris mátrixának degenerációjával a szívizomsejtek munkájának rosszabb hatásfokú átadását okozzák a szívizomsejtek csúszása miatt. Ezáltal hozzájárulnak a DOX által okozott kontraktilis diszfunkció kialakulásához. A DOX által kiváltott MMP aktiváció kórélettani jelent ségének megismeréséhez további vizsgálatokra van szükség. Azonban ha bizonyítható kóroki összefüggés az MMP aktiváció és a DOX 12

kardiotoxikus mellékhatása között, akkor új farmakológiai és terápiás célpontot jelenthet a kardiotoxicitás megel zésében. MMP gátlószerek alkalmazása a szolid tumorok doxorubicin terápiájában nemcsak a kardiotoxicitást csökkentheti, hanem egyúttal adjuváns hatásként a tumorok metasztázis képz képességét is gátolhatja. Konklúzió 1. Az Angeli só kezelés egyszálú DNS töréseken keresztül PARP aktivációhoz vezet timocitákban. 2. Az Angeli só kezelés a mitokondriális membránpotenciál összeomlásához, illetve szekunder szuperoxid termeléshez vezetett. 3. Az Angeli só kezelés során nem képz dik nitrotirozin, ami a peroxinitrit képz dés hiányára utal. 4. Eredményeink alapján, bár az Angeli só indukálta sejthalálban szerepet játszik a DNS törés - PARP aktiváció NAD + és ATP depléció onkózis útvonal, nem olyan domináns a hatása, mint más reaktív oxigén intermedierek, vagy RNI-k esetében. 5. Doxorubicin indukálta kardiomiopátiában kimutattuk a peroxinitrit és a PARP aktiváció szerepét a szívizomsejtek onkotikus sejtpusztulásában. 6. Bizonyítottuk az FP15 peroxinitrit lebontó képességét in vivo. 7. Doxorubicin indukálta kardiomiopátiában egy 34 kda MMP aktivációját mutattunk ki. 8. A 34 kda MMP aktiváció szabad gyök indukált, és feltételezhet, hogy a 34 kda MMP aktivációja térszerkezetének megváltozásával áll összefüggésben. 13

Közlemények Az értekezés alapjául szolgáló közlemények Bai P, Bakondi E, Szabó E, Gergely P, Szabo C, Virag L (2001) Partial protection by poly(adp-ribose)polymerase inhibitors from nitroxylinduced cytotoxicity in thymocytes. Free. Radical. Bio. Med. 31(12):1616-1623. IF.: 5.082 Pacher P, Liaudet L, Bai P, Virag L, Mabley JG, Hasko G, Szabo C (2002) The activation of poly(adp-ribose) polymerase contributes to the development of doxorubicin-induced heart failure. J. Pharmacol. Exp. Ther. 300:862-867. IF.: 3.555 Pacher P, Liaudet L, Bai P, Mabley J, Kaminsky PM, Virag L, Deb A, Szabo E, Ungvari Z, Wolin MS, Szabo C (2003) A potent peroxynitrite decomposition catalyst, FP15, protects against the development of doxorubicin-induced cardiac dysfunction. Circulation 107: 896-904. IF.: 10.517 Egyéb közlemények Bai P, Mabley JG, Liaudet L, Virág L, Szabó C, Pacher P: Matrix metalloproteinase activation is an early event in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Oncol. Rep. (in press) IF.: 1.171 14

Bakondi E, Bai P, Erdélyi K, Szabo E, Gergely P, Hunyadi J, Szabo C, Virag L: Cytoprotective effect of gallotannin in oxidatívely stressed HaCaT keratinocytes: the role of poly(adp-ribose) metabolism. Exp. Derm. (in press) IF.: 2.234 Bakondi E, Gönczi M, Szabó É, Bai P, Pacher P, Gergely P, Kovács L, Hunyadi J, Szabó C, Csernoch L, Virág L (2003) Role of intracellular calcium mobilization and cell density-dependent signaling in oxidatíve stress-induced cytotoxicity in HaCaT keratinocytes. J. Invest. Dermatol. 121(1):88-95. IF.: 4.645 Virag L, Szabó E, Bakondi E, Bai P, Gergely P, Hunyadi J, Szabo C (2002): The nitric oxide peroxynitrite - poly(adp-ribose) polymerase pathway in the skin. Exp. Derm. 11(3):189-202. IF.: 2.234 Bakondi E, Bai P, Szabó E, Hunyadi J, Gergely P, Szabo C, Virag L (2002) Detection of poly(adp-ribose) polymerase activation in oxidatívely stressed cells and tissues by using biotinylated NAD substrate. J. Histochem. Cytochem. 50(1):91-98. IF.: 2.718 Szabó E, Virag L, Bakondi E, Gyüre L, Haskó G, Bai P, Hunyadi J, Gergely P, Szabo C (2001) Peroxynitrite-induced poly(adp-ribose) 15

polymerase activation in keratinocytes: implications for contact hypersensitivity. J. Invest. Dermatol. 117(1):74-80. IF.: 4.645 Bai, P., Erdélyi, K., Bakondi, E., Hegedus, C., Gergely, P., Szabo, C., Virag, L. Potential role of peroxynitrite in the DNA damage, poly(adpribose) polymerase activation and cytotoxicity caused by the alkylating agent N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) in thymocytes. (közlésre benyújtva) Mabley, J.G., Pacher, P., Bai, P., Wallace, R., Goonesekera, S., Virag, L., Southan, G.J., Szabo, C. Suppression of intestinal polyposis in Apc min/+ mice by inhibition of inducible nitric oxide synthase, inhibition of poly (ADP-ribose) synthetase or neutralization of peroxynitrite. (közlésre benyújtva) 16

Idézhet absztraktok Bai, P., Bakondi, E., Gergely, P., Szabo, C., Virág, L. (2002) Mechanism of nitroxyl (NO - /HNO)-induced cytotoxicity in thymocytes. FASEB J. 16(5), A1166-A1167. Bakondi, E., Bai, P., Bak, I., Szabó, E., Gergely, P., Szabó, C., Virág, L. (2002) Role of poly(adp-ribose) polymerase in contact hypersensitivity. FASEB J. 16(4), A674-A675. Virág, L., Bai, P., Bak, I., Bakondi, E., Szabo, E., Liaudet, L., Gergely, P., Szabo, C. (2002) Inhibition of poly(adp-ribose) polymerase attenuates leukocyte migration in an ovalbumin-induced asthma model in mice. FASEB J. 16(4), A674. Pacher, P., Liaudet, L., Bai, P., Virag, L., Mabley, J.G., Szabo, C. (2002) Activation of poly(adp-ribose)-polymerase contributes to the development of doxorubicine-induced heart failure. FASEB J. 16(4), A570. Pacher, P., Liaudet, L., Bai, P., Virag, L., Mabley, J.G., Szabo, C. (2002) A potent peroxynitrite decomposition catalyst, FP15, protects against the doxorubicine-induced heart failure. FASEB J. 16(4), A177. Szabo E, Bakondi E, Bai P, Hunyadi J, Gergely P, Szabo C, Virag L (2001) Regulation of oxidatíve stress-induced cytotoxicity in HaCaT keratinocytes. J. Eur. Acad. Dermatol. Venerol. 15(Suppl 2):200. 17