OXIDATÍV ÉS OZMOTIKUS STRESSZ INDUKÁLTA VÁLTOZÁSOK AGYI ENDOTÉLSEJTEKBEN

Hasonló dokumentumok
A TOLL-SZERŐ RECEPTOROK, VALAMINT A DOHÁNYFÜST ÖSSZETEVİI ÁLTAL KIVÁLTOTT FUNKCIÓZAVAROK MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSAI AGYI ENDOTÉLSEJTEKBEN

A medvehagyma (Allium ursinum) kardioprotektív hatásainak vizsgálata magas koleszterin tartalmú diétán tartott New Zealand nyúl modellen

Semmelweis Egyetem Orvosi Biokémia Intézet Orvosi Biokémia és Molekuláris Biológia gyakorlati jegyzet: Transzaminázok TRANSZAMINÁZOK

ZÁRÓJELENTÉS OTKA T037956

STRESSZFAKTOROK ÁLTAL AKTIVÁLT JELÁTVITELI UTAK AGYI ENDOTÉLSEJTEKBEN

Mikrofluidikai és digitális mikrofluidikai alkalmazások Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Kar

B1: a tej pufferkapacitását B2: a tej fehérjéinek enzimatikus lebontását B3: a tej kalciumtartalmának meghatározását. B.Q1.A a víz ph-ja = [0,25 pont]

ORSZÁGOS KÖRNYEZETEGÉSZSÉGÜGYI INTÉZET

Immunhisztokémiai módszerek

Az Oxidatív stressz hatása a PIBF receptor alegységek összeszerelődésére.

3. Az integrált KVTF-ÁNTSZ közös szállópor mérési rendszer működik. A RENDSZER ÁLTAL VÉGZETT MÉRÉSEK EREDMÉNYEI, ÉS AZOK ÉRTÉKELÉSE

MTA DOKTORA PÁLYÁZAT AZ ÉRTEKEZÉS TÉZISEI A VÉR-AGY GÁT FIZIOLÓGIÁS ÉS PATOLÓGIÁS KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTTI MŰKÖDÉSÉNEK VIZSGÁLATA. Dr.

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

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

Agrárgazdasági Kutató Intézet Piac-árinformációs Szolgálat. Borpiaci információk. III. évfolyam / 7. szám április

Épületvillamosság laboratórium. Villámvédelemi felfogó-rendszer hatásosságának vizsgálata

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

Továbbra is terjed az influenza

Az AT 1A -angiotenzinreceptor G-fehérjétől független jelátvitelének vizsgálata C9 sejtekben. Doktori tézisek. Dr. Szidonya László

Növelhető-e a hazai szélerőmű kapacitás energiatárolás alkalmazása esetén?

A közraktározási piac évi adatai

PhD TÉZISEK. A ZAP-70 kináz tirozinjainak szerepe a T-sejtek aktivációjában és a nem-genomikus glükokortikoid hormon hatások kialakításában

Dr. Flórián Ágnes főorvos /5811 reumatológus és fizioterápiás szakorvos

VII. Gyermekszív Központ

FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS

[GVMGS11MNC] Gazdaságstatisztika

higanytartalom kadmium ólom

Mehet!...És működik! Non-szpot televíziós hirdetési megjelenések hatékonysági vizsgálata. Az r-time és a TNS Hoffmann által végzett kutatás

H A T Á S V I Z S G Á L A T I

Virológia gyakorlatok

xdsl Optika Kábelnet Mért érték (2012. II. félév): SL24: 79,12% SL72: 98,78%

ÉVKÖZI MINTA AZ EGÉSZSÉGÜGYI BÉR- ÉS LÉTSZÁMSTATISZTIKÁBÓL. (2004. IV. negyedév) Budapest, április

Mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

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

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

A HUMÁN WFIKKN1 FEHÉRJE FUNKCIONÁLIS JELLEMZÉSE

A Caskin1 állványfehérje vizsgálata

PONTSZÁMÍTÁSI KÉRELEM felsőfokú végzettség alapján (alap- és osztatlan képzésre jelentkezőknek)

Bár a digitális technológia nagyon sokat fejlődött, van még olyan dolog, amit a digitális fényképezőgépek nem tudnak: minden körülmények között

118. Szerencsi Többcélú Kistérségi Társulás

Borpiaci információk. V. évfolyam / 11. szám június hét. Borpiaci jelentés. Hazai borpiaci tendenciák

TABLETTÁK. Compressi

Magyarország közúti közlekedésbiztonsági. nemzetközi célkitűzések tükrében

Autópálya matrica árak 2011

Gyors DNS alapú mangalica specifikus kimutatási rendszer kidolgozás a MANGFIELD projekt keretében

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

A basidiomycota élesztőgomba, a Filobasidium capsuligenum IFM törzse egy olyan

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

A vér vizsgálata. 12. B. biológia fakultációsainak projektje

Környezettechnológiai laboratóriumi gyakorlatok M É R É S I J E G Y Z Ő K Ö N Y V. Enzimtechnológia. című gyakorlathoz

Excitátoros aminosav neurotranszmitterek meghatározása biológiai mintákból kapilláris elektroforézissel

Allergén és gluténmentes termékek Ki fogyaszthatja a HARIBO termékeket? / Ételallergiák, intoleranciák A Haribo gumicukrokat bátran fogyaszthatja

SZENT ISTVÁN EGYETEM

Korszerű geodéziai adatfeldolgozás Kulcsár Attila

NANOPARTIKULUMOK BEJUTÁSA AZ IDEGRENDSZERBE: A VÉR-AGY GÁT SZEREPE

ÉVKÖZI MINTA AZ EGÉSZSÉGÜGYI BÉR- ÉS LÉTSZÁMSTATISZTIKÁBÓL. (2004. III. negyedév) Budapest, december

SZÁMÍTÓGÉPES NYELVI ADATBÁZISOK

Az aktiválódásoknak azonban itt még nincs vége, ugyanis az aktiválódások 30 évenként ismétlődnek!

Munkaerő piaci helyzetkép. Csongrád megye

tartalmazó becsült értékek októbertől a lakáscélú és szabad felhasználású jelzáloghitelek új szerződéses összege tartalmazza a

A DISZFUNKCIONÁLIS HDL MEGHATÁROZÁSA ÉS JELENTŐSÉGE KRÓNIKUS GYULLADÁSBAN

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

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

Immunológiai Gyakorlatok II április

IN VIVO REAKTÍV OXIGÉN KIMUTATÁS FÉNYSTRESSZELT NÖVÉNYEKBEN. Barta Csengele. Témavezető: Dr. Hideg Éva

Átalakuló HR szervezet, változó Business Partneri szerepek

KONDÍCIÓS LISTA. Devizabelföldi magánszemélyek. Devizanem éves Kamat 22,13 % THM Ft, 3 év futamidő THM 1. 3 millió Ft, 5 év futamidő

Készítette: Bártol Csenge Témavezető: Radics Sándor - GEOHIDROTERV Kft. Egyetemi konzulens: Dr. Kovács József 2009

Stressz vagy adaptáció? Betegség vagy boldog élet?

Egysejtű eukarióták mikroszkópikus megfigyelése

A fehérje-fehérje kölcsönhatás szerkezeti alapjai és biológiai szerepük: multidiszciplináris megközelítés (zárójelentés)

Tájhasználati változások közösségi értékelése az ökoszisztéma szolgáltatások tükrében

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

Rehabilitációs team, team munka. Dr. Péley Iván

OSAP 1626 Bér- és létszámstatisztika. Vezetõi összefoglaló

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

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

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei

Programozás I gyakorlat

TANTÁRGYI ÚTMUTATÓ. Pénzügyi-számviteli informatika 2. tanulmányokhoz

Napenergia hasznosítási lehetőségek összehasonlító elemzése. Mayer Martin János Dr. Dán András

Gázfázisú biokatalízis

Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Péliné Németh Csilla 1 Bartholy Judit 2 Pongrácz Rita 2 Radics Kornélia 3

Szegedi Biológiai Kutatóközpont Tudományos Diákkör. Dr. Kiss Antal. kiss.antal(at)brc.mta.hu.

A SEJTSZÓRÓDÁSBAN RÉSZTVEVO JELÁTVITELI UTAK VIZSGÁLATA: A PROTEIN KINÁZ C SZEREPE. Gujdár Annamária. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Borpiaci információk. IV. évfolyam / 24. szám december hét. Bor piaci jelentés

A hasznos élettartamot befolyásoló egyes tényezők elemzése a Tedej Zrt. holstein-fríz állományánál

A közbeszerzési eljárások egyszerősítése - a lengyel tapasztalatok

INTERFERONI GAMMA-1B SOLUTIO CONCENTRATA. Tömény gamma-1b-interferon-oldat

Élesztőgomba megfigyelése

Hőszivattyúk Makk Árpád Viessmann Akadémia. Viessmann Werke Hőszivattyúk. Chart 1

Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

Kutatási beszámoló A p50gap intracelluláris eloszlásának és sejtélettani szerepének vizsgálata

Boldva és Vidéke Taka r ékszövetkezet

I. MELLÉKLET ALKALMAZÁSI ELŐÍRÁS

Boldva és Vidéke Taka r ékszövetkezet

Ipari és vasúti szénkefék

EPER E-KATA integráció

Táblagépes alkalmazások a gyógypedagógiai gyakorlatban súlyosan-halmozottan sérült gyermekek körében

Átírás:

Szegedi Tudományegyetem Elméleti Orvostudományok Doktori Iskola OXIDATÍV ÉS OZMOTIKUS STRESSZ INDUKÁLTA VÁLTOZÁSOK AGYI ENDOTÉLSEJTEKBEN PhD értekezés tézisei Farkas Elek Attila Témavezető: Dr. Krizbai István Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Központ Biofizikai Intézet Molekuláris Neurobiológiai Csoport Szeged 2008

1. Bevezetés A vér-agy gát elkülönített biokémiai környezetet biztosít a központi idegrendszer számára. Strukturális alapját az agyi kapillárisok belső falát burkoló endotélsejtek alkotják. A vér-agy gát működésének megértése kiemelkedően fontos számos idegrendszeri megbetegedés patomechanizmusának tisztázásához, illetve kezelési stratégiájának kialakításához. Kísérleteink során az oxidatív és az ozmotikus stressz hatását vizsgáltuk agyi endotélsejt tenyészeteken. Az agyi iszkémia és hipoxia által kiváltott oxidatív stressz igen komoly idegrendszeri károsodást okozhat. A neuronok érintettsége mellett napjainkban számos tanulmány utal az agyi endotélsejtek sérülésére is. Szakirodalmi adatok alapján iszkémia illetőleg hipoxia/reoxigenáció során a vér-agy gát permeabilitása megnő, ami vazogén ödémához vezet. Ezen folyamat molekuláris részleteinek megismeréséhez járulnak hozzá kísérleteink, melyek során az oxidatív stressz hatására fellépő junkcionális változásokat és jeltovábbítási folyamatokat vizsgáltuk. Más megközelítésből nyújt betekintést a vér-agy gát megnyílásának molekuláris mechanizmusaiba az ozmotikus stressz endotélsejtekre kifejtett hatásainak vizsgálata. Klinikai kísérletek igazolják, hogy hiperozmotikus mannitol segítségével reverzibilis módon megnyitható a vér-agy gát, ezáltal lehetővé téve különböző gyógyszereknek, kemoterapeutikumoknak a központi idegrendszerbe történő bejutását. Kísérleteink során elsősorban az ozmotikus hatásra történő permeabilitás növekedést kísérő tirozin-foszforilációs folyamatokat, valamint a junkcionális fehérjék kapcsolatainak változását vizsgáltuk. 2

Célkitűzések A vér-agy gát működésének megismerése döntő fontosságú a központi idegrendszer megbetegedéseinek gyógyítása szempontjából. Ebben a tekintetben a vér-agy gát terápiás célú, szabályozott megnyitása, valamint a stroke, agyi trauma vagy neurodegeneratív elváltozások során fellépő permeabilitás növekedés meggátlása a vér-agy gát kutatás hosszú távú céljai közé tartozik. Vizsgálataink legfőbb célja a hipoxia/reoxigenáció és hipoglikémia valamint a hiperozmotikus koncentrációjú mannitol által a vér-agy gát endotélsejtjeiben kiváltott molekuláris változások megismerése. Részletesen: A fent említett stresszfaktorok befolyásolják-e a junkcionális fehérjék: o kifejeződését, o sejten belüli lokalizációját, o kölcsönhatásait? Mely jeltovábbítási útvonalak aktiválódnak az oxidatív vagy hiperozmotikus stressz hatására? Hogyan befolyásolják a fellépő változások a vér-agy gát integritását? 3

2. Anyagok és módszerek Sejttenyészetek Kísérleteink során egér agyi mikroerekből izolált, valamint immortalizált patkány agyi endotélsejt tenyészeteket (GP8) használtunk. Az egér agyi endotélsejt tenyészet létrehozása steril körülmények között történt. Az agyhártya eltávolítása és az agyak kis darabokra vágása után kétlépéses enzimatikus emésztés következett. A gradiens centrifugálással elválasztott mikroér fragmensekből kivándorolt endotélsejtek tenyésztése műanyag Petri-csészékben történt. A sejtkultúrákat 10 % FCS-t (fetal calf serum), 4 ng/ml ECGF alfát (endothelial cell growth factor) és 100 µg/ml heparint tartalmazó DMEM (Dulbecco s modified Eagle s medium) tápfolyadékban tenyésztettük 37 C-on, 5 % CO 2 tartalmú atmoszférában, 100 % páratartalom mellett. A GP8 patkány agyi endotél sejtvonal tenyésztése 20 % PDS-t (plasma derived serum), 100 µg/ml heparint és 50 µg/ml gentamicint tartalmazó DMEM/F12 (Dulbecco s modified Eagle s medium és Ham's F-12 Nutrient Mixture 1:1 arányú keveréke) tápfolyadékban történt 37 C-on, 5 % CO 2 tartalmú atmoszférában, 100 % páratartalom mellett. Az oxidatív stressz hatásainak vizsgálata A hipoxiás körülmények kialakítása és a reoxigenáció 37 C-on légmentes kamrában történt. A kamra légtere a 16 órás hipoxiás kezelés során 5 % CO 2 -ot és 95 % N 2 -t tartalmazott, amit 4 órás reoxigenáció követett 5 % CO 2 -ot, 70 % N 2 -t és 25 % O 2 -t tartalmazó légtérben. Az oxidatív stressz hatásainak vizsgálatára 10 M DMNQ (2,3-Dimethoxy-1,4-naphthoquinone) kezelést is alkalmaztunk. A kísérletek során a hipoglikémia járulékos hatásainak vizsgálatára glükózmentes tápoldatot; a MAP kináz jeltovábbítási útvonal gátlására U0126-ot használtunk. 4

Hiperozmotikus mannitol kezelés A GP8 sejtek konfluens, egyrétegű tenyészetét 10, illetve 20 %-os mannitol oldattal kezeltük szérummentes körülmények között. A kezelések időtartama 10-30 perc között változott. A hiperozmotikus mannitol okozta változások reverzibilitásának vizsgálatára irányuló kísérletekben a kezelést 10-60 perces mannitolmentes inkubáció követte. A kísérletek során a következő gátlószereket alkalmaztuk: 10 M U0126 (MAP kináz gátló), 10 M Y27632 (Rho kináz inhibítor), 50 M Genistein (tirozin kináz gátló), 10 M verapamil (L-típusú Ca ++ - csatorna blokkoló), 5 M EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), 10 M PP-1 (Src kináz gátló). Sejtviabilitás Az oxidatív stressz hatására esetlegesen fellépő sejtpusztulás vizsgálatára LDH (laktát dehidrogenáz) aktivitást mértünk a sejtkultúrák tápoldatából. Az LDH a sejtplazmában nagy mennyiségben megtalálható enzim, mely a sejtmembrán sérülésekor juthat ki a sejtből, ezért tápoldatbeli aktivitása arányos a sérült sejtek mennyiségével. További analízisre csak olyan tenyészeteket használtunk, melyekben nem volt jelentős sejtpusztulás. Western blot A sejteket PBS-el történő mosás után 0,3 ml lízis pufferben (20 mm Tris-HCl ph 7,5, 150 mm NaCl, 0,5 % Triton-X-100, 0,5 % NP-40, 2 mm CaCl 2, 5 mm NaF, 1 mm Na-orthovanadate és 1 mm Pefabloc) homogenizáltuk, majd 1 óra jégen történő inkubálás után lecentrifugáltuk (10000 g, 5 perc, 4 C). Meghatároztuk a fehérje koncentrációt BCA módszerrel, majd a felülúszóhoz (ez a Triton szolubilis frakció) ötszörös koncentrációjú Laemmli puffert adtunk, az üledéket (Triton inszolubilis frakció) pedig felvettük Laemmli pufferben. A fehérjemintákat denaturáltuk 95 C-on 3 percen át, majd SDS-poliakrilamid gélelektroforézissel méret szerint elválasztottuk és PVDF membránra blottoltuk. A membránokat 30 percig 5 % sovány tejport tartalmazó TBS-T pufferben blokkoltuk (illetve tej helyett 1 % BSAval a foszfospecifikus antitestek esetén) 30 percen keresztül. Ezt követően a 5

membránokat 1,5 órát inkubáltuk primer antitestet tartalmazó TBS-T-ben. A következő antitesteket használtuk a feltüntetett hígításokban: anti-pan-cadherin: 1:2000, anti- -catenin: 1:1000, anti- -catenin: 1:2000, anti- -actin: 1:5000, anti-vecadherin: 1:1000, anti-foszfotirozin (clone PY20): 1:1500, anti-occludin: 1:1000, anti-erk: 1:1000, anti-phospho-erk: 1:1000 és anti-phospho-p38: 1:1000. Ezt követően háromszor 10 perc mosás (TBS-T-ben), majd 30 perces inkubáció következett HRP (torma peroxidáz) kapcsolt szekunder antitesttel 1:5000 hígításban. Újabb mosást követően a membránokat ECL segítségével hívtuk elő, és a jeleket Agfa CP-BU röntgenfilmen rögzítettük. Immunprecipitáció A sejteket PBS-el történő mosás után 0,5 ml lízis pufferben (20 mm Tris-HCl ph 7,5, 150 mm NaCl, 0,5 % Triton-X-100 0,5 % NP-40, 2 mm CaCl 2, 5 mm NaF, 1 mm Na-orthovanadate és 1 mm Pefabloc) homogenizáltuk, majd 1 óra jégen történő inkubálás után lecentrifugáltuk (10000 g, 5 perc, 4 C). A felülúszók koncentrációit kiegyenlítettük, majd 1 órát inkubáltuk protein G-sepharose-zal a nem specifikusan kötődő fehérjék eltávolítására (preclearing). A mintákat 2 órán át inkubáltuk szobahőmérsékleten az anti-foszfotirozin, illetve anti- -catenin ellenanyaggal folyamatos keverés mellett. Ezt követte az immunkomplexek kicsapása protein G- sepharose-zal 4 C-on, egész éjszakán át folyamatosan kevertetve. A sepharose gömbök négyszeri jéghideg TBS-T-vel való mosása után az immunkomplexeket egyszeres SDS mintapufferben 95 C-on 3 percen át denaturáltuk. Az így előkészített mintákkal western blot analízist végeztünk. Immunfluoreszcens festés és fluoreszcens mikroszkópia A sejteket 1 cm átmérőjű kerek fedőlemezen növesztettük. A konfluens tenyészeteket 30 perces 20 %-os mannitol kezelés után háromszor 5 percig PBS-el mostuk, majd -20 C-on fixáltuk etanol/ecetsav 95:5 arányú keverékével 10 percig. Újabb mosást követően 10 perces inkubálást végeztünk blokkoló pufferben (3 % BSA-t tartalmazó PBS). Ezt követően a sejteket nyúl anti-β-catenin primer antitesttel inkubáltuk blokkoló pufferben, 1:100 hígításban, 1 órán át. Háromszori mosást 6

követően 1 órás inkubáció következett a szekunder ellenanyaggal (Cy3 anti-nyúl) 1:500-as hígításban PBS-ben. Mosás után a fedőlemezeket víz alapú beágyazó géllel (Gel/Mount, Biomeda, M01) rögzítettük a tárgylemezeken. A képeket 40x-es objektívvel, Nikon Eclipse TE2000 mikroszkóphoz kapcsolt SPOT RT digitális kamerával készítettük. Transzendoteliális elektromos ellenállás mérése A sejteket fibronectinnel bevont 0,4 µm pórusméretű Millicell-CM filtereken tenyésztettük. A transzendoteliális elektromos ellenállás (TEER) mérését EVOM voltohm mérő készülékhez kapcsolt elektródkamrában végeztük. Ezzel a módszerrel 100 Ω cm 2 feletti értékeket lehet elérni. 7

3. Eredmények Oxidatív stressz Sejtviabilitás A hipoxia/reoxigenáció nem növelte jelentős mértékben a tápoldatok LDH aktivitását. Ez arra utal, hogy a sejtek membránja nem sérült, nem történt sejtpusztulás a fellépő oxidatív stressz hatására. A junkcionális fehérjék expressziója és kölcsönhatásai Western blot analízissel kimutattuk, hogy a 16 órás hipoxiás kezelés, majd 4 órás reoxigenáció következtében jelentősen csökkent az agyi endotélsejtek occludin expressziója. Az occludin kifejeződés csökkenése fokozottabban jelentkezett, ha a kísérletet glükózt tartalmazó tápoldat helyett glükózmentes oldatban végeztük. Hasonló eredményeket kaptunk, ha az oxidatív stresszt DMNQ kezeléssel váltottuk ki. Két órás 10 µm DMNQ kezelés hatására csökkent a sejtek occludin szintje. Kevésbé kifejezett változást figyeltünk meg az adherens kapcsolat transzmembrán fehérjéje, a cadherin esetében. Mind glükózt tartalmazó, mind glükózmentes tápoldatban tenyésztett agyi endotélsejtekben csökkent a cadherin mennyisége hipoxia/reoxigenáció következtében. Immunprecipitációs eljárással kimutattuk, hogy a cadherin és -catenin közötti kölcsönhatás mértéke csökkent oxidatív stressz hatására. Ez a csökkenés nagyobb mértékű, mint a cadherin mennyiségének csökkenése. A -cateninnel való kölcsönhatáshoz hasonlóan sérült a cadherin/α-catenin kölcsönhatás is. Transzendoteliális elektromos ellenállás A junkcionális fehérjék kifejeződésében és asszociációiban oxidatív stressz hatására megfigyelt változások a junkciók integritásának csökkenésére utalnak. Az ezzel járó permeabilitás változást TEER méréssel követtük. 10 µm DMNQ kezelés hatására az agyi mikroér endotélsejteken mért TEER 10 perc alatt 50 %-ot csökkent. 8

A méréseket folytatva azt tapasztaltuk, hogy a csökkenés folytatódott majd egy órányi kezelés után közel 0-ra csökkent. MAPK aktivitás Az oxidatív stressz kiváltotta junkcionális működészavarhoz vezető jeltovábbítási folyamatok vizsgálatára western analízist végeztünk. A kísérletek során megfigyeltük, hogy a 2 órás 10 µm DMNQ kezelés hatására az aktív, foszfo-erk1/2 mennyisége megnő agyi kapilláris endotélben. Továbbá a sejteket glükózmentes tápoldatban tenyésztve nincs jelentős változás az ERK1/2 aktivációban, ezzel szemben a glükóz hiánnyal kombinált oxidatív stressz nagyon erőteljes aktivációhoz vezet. Az ERK aktivációt nagymértékben csökkentette az ERK gátló U0126. Hiperozmotikus stressz Tirozin foszforiláció A hiperozmotikus környezet hatására aktiválódó szignalizációs jelenségek vizsgálatára agyi endotélsejt tenyészeteket kezeltünk 20 %-os (1,1 M) mannitol oldattal. Hasonló koncentrációjú oldatot alkalmaznak klinikai körülmények között a vér-agy gát megnyitásra. Western blot analízissel kimutattuk, hogy kontroll körülmények között a GP8 sejtekben egy 50-60 kda és egy 110 kda molekulasúlyú sávban figyelhető meg tirozin foszforiláció. Már 10 perces mannitol kezelés hatására több fehérje igen erőteljes tirozin foszforilációja mutatható ki az 50-200 kda molekulasúly tartományban, amely 30 perc után tovább fokozódik. A tirozin foszforiláció a mannitol eltávolítása után 10 perccel jelentősen csökken, 60 perc után visszaáll a kontroll szintre. A hiperozmotikus mannitol kiváltotta tirozin foszforilációhoz vezető lépések vizsgálatára több jelátviteli útvonal gátlószerét alkalmaztuk. 10 µm U0126 ERK1/2 inhibítor, vagy 10 µm Y27632 Rho kináz gátló nem befolyásolta a fellépő foszforilációt. Ezzel szemben 10 µm PP1-et, az Src kináz gátló anyagát használva jelentősen csökkent a hiperozmotikus mannitol kiváltotta tirozin foszforiláció. A tirozin kináz gátló Genistein 50 µm koncentrációban ugyancsak gátolta a tirozin 9

foszforiláció kialakulását. A kálcium szignalizáció szerepének vizsgálatára EDTA-t és verapamilt használtunk. Sem az L-típusú kálcium csatorna gátló verapamil, sem a többértékű kation kelátor EDTA nem gátolta a hiperozmotikus mannitol kiváltotta tirozin foszforilációt. Kimutattuk továbbá, hogy a kezelés hatására fellépő tirozin foszforiláció jelentősen intenzívebb a Triton X-100 oldékony sejtfrakcióban a Triton X-100 oldhatatlan frakcióhoz képest. MAPK aktivitás A hiperozmotikus mannitolnak a MAP kináz útvonalra kifejtett lehetséges aktiváló hatását az aktív, foszforilált ERK1/2-t felismerő antitesttel végzett Western blot analízis segítségével vizsgáltuk. 30 perces 10 %-os mannitolkezelés után már megfigyelhető volt az ERK1/2 foszforilációja. 20 %-os mannitol hatására az aktiváció még kifejezettebbé vált. A tápoldat mannitolmentesre cserélése után 60 perccel jelentősen csökkent ERK1/2 aktivációt figyeltünk meg. Az aktiváció gátolható volt az ERK inhibítor U0126-tal, azonban az Src kináz gátló PP1 hatástalan volt. Kontroll körülmények között nem volt kimutatható mértékű ERK1/2 aktiváció, valamint a hiperozmotikus mannitol kezelés nem változtatta meg az ERK1/2 mennyiségét a sejtekben. A p38 kináz vizsgálata során nem mutattunk ki aktivációt. A β-catenin foszforilációja A β-catenin tirozin foszforilációja jelentősen befolyásolhatja e fehérje működését. Specifikus anti-foszfotirozin ellenanyaggal történt immunprecipitáció segítségével kimutattuk, hogy a mannitol hatására tirozin foszforilált fehérjék egyike maga a β-catenin. Mannitol hiányában nem mutatható ki számottevő tirozin foszforilálás a β-cateninen, míg 10 perces mannitol kezelés már erőteljesen indukálja a β-catenin tirozin foszforilációját. A mannitol hatás megszűnte után 10 perccel már defoszforilálódott a β-catenin. A hiperozmotikus mannitol kiváltotta β-catenin foszforilációt kivédte az Src kináz gátló PP1. A tirozin kináz gátló Genistein jelenlétében a β-catenin foszforiláció kismértékű volt. Az Erk inhibítor U0126 és a 10

Rho kináz gátló Y27632 hatástalan volt. Ugyancsak hatástalannak bizonyult a verapamil és az EDTA a β-catenin foszforilációjának kivédésére. A β-catenin lokalizációja A β-catenin lokalizációjának vizsgálatára a sejttenyészeteken immunfluoreszcens festést végeztünk. Kontroll körülmények között a β-catenin elsősorban a sejtmembránban helyezkedik el, ott folyamatos, erős festést ad. Mannitol hatására a folyamatos membránfestés felszakadozik, anélkül, hogy a festés intenzitása megváltozna. Tehát a β-catenin sejten belüli elhelyezkedése változott, míg mennyisége változatlan maradt. Az adherens junkció fehérjéinek kölcsönhatásai Mivel az adherens junkció fehérjéinek működését befolyásolja tirozin foszforilációs állapotuk, megvizsgáltuk milyen hatással van a hiperozmotikus mannitol kezelés e fehérjék kölcsönhatásaira. 30 perces 20 % mannitol kezelés hatására a β-catenin ellenanyaggal precipitált mintákban a VE-cadherin (vascular endothelial = érfal endotél) mennyisége lecsökken, vagyis az adherens kapcsolatok cadherin-catenin komplexumai mannitol hatására felbomlanak. Hasonlóképpen károsodik a β-catenin és -catenin közötti kapcsolat is. A vizsgálatok során sem a VE-cadherin, sem az -catenin mennyisége nem csökkent. 11

4. Összefoglalás Megfigyeléseink szerint agyi endotél tenyészetben oxidatív stressz hatására csökken két fontos junkcionális fehérje, az occludin és a cadherin mennyisége. Ez a csökkenés még kifejezettebbé válik glükóz hiány esetén mely körülmény gyakran előfordul az agyi keringés károsodása következtében. A fehérje-fehérje kölcsönhatásokat vizsgálva ko-immunprecipitációs kísérletekkel kimutattuk, hogy csökken az összekapcsolódó cadherin β-catenin illetve a β-catenin alfa-catenin mennyisége. A junkcionális komplexum oxidatív hatásra történő sérüléséhez vezető szignalizáció vizsgálata során az ERK1/2 kinázok aktivációját figyeltük meg, mely glükóz hiányában erőteljesebbé vált. Hiperozmotikus mannitol kezelés hatására a fehérjék erőteljes tirozin foszforilációját figyeltük meg 50-190 kda tartományban. Immunprecipitáció segítségével kimutattuk, hogy a foszforiláció egyik célfehérjéje a β-catenin. A hiperozmotikus kezelést különböző inhibítorokkal kiegészítve meghatároztuk, hogy a β-catenin foszforilációja Src-kináz által mediált folyamat. A kezelés hatására megváltozott a β-catenin sejten belüli lokalizációja, valamint csökkent asszociációja az adherens kapcsolat másik két fontos tagjával, a cadherinnel és az alfa-cateninnel. A β-catenin a junkcionális komplex egyik kulcsfontosságú molekulája, így Src mediálta foszforilációja fontos szerepet játszhat a hiperozmotikus mannitol hatására bekövetkező vér-agy gát megnyílásban. Megfigyeléseink szerint mind oxidatív, mind ozmotikus stressz hatására jelentős változások mennek végbe a junkcionális komplexumban. Ezen változások érintik a sejtközötti kapcsolatok kialakításában résztvevő fehérjék expresszióját, szubcelluláris lokalizációját és a fehérjék közötti kölcsönhatásokat. A feltárt szerkezeti változásokon túl megismertük az azokat kísérő szignalizáció több fontos részletét is. 12

5. Köszönetnyilvánítás Ez a tézis a Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Központjának Biofizikai Intézetében készült a Molekuláris Neurobiológiai Laboratóriumban. Munkám során sok ember támogató segítségét élvezhettem, melyet ezúton köszönök. Elsősorban témavezetőmnek, dr. Krizbai Istvánnak tartozom köszönettel. Végtelen türelme nagyban hozzájárult a dolgozat elkészültéhez. Diák és doktorandusz éveim során nagy hatással voltak rám a munkával, tudománnyal és hegyekkel kapcsolatos gondolatai. Gondos vezetése mellett tanultam meg a felhasznált kísérleti módszereket. A kutatási tervek és eredmények megvitatása bővítette ismereteimet és könnyebbé tette munkámat. Köszönetemet fejezem ki dr. Párducz Árpádnak és dr. Siklós Lászlónak, akik a csoport vezetőiként lehetővé tették dolgozatom elkészítését. Köszönet a csoport minden tagjának segítségükért és barátságukért. Név szerint szeretném említeni az Agyi Endotél Kutatócsoport jelenlegi és korábbi tagjait: Dr. Wilhelm Imola, Fazakas Csilla, Nagyőszi Péter, Ngo Thi Kue Dung, Dr. Orbók Anna, Dr. Katarzina Wejksza és Dr. Pilaiwanwadee Hutamekalin. Külön köszönettel tartozom családomnak és Juditnak szeretetükért és támogatásukért. 13

6. Az értekezés alapjául szolgáló közlemények I. Krizbai IA, Bauer H, Bresgen N, Eckl PM, Farkas A, Szatmári E, Traweger A, Wejksza K, Bauer HC: Effect of oxidative stress on the junctional proteins of cultured cerebral endothelial cells. Cell Mol Neurobiol. 2005 Feb;25(1):129-39. IF 2005 : 2,022 II. Farkas A, Szatmári E, Orbók A, Wilhelm I, Wejksza K, Nagyőszi P, Hutamekalin P, Bauer H, Bauer HC, Traweger A, Krizbai IA: Hyperosmotic mannitol induces Src kinase-dependent phosphorylation of beta-catenin in cerebral endothelial cells. J Neurosci Res. 2005 Jun 15;80(6):855-61. IF 2005 : 3,239 Az értekezéshez szorosan nem kapcsolódó közlemények i. Wilhelm I, Nagyőszi P, Farkas EA, Couraud PO, Romero IA, Weksler B, Fazakas C, Dung NKT, Bauer H, Bauer HC, and Krizbai IA. Hyperosmotic stress induces Axl activation and cleavage in cerebral endothelial cells. J Neurochem. Oct;107(1):116-26. IF 2007 : 4,451 ii. Hutamekalin P, Orbók A, Wilhelm I, Farkas AE, Nagyőszi P, Veszelka S, Deli MA, Buzás K, Hunyadi-Gulyás E, Medzihradszky KF, Meksuriyen D, Krizbai IA: Effect of nicotine and polyaromatic hydrocarbons on cerebral endothelial cells. Cell Biol Int 2008 Feb;32(2):198-209. IF 2007 : 1,547 iii. Traweger A, Lehner C Farkas A, Krizbai IA, Tempfer H, Klement E, Guenther B, Bauer HC, Bauer H: Nuclear ZO-2 alters gene expression and junctional stability in epithelial and endothelial cells. Differentiation 2008 Jan;76(1):99-106. IF 2007 : 2,894 14

iv. Wilhelm I, Farkas AE, Nagyőszi P, Váró G, Bálint Z, Végh GA, Couraud PO, Romero IA, Weksler B, and Krizbai IA: Regulation of Cerebral Endothelial Cell Morphology by Extracellular Calcium. Phys Med Biol 2007 Oct 21;52(20):6261-74. IF 2007 : 2,528 v. Bálint Z, Krizbai IA, Wilhelm I, Farkas AE, Párducz A, Szegletes Z, Váro G: Changes induced by hyperosmotic mannitol in cerebral endothelial cells: an atomic force microscopic study. Eur Biophys J. 2007 Feb;36(2):113-20. IF 2007 : 2,238 vi. Veszelka S, Pásztói M, Farkas AE, Krizbai I, Dung NT, Niwa M, Ábraham CS, Deli MA: Pentosan polysulfate protects brain endothelial cells against bacterial lipopolysaccharide-induced damages. Neurochem Int. 2007 Jan;50(1):219-28. IF 2007 : 2,975 vii. Krizbai IA, Lenzser G, Szatmári E, Farkas AE, Wilhelm I, Fekete Z, Erdős B, Bauer H, Bauer HC, Sándor P, Komjáti K: Blood-brain barrier changes during compensated and decompensated hemorrhagic shock. Shock. 2005 Nov;24(5):428-33. IF 2005 : 3,122 viii. Szabó H, Novák Z, Bauer H, Szatmári E, Farkas A, Wejksza K, Orbók A, Wilhelm I, Krizbai IA: Regulation of proteolytic activity induced by inflammatory stimuli in lung epithelial cells. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 2005 Sep 2;51 Suppl:OL729-35. IF 2005 : 1,018 15