Betűméret: A A A

Szabadgyök laboratórium


Rövid bemutatkozás

A laboratórium 2009 szeptemberében néhány fiatal és lelkes kutató elképzelése alapján, az intézet hagyományait és klinika-közeli szemléletét tisztelve indult útjára.

Kutatásaink során az oxigén és nitrogén eredetű szabadgyökök és oxidánsok hatásait és szerepét vizsgáljuk élettani és kórélettani folyamatokban. A fokozott szabadgyök terhelés következtében számos sejtalkotó, többek között a DNS károsodása alakul ki, mely egy, a magban lokalizált, alapvetően a DNS javításban résztvevő enzimet a poli (ADP-ribóz) polimeráz-1 – et (PARP) aktiválja. Az enzim aktivitásának mértékétől függően a folyamat egyaránt vezethet az adott sejt túléléséhez vagy halálához. Egyes kórképekben a különböző szövetek enzimaktivitása jellegzetes képet mutat. A keringő leukocitákban történő mérés lehetőséget nyújt a minimálisan invazív humán mérések kivitelezésére.

Érdeklődésünk középpontjában mindig egy adott állapot, illetve betegség áll, melynek során a felmerülő tudományos kérdések megválaszolása során az egyszerű biokémiai mérésektől a sejttenyészeteken és állatmodelleken végzett kísérleteken át, egészen a klinikai humán vizsgálatokig minden jelen van a laboratóriumban.  Eddigi munkánk során a metabolikus szindróma, a cukorbetegség, a szívelégtelenség, az egészséges és szövődményes terhesség, a policisztás ovárium szindróma és a gyermekek immuneredetű gyulladásos bélbetegségei kerültek a látóterünkbe.


Munkatársak

Laboratóriumvezető: Dr. Horváth Eszter Mária, PhD; tanársegéd
Dr. Benkő Rita, PhD; tudományos segédmunkatárs
Béres Nóra Judit, orvostanhallgató
Ihiovien Katrine, orvostanhallgató
Répás Csaba, orvostanhallgató
Szabó Magdolna, orvostanhallgató
Csibi Noémi, orvostanhallgató

Fel


Kutatási témák

Hiperbárikus oxigén terápia (HBOT) következményei diabéteszes patkányokban

A HBOT igen eredményes a diabéteszes láb szindróma következtében kialakuló, más módszerekkel nem, vagy alig kezelhető lábszárfekélyek gyógyításában. A magas nyomású oxigénkezelés alatt megnövekedett oxidatív-nitratív (ON) stressz azonban súlyosbíthatja a diabétesz mellituszt (DM) és annak kardiovaszkuláris szövődményeit. Kísérleteinkben az 1-es típusú DM patkány modelljében a HBOT cukorháztartásra, kardiovaszkuláris állapotra kifejtett hatását, és az ON stressz és PARP aktiváció ebben betöltött szerepét vizsgáljuk.

Oxidativ, nitrativ stressz és a poli(ADP)ribóz polimeráz enzim aktivációja humán leukocitákban myocardialis diszfunkció esetén

Korábbi vizsgálatok szerint fokozott nitrotirozin képződés és PARP aktiváció mutatható ki akut és krónikus szívelégtelenségben, transzplatált szívelégtelenség (SZE) betegek szöveti mintáin is igazolták a PARP aktivációt az egészséges kontrolokhoz képest. A PARP inhibitorok alkalmazásával egyre több eredmény lát napvilágot, melyek a PARP gátlóknak adhatnak potenciális szerepet a SZE terápiájában. Célunk az oxidatív-nitratív stressz és PARP aktiváció kimutatása szívelégtelen betegek véralkotóiban. Egészséges kontrollokhoz mért szignifikancia esetén további kérdés, hogy az akut szívelégtelenség milyen mértékben változtatja a PARP kinetikáját. Van-e különbség a szívelégtelenség patofiziológiájában a PARP aktiváció tekintetében (ischaemia, non-ischaemia)? A szívelégtelenség optimális kezelése a PARP aktivációját változtatja-e, és ha igen milyen mértékben?    

Egészséges és GDM-mel szövődött terhességet követően fennmaradó oxidatív terhelés

A patológiás, sőt az egészséges terhességek számával is nő a kardiovaszkuláris és metabolikus betegségek gyakorisága. Ismert, hogy az egészséges terhes nőknél az oxidatív stressz szintje növekszik, illetve a gesztációs diabétesz mellitusz a reaktív oxidánsok termelését tovább fokozzák a placentában és a köldökzsinórban éppúgy, mint az anya és az újszülött vérplazmájában. Az is bizonyított, hogy oxigén és nitrogén eredetű szabadgyökök jelentős szerepet játszanak a kardiovaszkuláris megbetegedések patogenezisében. Korábbi vizsgálatainkban kimutattuk, hogy terhesség folyamán az oxidatív-nitrozatív stressz következtében kialakuló PARP aktiváció a fehérvérsejtekben függ a terhesség fennállásának hosszától és az orális glükóz tolerancia teszt 2 órás értékétől. Jelen vizsgálatunkban célunk a terhességet követően esetlegesen fennmaradó emelkedett oxidatív-nitratív stressz és PARP aktiváció és ezek ismert metabolikus és kardiovaszkuláris paraméterekkel mutatott összefüggéseinek vizsgálata.

Oxidatív terhelés orális fogamzásgátló szedése során

Az orális fogamzásgátló (OF) terápia ismert metabolikus mellékhatásokkal rendelkezik, azonban ennek patomechanizmusa még nem teljesen tisztázott. Az oxidatív-nitratív stressz, és következményes PARP aktiváció szerepét metabolikus szindróma és 2-es típusú diabétesz kialakulásában korábban kimutatták. Célunk a fent említett paraméterek OF terápia során történő mérése véralkotóban és a kapott értékek kapcsolatának vizsgálata a szénhidrát anyagcsere paramétereivel.

Véralkotókban mérhető oxidatív-nitratív stressz és PARP aktiváció prediktív értéke terhességi szövődményekben

 Az emelkedett oxidatív-nitratív stressz, illetve PARP aktiváció jelenlétét, illetve valószínűsíthető kóroki szerepét több terhességi szövődmény, például preeclampsia, gesztációs diabétesz, intrauterin retardáció esetében is felvetették. Ennek ellenére a tünetek kialakulása előtti megjelenésüket, esetleges prediktív értékéküket alig vizsgálták. Kérdéseink a következők: (1) Nő-e a véralkotókban mérhető oxitadív-nitratív stressz és PARP aktiváció a terhességi szövődmények kialakulása során akár már a jellegzetes tünetek megjelenése előtt? (2) Rendelkeznek-e ezen paraméterek prediktív értékkel a fenti elváltozások kialakulására?

A D3 vitamin metabolikus és kardiovaszkuláris hatása a policisztás ovárium szindrómásban, az oxidatív-nitratív stressz szerepének vizsgálata

Policisztás ovárium szindrómában (PCO) a metabolikus, a szív- és érrendszeri elváltozások összefüggésben állnak a hiperandrogén állapottal és az inzulinrezisztenciával (IR). A D-vitamin (D3) kedvezően befolyásolhatja a PCO tüneteit, ennek hatásmechanizmusa jelenleg még nem tisztázott. Ismert, hogy a PCO-s nők D3 szintje alacsonyabb.

Számos kórfolyamatban az emelkedett nitratív stressz és PARP aktiváció fontos szerepet játszik a szív- és érrendszeri elváltozások és az ischemiás-reperfúziós (IR) károsodások kialakulásában. Emellett a D3 antioxidáns hatással rendelkezik. Célunk a PCO állatkísérletes modelljében a D3 kezelés érrendszerre és IR-ra és kifejtett hatásának vizsgálata volt, különös tekintettel a nitratív stressz kóroki szerepére.

A policisztás ovárium szindrómában csökkent szívfrekvenciavariabilitást és endotél diszfunkciót találtak. Egészségesekben kimutatták, hogy összefüggés van az autonóm és endotélfunkció között. Az interakció mechanizmusa nem ismert. Valószínűsíthető, hogy az endotélből számazó mediátorok, főként a vazodilatátor hatású nitrogén monoxid, közvetlenül szimpatolitikus és vagotonikus hatású a vegetatív reflexívek számos pontján. Betegségfolyamatokban, mint a PCO, elképzelhető továbbá, hogy az autonóm és az endotélfunkció párhuzamosan károsodik. Az inzulinrezisztencia, amely a PCO gyakori velejárója, ismerten csökkenti mind a szívfrekvenciavariabilitást mind az endotélfunkciót.

A fenti előzmények alapján szeretnénk megvizsgálni, hogy PCO betegekben van-e összefüggés az autonóm és az endtélfunkció között (ultrahangos technika, amely mérés párhuzamosan halad a Szabadgyök Labor vizsgálataival). Vizsgálni szeretnénk még, hogy az esetlegesen fennálló összefüggésre milyen hatással van az inzulinrezisztencia alakulása, illetve metformin és D-vitamin kezelés beállítása.

Önkontrollos vizsgálatot tervezünk PCO betegeken. Mérjük, hogy kezelés előtt, illetve inzulinszenzitizáló metformin és/vagy D-vitamin kezelés után hogyan változik az ON stressz D-vitamin hiányos, illetve alacsony normális vérszintű (30ng/ml szint alatti) betegeknél. Cukoranyagcsere eltérés detektálása esetén metformin kezelés kezdése előtt és egyensúlyba hozott cukoranyagcserét követően ismételten  vizsgálatjuk az ON stresszt és PARP aktivációt.

Véralkotókban mérhető oxidatív-nitratív stressz és PARP aktiváció prediktív értéke a gyermekek gyulladásos bélbetegségében (IBD), különös tekintettel az infliximab kezelésre

IBD-ben az ON stressz fontos szignál a gyulladásos folyamatok elindítására, amelyek így a bélhám károsodását, nekrózisát, apoptózisát, barrier-funkciójának romlását okozzák, kialakítva ezzel a betegség klinikai képét. Jelen vizsgálatunkban, az egyik legdrámaiabb változást hozó kezelést vizsgáljuk, a TNF-α gátló Infliximabot. Ugyanakkor az Infliximabnak, mivel igen erős immunszupresszáns, számos nem kívánt mellékhatása van, ha nem körültekintően alkalmazzák. Éppen ezért rendkívül fontos, hogy előre ismerjük a kezelés hatékonyságát.

Ismert, hogy számos betegségben a PARP enzim gátlása csökkenti a TNF-α termelést, és a gyulladáscsökkentő kezelések csökkentik a PARP aktivációját. A PARP aktiváció és a TNF-α termelés ilyen szoros kapcsolata felveti annak lehetőségét, hogy az enzim szerepet játszik az Infliximab terápiás hatásosságában a gyermekek gyulladásos bélbetegségében. Célunk az enzimaktivitás meghatározása a betegek bél biobszia mintáiban és keringő leukocitáiban, annak vizsgálata, hogy e paraméterek sgíthetnek-e az infliximab reaktív páciensek azonosításában.

A cannabinoid rendszer kapcsolata a kardiovaszkuláris rendszerrel és az oxidatív-nitratív stresszel

Az endogén cannabinoidok, az N-aciletanolaminok (NAE) és ezek prekurzor foszfolipidjei (NAPE) oxidatív stresszben nagyobb mennyiségben termelődnek az érintett szövetekben. Eddigi adatok arra mutatnak, hogy protektív hatásúak Ezt a védelmet több módon is kifejthetik. Cannabinoid receptorok (főképpen kettes típusú, CB2 receptorok) nagy számban fejeződnek ki a hemopoetikus sejtvonalakban (T-limfocitákon) és a kardiovaszkuláris rendszerben. A CB2 receptorok aktivációja közvetlenül aktiválhatja az apoptotikus utakat, de stabilizálja a mitokondriumok membránját és gátolja a gyulladásos mediátorok felszabadulását, ezért antiapoptotikus hatásúak is. A szívben és az érrendszerben más, cannabinoidokra érzékeny receptorok is kifejeződnek (egyes típusú CB1, vanilloid receptor), illetve a cannabinoidok antioxidáns tulajdonságokkal is bírnak. Korábban bizonyították, hogy iszkémiás-reperfúziós modellekben a cannabinoidok kardioprotektív hatásúak.

Kutatásainkban állatmodelleken és in vitro humán sejteken vizsgáljuk a cannabinoid aktiváció illetve gátlás hatását emelkedett oxidatív és nitratív stresszel járó állapotban (szepszis), illetve további terveink között szerepel a marijuana abúzus kardiovaszkuláris és oxidatív-nitratív hatásait humán alanyokon (nem önkísérlet).

Fel


Kutatási módszerek

Biokémiai és immunbiológiai módszerek a szabadgyökök és oxidánsok, antioxidánsok és enzimaktivitások mérésére (sejtkultúra, kolorimetria, ELISA, immunhisztokémia, áramlásos citometria).

Állatmodellek, in vivo kardiovaszkuláris mérések, in vitro érfunciómérés.

Fel


Válogatott közlemények

  1. Benkő R, Ágoston VA, Béres N, Szabó M, Ihionvien K, Rozsits A, Miklós Z, Dunay G, Benkő Z, Szepesi M, Kiss L, Nagy Z, Horváth EM. Hyperbaric oxygen therapy does not worsen the cardiac function and oxidative state of diabetic rats. EASD Annual meetging 2011.
  2. Horvath EM, Benko R, Magenheim R, Tamas G, Lacza Z, Pek T, Szabo C. Oxidative stress may stay elevated after gestational diabetic and even healthy pregnancies. EASD Annual Meeting 2010.
  3. Horvath EM, Zsengellér ZK, Szabo C. Quantification of PARP activity in human tissues: ex vivo assays in blood cells and immunohistochemistry in human biopsies. Methods Mol Biol. 2011;780:267-75.
  4. Horváth EM, Magenheim R, Kugler E, Vácz G, Szigethy A, Lévárdi F, Kollai M,Szabo C, Lacza Z. Nitrative stress and poly(ADP-ribose) polymerase activation in healthy and gestational diabetic pregnancies. Diabetologia. 2009 Sep;52(9):1935-43.
  5. Horváth EM, Benko R, Kiss L, Murányi M, Pék T, Fekete K, Bárány T, Somlai A, Csordás A, Szabo C. Rapid ‘glycaemic swings’ induce nitrosative stress, activate poly(ADP-ribose) polymerase and impair endothelial function in a rat model of diabetes mellitus. Diabetologia. 2009 May;52(5):952-61.
  6. Horváth EM, Benko R, Gero D, Kiss L, Szabó C. Treatment with insulin inhibits poly(ADP-ribose)polymerase activation in a rat model of endotoxemia. Life Sci. 2008 Jan 16;82(3-4):205-9.
  7. Horvath EM, Szabó C. Poly(ADP-ribose) polymerase as a drug target for cardiovascular disease and cancer: an update. Drug News Perspect. 2007 Apr;20(3):171-81. Review.
  8. Tóth-Zsámboki E, Horváth E, Vargova K, Pankotai E, Murthy K, Zsengellér Z, Bárány T, Pék T, Fekete K, Kiss RG, Préda I, Lacza Z, Gerö D, Szabó C. Activation of poly(ADP-ribose) polymerase by myocardial ischemia and coronary reperfusion in human circulating leukocytes. Mol Med. 2006 Sep-Oct;12(9-10):221-8.

Fel


Kutatási támogatások

2011. Harc a női szívekért alapítvány.

Fel


Kutatási együttműködések

Semmelweis Egyetem, I. Sz. Belgyógyászati Klinika

Semmelweis Egyetem, II. Sz. Szülészeti és Nőgyógyászati Klinika

Semmelweis Egyetem, I. Sz. Gyermekgyógyászati Klinika

Semmelweis Egyetem, Cardiovascularis Centrum

Semmelweis Egyetem, Vaszkuláris Neurológiai Tanszéki Csoport

Baromedical Zrt.

Fel