Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei



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

Az Oxidatív stressz hatása a PIBF receptor alegységek összeszerelődésére.

A Caskin1 állványfehérje vizsgálata

AZ ÖNEMÉSZTÉS, SEJTPUSZTULÁS ÉS MEGÚJULÁS MOLEKULÁRIS SEJTBIOLÓGIÁJA

Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

Két kevéssé ismert humán ABCG fehérje expressziója és funkcionális vizsgálata: ABCG1 és ABCG4 jellemzése

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

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

A sejtek lehetséges sorsa. A sejtek differenciálódása. Sejthalál. A differenciált sejtek tulajdonságai

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

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

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

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

A replikáció mechanizmusa

Az Egészségügyi Minisztérium módszertani levele Immunhisztokémiai és immuncitokémiai módszerek alkalmazása a patológiában

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

J/55. B E S Z Á M O L Ó

ANTICANCER RESEARCH [Rákkutatás]

VÁLASZ. Dr. Virág László bírálatára

Szerkesztők: Boros Julianna, Németh Renáta, Vitrai József,

EGYETEMI DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

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

Az endomembránrendszer részei.

Diabéteszes redox változások hatása a stresszfehérjékre

Zárójelentés OTKA A téma címe: Az antioxidáns rendszer ontogenezisének vizsgálata emlős állatfajokban A kutatás időtartama:

Imidazolinon-toleráns nem transzgénikus(!) fajták előállítása és termesztése

Multidrog rezisztens tumorsejtek szelektív eliminálására képes vegyületek azonosítása és in vitro vizsgálata

SZENT ISTVÁN EGYETEM

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

J/ A Magyar Köztársaság legfőbb ügyészének. országgyűlési beszámolója. az ügyészség évi tevékenységéről

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

Fehér kapszula, felső részén fekete OGT 918, alsó részén fekete 100 jelzéssel.

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

A kadmium okozta nehézfémstressz vizsgálata

A mezőgazdasági őstermelők speciális jövedelemadózási és társadalombiztosítási kötelezettségei

220/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet I. ÁLTALÁNOS RENDELKEZÉSEK. A rendelet célja és hatálya

Lakossági állapotfelmérés egy lehetséges levegőszennyezettséggel terhelt településen

Az aszkorbinsav koncentráció és redox státusz szabályozása növényi sejtekben bioszintézis és intracelluláris transzport révén

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

J/9457. B E S Z Á M O L Ó

Kvantitatív Makyoh-topográfia , T

Ph.D. értekezés tézisei. Dürgő Hajnalka. Témavezető: Dr. Medzihradszky-Fölkl Katalin. Biológia Doktori Iskola. MTA SZBK Biokémiai Intézet SZTE TTIK

142/2004. (IX. 30.) FVM-GKM együttes rendelet. a mezőgazdaság és az ipar területén folytatott géntechnológiai tevékenység egyes szabályairól

Gázfázisú biokatalízis

TÓTH KÁLMÁN: SZEMLÉLETVÁLTOZÁS A CSÍPÖÍZÜLETI ARTRÓZIS MEGELŐZÉSÉBEN ÉS KEZELÉSÉBEN

BIOLÓGIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A hem-oxigenáz/vegf rendszer indukciója nőgyógyászati tumorokban. Óvári László

A masztopátia krónikai fibróza cisztika és a Policisztás Ovárium Szindróma összehasonlítása

A vér folyékony sejtközötti állományú kötőszövet. Egy átlagos embernek 5-5,5 liter vére van, amely két nagyobb részre osztható, a vérplazmára

SZAPORODÁSBIOLÓGIAI KUTATÁSOK A NÖVÉNYNEMESÍTÉS SZOLGÁLATÁBAN

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

Válasz Bereczki Dániel Professzor Úr bírálatára

A sejtes szervezıdés elemei (sejtalkotók / sejtorganellumok)

Koronikáné Pécsinger Judit

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ GÁBOR KAPOSVÁRI EGYETEM GAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Megtermékenyítés (fertilizáció)

jellemezhető csoportot; továbbá azt, hogy az értékorientációk összefüggnek az egészségmagatartás mutatóival.

Posztvakcinációs rotavírus surveillance Magyarországon,

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

Az élő anyag szerkezeti egységei: víz, nukleinsavak, fehérjék. elrendeződés, rend, rendszer, periodikus ismétlődés

Az anti-apoptózis mechanizmus vizsgálata agyi ischaemia/hypoxia modellekben

2010. évi Tájékoztató a Hajdú-Bihar Megyei Önkormányzat számára a megye lakosságának egészségi állapotáról

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

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei A SZERVEZETI KULTÚRA ÉS A DOLGOZÓI ATTITŰD ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA MEZŐGAZDASÁGI VÁLLALKOZÁSOKBAN

A szénhidrátok lebomlása

Kutatási beszámoló A p50gap intracelluláris eloszlásának és sejtélettani szerepének vizsgálata

BIOLÓGIA VERSENY 10. osztály február 20.

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Budaörsi víziközmű rendszer leírása

Dr. Saxné Dr. Andor Ágnes Márta. Immateriális javak a számviteli gyakorlatban

Pedagógus továbbképzések. a Bakonyi Szakképzés szervezési Társulás. intézményeiben

Proontogenezis (megelőző szakasz) Egyedfejlődés (ontogenezis) Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis. Proontogenezis

Hajdúszoboszlói kistérség Foglalkoztatási Stratégia FOGLALKOZTATÁSRA A HAJDÚSZOBOSZLÓI KISTÉRSÉGBEN TÁMOP /

Vércsoportszerológiai alapfogalmak. Dr. Csépány Norbert Transzfúziós tanfolyam Debrecen

Vasúti infrastruktúragazdálkodás kontrolling bázisú döntéselőkészítő rendszerek alkalmazásával

A miokardium intracelluláris kalcium homeosztázisa: iszkémiás és kardiomiopátiás változások

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

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

ZÁRÓJELENTÉS ÉVBEN

Emberi szövetek. A hámszövet

A KÖZÖS AGRÁRPOLITIKA KERETÉBEN A FEHÉRJENÖVÉNY- ÁGAZATBAN ALKALMAZOTT INTÉZKEDÉSEK ÉRTÉKELÉSE

Nyári szezonális élelmiszerlánc ellenőrzés zárójelentés Ellenőrzési időszak: (2015. június 15.) július augusztus 31.

Jellemzői: általában akaratunktól függően működik, gyors, nagy erőkifejtésre képes, fáradékony.

A transzgénikus (GM) fajták fogyasztásának élelmiszer-biztonsági kockázatai

Kisberzseny környezetvédelmi programja - TARTALOMJEGYZÉK

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Abiotikus és biotikus stresszorok hatása árpa és dohány növényekre. Harrach Borbála Dorottya

KUTATÁSI BESZÁMOLÓ. A terület alapú gazdaságméret és a standard fedezeti hozzájárulás (SFH) összefüggéseinek vizsgálata a Nyugat-dunántúli régióban

Velem községi Önkormányzat évi költségvetési koncepciója. Horváth Miklós polgármester

Apácatorna környezetvédelmi programja - TARTALOMJEGYZÉK

Az alsó légutak krónikus megbetegedései

Kevéssé fejlett, sejthártya betüremkedésekből. Citoplazmában, cirkuláris DNS, hisztonok nincsenek

Új antioxidáns terápiás stratégiák az időskori kardiovaszkuláris diszfunkció kezelésében

Fehérjeglikoziláció az endoplazmás retikulumban mint lehetséges daganatellenes támadáspont

E L İ T E R J E S Z T É S

A MERKANTIL BANK ZRT. 234/2007. (IX.4) KORM.

Reumás láz és sztreptokokkusz-fertőzés utáni reaktív artritisz

ANTICORPORA MONOCLONALIA AD USUM HUMANUM. Monoklonális antitestek, embergyógyászati célra

SZENT ISTVÁN EGYETEM JÁSZ-NAGYKUN-SZOLNOK MEGYÉBEN MŰKÖDŐ ÉLELMISZER KISKERESKEDELMI VÁLLALKOZÁSOK. Doktori (PhD) értekezés 2004.

ÉLŐ VÉRCSEPP ANALIZIS A sötétlátóteres élő vércsepp analízis rendszerint, igen mély benyomást gyakorol a páciensekre. Nem véletlenül, hiszen az

Átírás:

Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei Oxidatív stressz hatása a poli(adp-ribóz) metabolizmusra és a kalcium homeosztázisra humán keratinocita és egér makrofág sejtvonalakban Bakondi Edina Témavezet : Dr. Virág László egyetemi docens Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Általános Orvostudományi Kar Orvosi Vegytani Intézet Debrecen, 2003 1

Bevezetés A poli(adp-ribóz) anyagcsere f bb jellemz i és kulcsenzimei A poli(adp-ribóz) anyagcsere két alapvet folyamata az (ADP-ribóz) n polimer szintézise és lebontása. A polimer szintézisére képes enzimeket poli(adp-ribóz) polimerázoknak (PARP) nevezzük. Az általuk katalizált reakció során az enzimek a NAD + -ot ADP-ribózra és nikotinamidra hasítják, majd az ADP-ribóz egységeket megfelel adapter fehérjék glutamát oldalláncaihoz kapcsolva azokból hosszú elágazó láncú (ADP-ribóz) n polimereket szintetizálnak. A polimer hossza néhány ADP-ribóz egységt l kb. 200 monomerig terjedhet. A polimer negatív töltéseket kölcsönöz az adapter fehérjéknek, ami megváltoztatja fiziko-kémiai sajátságaikat és funkcióikat. A poli-adp-riboziláció egy dinamikus folyamat, mivel a polimert a poli(adp-ribóz) glikohidroláz (PARG) és az ADP-ribozil protein liáz gyorsan lebontja. A polimer féléletidejét kevesebb, mint egy percre becsülik, ami a poli(adp-ribóz) szintetizáló és lebontó enzimek összehangolt m ködésére utal. A poli(adp-ribóz) polimeráz-1 (PARP-1) egy sejtmagban található enzim, amit a terminálisan differenciálódott granulocyták és az éleszt sejtek kivételével minden eukarióta sejtben megtalálható. A PARP-1 a sejtmag egyik legnagyobb mennyiségben el forduló fehérjéje. A 116 kda méret enzim három f domént tartalmaz. Az N-terminális végén elhelyezked DNS köt doménban két cinkujj motívum található, míg a katalitikus domént az enzim C-terminális végén találjuk. A kett között egy önszabályozó domén helyezkedik el, ami az auto-poli-adp-riboziláció akceptor helyeként szolgál. Az enzim els dleges strukturája az eukariotákban nagy fokú konzerváltságot mutat: például az ember és az egér PARP-1 enzimei között az aminosav szekvencia szintjén 92%-os homológia van. A katalitikus doménben a legnagyobb a homológia a különböz fajok között, s ezen belül is kiemelend egy 50 aminosavból álló PARP-ra jellemz szekvencia, amelyen belül a gerincesek között 100%-os a homológia. A PARP-1 DNS károsodást felismer és jelz enzim, ami DNS törések hatására aktiválódik. A PARP-1, f leg a második cinkujj doménen keresztül köt dve a károsodott DNS-hez homodimereket alkot és katalizálja a NAD + hasítását és a polimer szintézisét. In vivo a poli-adp-riboziláláció egyik legfontosabb célfehérjéje maga a PARP-1. Az intermolekuláris auto-poli-adp-riboziláció hatására a PARP-1 leválik a károsodott DNS-r l és enzimaktivitása gátlódik. Ha a polimer akceptora más fehérje, akkor transz-poli-adpribozilációról beszélünk. A transz-poli-adp-riboziláció fontos akceptorai a hisztonok, 2

amelyek a folyamat során negatív töltést nyernek, s az ennek következtében a DNS és a hisztonok között fellép elektrosztatikus taszítás lazítja a kromatin szerkezetét. Számos egyéb magfehérje, pl. transzkripciós faktorok, DNS javító enzimek és adapter fehérjék poli-adpribozilációját is kimutatták. A poli-adp-riboziláció szerepe a sejthalálban A poli-adp-riboziláció egy pleiotróp regulációs mechanizmus, amely számos sejtfunkciót, pl. a kromatinszerkezetet, a replikációt, transzkripciót, a proliferációt és a sejthalált is szabályozza. A PARP aktivációt el ször Berger munkacsoportja hozta összefüggésbe a DNS károsító ágensek citotoxikus hatásával. E sejtöngyilkossági hipotézis ( suicide hypothesis ) szerint az intenzív PARP aktiváció elfogyasztja a sejtek NAD + tartalmát, ami következményes ATP deplécióhoz és a sejt halálához vezet. Az utóbbi években a poli-adp-riboziláció kutatás egyik központi kérdésévé vált, hogy a PARP aktiváció milyen típusú sejthalált vált ki. A sejthalál a kiváltó stimulus jellegét l, intenzitásától, az érintett sejttípus érzékenységét l és a moduláló tényez k aktivitásától függ en alapvet en két formában zajlik le, melyeket apoptózisnak és onkózisnak hívnak. Míg a PARP-1 apoptózisban betöltött szerepe ellentmondásos, egyre inkább elfogadott az a nézet, hogy a PARP aktiváció révén megvalósuló sejtöngyilkosság onkózis formájában zajlik le. Az onkózist az apoptózistól elkülönít legfontosabb ismérv a plazmamembrán integritásának megsz nése és a sejt térfogatának növekedése, szemben az apoptotikus sejt kompaktációjával. Míg a PARP gátlás citoprotektív hatásai széles kör en dokumentáltak, a katabolikus enzim gátlásának hasonló hatására csak nemrég derült fény. Swanson munkacsoportjának eredményeib l tudjuk, hogy a PARG gátlószerként ismert gallotannin és nobotanin B védelmet nyújt az N-metil-D aszpartáttal vagy hidrogén peroxiddal kiváltott sejthalállal szemben. Ennek hátterében a poli(adp-ribóz) gátolt lebontása és a PARP gátló hatású autopoli-adp-ribozilációjának fokozódása feltételezhet. A poli-adp-riboziláció legfontosabb stimulusa: az oxidatív stressz Számos nagy népcsoportot érint betegségben ismeretes a reaktív oxigén és nitrogén tartalmú intermedierek (ROI és RNI). A ROI-k közül a hidroxilgyök a legreaktívabb speciesz, mely DNS károsító hatása révén a PARP aktivációnak is egyik fontos triggere. A munkánk során gyakran alkalmazott másik genotoxikus ágens a nitrogén monoxid (NO) és a szuperoxid anion reakciója során keletkez peroxynitrit. A peroxinitrit keletkezését a szuperoxid és/vagy a nitrogén monoxid túltermel dése el segíti. Kis mennyiség szuperoxid folyamatosan 3

keletkezik a mitokondriális légzési lánc m ködése során és a NADPH oxidázok és a xantin oxidázok is termelik. Az egyetlen ismert biomolekula, amely hatékonyan versenyezhet a szuperoxid diszmutázzal a szuperoxidért, a nitrogén monoxid. A peroxinitrit reakcióba lép tiolokkal, lipid peroxidációt okoz, jelátviteli útvonalakat aktivál vagy gátol. A fehérjéket oxidáció és/vagy tirozin/triptofán nitrálás révén inaktiválhatja. DNS töréseket hozva létre a PARP aktivációnak is fontos triggere. 4

Célkit zések Munkánk során az alábbi kérdések megválaszolását t ztük ki célul: I. Nem radioaktív technikán alapuló detektálási módszer kidolgozása a PARP aktivitás kimutatására biotinnal jelölt NAD + szubsztrát felhasználásával 1. Az alkalmazott módszer alkalmasságának igazolása a PARP aktivitás kvalitatív kimutatására sejtes és szöveti rendszerekben. 2. Oxidatív stressz által kiváltott PARP aktiváció vizsgálata a biotinilált NAD + felhasználásán alapuló módszerrel. II. A poli(adp-ribóz) anyagcsere szerepének vizsgálata oxidatív stressz által kiváltott citotoxicitásában HaCaT sejteken 3. Okoz-e a peroxinitrit intracelluláris Ca 2+ - koncentráció emelkedést HaCaT sejtekben? 4. Kimutatható-e PARP aktiváció oxidatív kezelést követ en HaCaT sejtekben? 5. Hozzájárul-e az intracelluláris Ca 2+ koncentráció megnövekedése az oxidatív stressz által kiváltott citotoxicitáshoz? 6. Befolyásolja-e a sejtdenzitás a HaCaT keratinociták oxidatív stressz iránti érzékenységét? 7. A PARG gátló gallotannin hatásának vizsgálata oxidatív stressznek kitett HaCaT sejteken. 5

Módszerek PARP aktiváció kimutatása sejtes rendszerben és szövetben A PARP aktivitás detektálását elvégeztük 1) enzimcitokémiai és enzimhisztokémiai módszerrel, biotinilált NAD + szubsztrát felhasználásával A detektálást peroxidázzal/fluoreszcens festékkel konjugált streptavidinnel végeztük. 2) poli(adp-ribóz) immuncitokémiai módszerrel, amikor az enzim végtermékét mutattuk ki monoklonális antipoli(adp-ribóz) antitest felhasználásával. Az immunreakciót lóban termelt biotinilált anti egér-igg másodlagos ellenanyaggal (Vector Laboratories, Burlingam, CA, USA) és avidinbiotin peroxidáz komplex-szel (ABC) (Vector Laboratories, Burlingam, CA, USA) mutattuk ki. A színreakciót Ni-DAB szubsztráttal végeztük. Citotoxicitás, sejtes PARP aktivitás és kaszpáz aktivitás meghatározása A citotoxicitás meghatározását 1) kolorimetriás MTT teszttel, 2) kereskedelmi forgalomban kapható LDH kittel (Roche, Basel, Svájc), és 3) propidium-jodid felvétellel végeztük. A PARP aktivitás mérését sejtes ELISA módszerrel, biotinilált NAD + szubsztrát felhasználásával, a polimer láncba beépült ADP-ribóz kvantitatív meghatározásával végeztük A kaszpáz aktivitást a kereskedelmi forgalomban kapható kittel (Calbiochem, San Diego, CA) mértük, a gyártó utasításait követve. Az áramlási citometriás meghatározás során PhiPhiLux fluorogén peptidszubsztrátot használtunk. Sejtek NAD + koncentrációjának meghatározása A peroxinitrit, illetve a hidrogén-peroxid kezelést követ en a sejteket feltártuk, majd centrifugálás után a felülúszót NAD + -reakcióelegyhez (0,1 mm MTT, 0,9 mm fenazinmetaszulfát, 13 U/ml alkohol-dehidrogenáz, 100 mm nikotinamid, 5,7 % etanol 61 mm glicilglicin pufferben ph=7,4) adtuk. A reakciót spektrofotometriásan detektáltuk. Statisztikai elemzés Az egyes ábrákon feltüntetett eredmények négy párhuzamos minta átlagát (± SD) reprezentálják. Valamennyi kísérletet legalább 3-4 alkalommal ismételtük. Az adott átlagértékek összehasonlításához Student t-tesztet, ANOVA-t, illetve Turkey post-hoc tesztet használtunk. A statisztikai kiértékelések során a különbségeket p<0,05 esetében tekintettük szignifikánsnak. 6

Eredmények és megbeszélés PARP aktiváció kimutatása biotinnal jelölt NAD + felhasználásával A PARP aktivitás kimutatására leggyakrabban alkalmazott módszerben [ 3 H]-mal jelölt NAD + -ot használnak. Az általunk bevezetett, sejtes és szövetes rendszerekben egyaránt alkalmazható módszer alapja szintén a PARP m ködés eredményeként a polimerláncba beépített ADP-ribóz egységek kimutatása. Eljárásunkhoz nincs szükség radioaktív jelzésre, mert PARP szubsztrátként nem radioaktív izotóppal, hanem biotinnal jelölt NAD + -ot használunk. A módszer alkalmas a PARP aktiváció kvalitatív (immunhisztokémia vagy immuncitokémia), és kvantitatív (sejtes ELISA) értékelésére. Els ként azt igazoltuk, hogy módszerünkkel a PARP m ködése során a polimerláncba beépített jelölt ADP-ribóz egységeket detektáljuk. Vad típusú és PARP-1 hiányos egerek hasüregéb l izolált makrofágokon végeztünk immuncitokémiai vizsgálatot. Hidrogénperoxid kezelést követ en kizárólag a vad típusú makrofág sejtek magjaiban tapasztaltuk a PARP aktivitás fokozódását. A biotinnal jelölt NAD + beépülése specifikus PARP gátlószerekkel, 3-AB-vel és PJ-34-gyel, teljes mértékben gátolható volt, ami azt mutatja, hogy a biotinnal jelölt NAD + polimerláncba történ beépülése valóban a PARP-1 m ködésének tulajdonítható. Módszerünk szövetben is alkalmazható a PARP aktivitás kimutatására. Hidrogénperoxiddal kezelt egerek hátb réb l készített fagyasztott metszeteken végeztünk enzimhisztokémiai vizsgálatokat. A kontrollhoz képest a kezelt állatok esetében jelent s PARP aktivitásfokozódás volt megfigyelhet. PARP inhibitorok, 3-aminobezamid és PJ-34, gátolták a biotinilált-nad + beépülését. J774 makrofágokban hidrogén-peroxid kezelést követ en a PARP aktivitás mértékét sejtes ELISA módszerrel határoztuk meg. A PARP aktivitás a hidrogén-peroxid koncentrációval arányosan fokozódott. A PARP inhibitor PJ34 az alkalmazott rendszerben kimutatott PARP aktivitást gátolta. A sejtes ELISA-val és a standard 3 H-NAD inkorporációs assay-vel kapott mérések eredménye jó korrelációt (r 2 = 0,92) mutatott. A gallotannin citoprotektív hatása az oxidatív stresszben: Kísérleteink els lépéseként azt vizsgáltuk, hogy a PARP aktiváció módosításával befolyásolható-e az oxidatív tényez k károsító hatása. Ennek érdekében azt vizsgáltuk, hogy a PARG inhibitorként ismert gallotannin rendelkezik-e a PARP gátlószerekéhez hasonló citoprotektív hatással. Méréseink eredményei (MTT-teszt, LDH felszabadulás, propidium- 7

jodid felvétel) alátámasztják a gallotannin oxidatív stresszben feltételezett véd szerepét: a gallotannin a hidrogén-peroxiddal/peroxinitrittel kezelt sejtekben szignifikáns módon csökkentette a sejtekb l kiáramló laktát-dehidrogenáz mennyiségét, fokozta a sejtmembrán oxidatív stressz elleni védelmét, amit a propidium-jodiddal fest dött sejtek számának jelent s mérték csökkenése jelzett. A gallotannin hatása a PARP aktivációra Mint azt korábban igazoltuk, az oxidatív stressz hatására jelent s mérték PARP aktiváció mutatható ki többek között HaCaT keratinocitákban is. A gallotannin citoprotektív hatásának felismerését követ en azt vizsgáltuk, hogy a gallotannin befolyásolja-e a PARP aktivitását. Ismeretes, hogy a sejtek NAD + /ATP deplécióját okozó poli-adp-riboziláció folyamatának gátlása, vagy legalábbis visszaszorítása már számos kórfolyamat esetében kedvez hatású. In situ PARP aktivációt kimutató módszerünkkel kapott eredmények szerint mind a hidrogén-peroxid, mind a peroxinitrit által indukált oxidatív stresszt követ en, jelent s mértékben fokozott PARP aktiváció teljes mértékben gátolható volt 50 M gallotanninnal csakúgy, mint a jól ismert PARP inhibitor 3-aminobezamiddal. Elmondható tehát, hogy a PARG aktivitás gallotanninnal történ blokkolása által a PARP aktivitás valóban, a specifikus PARP inhibitorokkal összevethet mértékben gátolható. A gallotannin hatása a HaCaT sejtek poli(adp-ribóz) tartalmára Immuncitokémiai vizsgálataink szerint a hidrogén-peroxid és a peroxinitrit kezelés az ADP-ribóz polimer mennyiségének növekedéséhez vezetett. A PARP inhibitor 3- aminobenzamid jelenlétében, várakozásainknak megfelel en nem tapasztaltunk kimutatható mérték ADP-ribozilációt Ezzel ellentétben, a gallotannin el kezelés nem csökkentette, hanem kissé fokozta az immuncitokémiával kimutatható poli(adp-ribóz) mennyiségét. Ez alátámasztja azt a feltételezést, miszerint a gallotannin gátolja a polimerek lebontását, ezzel pedig következetesen a PARP aktív állapotának helyreállítását is. Szem el tt kell azonban tartani hogy a gallotannin rendelkezik bizonyos mérték antioxidáns hatással, valamint azt hogy közvetlen módon is képes gátolni a PARP-1-et. Nem valószín azonban, hogy a gallotannin citoprotektív hatása kizárólag az antioxidáns hatásnak és a PARP-1-re gyakorolt közvetlen gátlásnak tulajdonítható. Ezt támasztják alá kísérleti eredményeink is, hiszen a gallotanninnal és peroxinitrittel vagy hidrogén-peroxiddal kezelt sejtekben kimutatott poli(adp-ribóz) akkumuláció azt bizonyítja, hogy valamennyi reaktív speciesz mindenképpen bejutott a sejtekbe, és ott kezdeti PARP aktivációt okozott. A polimer 8

akkumuláció bizonyítja továbbá azt is, hogy PARP aktiváció történik gallotannin jelenlétében is. Az intracelluláris NAD + mennyiségének változása oxidatív stressz során a gallotanninal kezelt HaCaT sejtekben A gallotannin - valószín leg a PARP poli-adp-ribozilációjának fokozódása révén gátolta a PARP aktivitását. A PARP enzimaktivitás gátlásának egy további bizonyítéka a csökkent mérték szubsztrát (NAD + ) felhasználás. Eredményeink szerint a hidrogénperoxiddal, illetve peroxintrittel kezelt sejtek esetében mérhet nagy mérték NAD + felhasználást a gallotannin el kezelés szignifikáns módon csökkentette. A peroxinitrit hatása az intracelluláris Ca 2+ -koncentrációra Kísérleteink els lépésében azt vizsgáltuk, hogy a peroxinitrit okoz-e változást a HaCaT sejtek intracelluláris Ca 2+ -koncentrációjában. A kapott eredmények szerint [Dr. Gönczi Mónika és Dr. Csernoch László, (DEOEC Élettani Intézet) mérései] a peroxinitrit kezelés hatására az intracelluláris Ca 2+ -koncentráció jelent s mértékben megn tt. A citoplazmába áramló Ca 2+ ionok els dleges forrása els sorban az extracelluláris Ca 2+, az intracelluláris raktárakból felszabaduló Ca 2+ mennyisége csak kisebb mértékben járul hozzá a mért Ca 2+ -koncentráció növekedéséhez. A kalcium jel szerepe az oxidatív stressz citotoxikus hatásában Korábbi munkánk során igazoltuk a peroxinitrit HaCaT sejtekre gyakorolt citotoxikus hatását. A továbbiakban azt vizsgáltuk, hogy a peroxinitrit által kiváltott Ca 2+ -mobilizáció hozzájárul-e az oxidáns citotoxikus hatásához. Az MTT viabilitási assay eredményei alapján kit nik, hogy a peroxinitrit dózisfügg citotoxicitást okoz. Ezt a hatást szignifikáns mértékben csökkentette a membránpermeábilis kalciumkelátorral (BAPTA-AM, 2,5 M) történ el kezelés. A citotoxicitási vizsgálatok eredményei alapján joggal feltételezhet, hogy az intracelluláris Ca 2+ -koncentráció növekedése hozzájárul a peroxinitrit által stimulált citotoxicitáshoz. Az el bbi tapasztalatok után azt vizsgáltuk, hogy a fenti eredmények általánosíthatóak-e az oxidatív stressz-ágensek esetében is. Hidrogén-peroxid esetében is jelent s mérték az oxidatív stresszel szembeni védelem a BAPTA-AM-mel kezelt sejtekben. Ezzel ellentétben, a szuperoxid-anion kezelést (xantin/xantin-oxidáz) követ en lényegében nem volt kimutatható különbség a BAPTA-AM-mel el kezelt, illetve el kezelést nem kapott 9

sejtek között. Ez arra utal, hogy a különböz ROI/RNI ágensek eltér citotoxicitási útvonalakat indítanak el. Összefüggés a sejtdenzitás és az oxidatív stresszel szemben mutatott érzékenység között Amint a HaCaT sejtek elérik a teljes konfluencia állapotát, differenciálódásnak indulnak. Ennek során számos sejtfunkciójuk módosul, és több tulajdonságuk is megváltozik. Megvizsgáltuk, hogy van-e kimutatható különbség a még szubkonfluens, proliferálódó és a már posztkonfluens, differenciálódó sejtek oxidatív stresszel szemben mutatott érzékenységében. Azt találtuk, hogy a szubkonfluens sejtkultúrák (20-80 % sejdenzitás) közel azonos módon reagáltak a peroxinitrit, a hidrogén-peroxid vagy a szuperoxid-anion által indukált oxidatív stresszre, míg a konfluens sejtek (100 % sejtdenzitás) jelent s ellenállóképességet mutattak. Feltételezésünk szerint a szubkonfluens (proliferálódó) és a konfluens (differenciálódó) keratinociták oxidatív stresszel szemben mutatott eltér érzékenységének hátterében a metabolizmus különbségei állhatnak. A Ca 2+ -mobilizáció és a sejtdenzitás hatása a peroxinitrit által indukált PARP aktivációra Korábbi munkánkban kimutattuk, hogy a peroxinitrit által kiváltott citotoxicitásban jelent s szerepe van a PARP aktivációnak. Saját megfigyeléseink és más munkacsoportok eredményei is azt mutatták, hogy a PARP aktivációja tehet felel ssé az apoptotikus sejthalál nekrózis irányába történ eltolódásáért. Összhangban számos irodalmi adattal, feltételezésünk szerint a peroxinitrit által indukált Ca 2+ szignál DNS törésen keresztül PARP aktivációt vált ki. A fokozott PARP aktivitás jelent s ATP felhasználásal jár, m ködése során gyorsan üríti ki a sejtek energiaraktárait. Emellett a nagy koncentrációban jelenlév kalciumionok ráadásul az ATP termel folyamatokat is gátolják, felgyorsítva ezzel a sejtek totális energia deplécióját, és végeredményben nekrotikus halálát. További kísérleteinkben ezért azt vizsgáltuk, hogy az intracelluláris Ca 2+ -koncentráció és a sejtdenzitás milyen módon és mértékben befolyásolja a HaCaT sejtek PARP aktivitását. Az intracelluláris Ca 2+ -kelátor BAPTA-AM jelent s mértékben gátolta a peroxinitrittel stimulált PARP aktivációt. Peroxinitrit kezelést követ en a konfluens sejtkultúrákban a PARP aktiváció mértéke jelent sen kisebb volt a szubkonfluens, illetve BAPTA-AM el kezelést nem kapott kultúrákban tapasztalthoz képest. Ezek a megfigyelések alátámasztják a Ca 2+ és denzitás jelent s szerepét az oxidatív stresszel indukált, PARP aktiváción keresztül történ sejthalálban. 10

A Ca 2+ -mobilizáció és a sejtdenzitás hatása a peroxinitrit által kiváltott kaszpáz-3 aktiválódásra A peroxinitrit citotoxikus hatása részben apoptótikus, részben pedig a nekrótikus jellemz ket mutat. Korábbi kísérletekben kimutatták, hogy különféle sejttípusokban a PARP aktiváció az a tényez, amely a sejthalál folyamatát az apoptózis fel l a nekrózis irányába tereli. Ezért megvizsgáltuk, hogy a Ca 2+ -mobilizáció, illetve a sejtdenzitás hogyan befolyásolja a peroxinitrit által indukált kaszpáz aktiválódást, ami az apoptotikus sejthalál egyik jellemz paramétere. Eredményeink szerint a peroxinitrit által kiváltott kaszpáz aktiválódást a BAPTA-AM szignifikáns mértékben csökkentette. A peroxinitrit kezelést követ en a konfluens sejtek kaszpáz aktivitása is jelent sen kisebb volt, mint a szubkonfluens sejtekben. Mivel a kaszpáz aktivációhoz nem szükséges a kalciumion jelenléte, joggal feltételezhetjük, hogy a peroxinitrit által kiváltott apoptotikus sejthalál folyamatában az intracelluláris Ca 2+ koncentráció növekedésének a kaszpáz aktivációt megel z lépésben lehet meghatározó szerepe. 11

Következtetések 1. A biotinnal jelölt NAD + alkalmas a PARP aktiváció kimutatására oxidatív stressznek kitett sejteken és szöveteken. 2. A gallotannin védelmet nyújt a peroxinitrit és hidrogénperoxid által kiváltott oxidatív stressz ellen. 3. A gallotannin hatására fokozott poli(adp-ribóz) akkumuláció és csökkent PARP enzimaktivitás figyelhet meg. 4. A gallotannin citoprotektív hatása részben a PARG gátlásán keresztül történ PARP gátlásnak tulajdonítható. 5. A gallotannin és egyéb PARG inhibitorok gyógyászati alkalmazásával a már bizonyítottan jótékony hatású PARP inhibitorokhoz hasonló, kedvez eredményekre számíthatunk oxidatív stresszel jellemzett betegségekben. 6. Peroxinitrit hatására megn az intracelluláris Ca 2+ koncentráció HaCaT sejtekben. 7. Az intracelluláris Ca 2+ koncentráció növekedése szerepet játszik a peroxinitrit által indukált citotoxicitásban. 8. A sejtdenzitás alapvet en befolyásolja a HaCaT sejtek oxidatív stresszérzékenységét. 12

Közlemények Az értekezés alapjául szolgáló közlemények 1. Bakondi E, Bai P, Szabó É, Hunyadi J, Gergely P, Szabó C, Virág L: Detection of poly(adp-ribose) polymerase activation in oxidatively stressed cells and tissues by using biotinylated NAD substrate. J. Histochem. Cytochem. 50(1):91-98, 2002 IF.: 2,718 2. Bakondi E, Gönczi M, Szabó É, Bai P, Gergely P, Kovács L, Hunyadi J, Szabó C, Csernoch L, Virág L: Intracellular calcium and cell density-dependent signalling regulate oxidative stress sensitivity of HaCaT keratinocytes. J. Invest. Dermatol. (in press) IF.: 4,645 3. Bakondi E, Bai P, Szabó É, Gergely P, Hunyadi J, Szabó C, Virág L: Cytoprotective effect of gallotannin in oxidatively stressed HaCaT keratinocytes: the role of poly(adpribose) metabolism. Experimental Dermatology (in press) IF.: 2,234 Egyéb közlemények 4. Virág L, Szabó É, Bakondi E, Bai P, Gergely P, Hunyadi J, Szabó C: The nitric oxide peroxynitrite - poly(adp-ribose) polymerase pathway in the skin. Experimental Dermatology 11(3):189-202, 2002 IF.: 2,234 5. Bai P, Bakondi E, Szabó É, Gergely P, Szabó C, Virág L: Partial protection by poly(adp-ribose)polymerase inhibitors from nitroxyl-induced cytotoxicity in thymocytes. Free Rad. Biol. Med. 15;31(12):1616-1623, 2001 IF.: 5,082 6. Szabó E, Virág L, Bakondi E, Gyüre L, Haskó G, Bai P, Hunyadi J, Gergely P, Szabó C: Peroxynitrite-induced poly(adp-ribose) polymerase activation in keratinocytes: implications for contact hypersensitivity. J. Invest. Dermatol. 117(1):74-80, 2001 IF.: 4,645 13