Thesis supervisor: Anikó Görbe
Location of studies (in Hungarian): Semmelweis Egyetem Abbreviation of location of studies: SE
Description of the research topic:
A KUTATÓMUNKA TERVE
Experimentális kardiológiai modelleken már számos tanulmány bizonyította, hogy a szív oxigénhiányos károsodását követő reperfúziós fázisban olyan folyamatok aktiválódnak, melyek a szívizomszövet további károsodásához vezetnek. Az iszkémia/reperfúziós (I/R) károsodás patomechanizmusában több jelátviteli út szerepe tételezhető fel, melyek jelentőségét először neonatális kardiomiocitákon (Görbe és mtsai, 2010, Basic Res Cardiol) majd tenyésztett 3-dimenziós szívizomszöveten is (Görbe és mtsai, 2015, Plos One) is bizonyítottuk. Az őssejt eredetű kardiomiociták SI/R károsodással szembeni protekcióját egér és humán ESC eredetű szívizomsejteken is megvizsgáltuk (Görbe és mtsai, 2014 Mol Biotechnol; Pálóczi és mtsai 2016 Oxid Med Cell Longev).
Léteznek azonban olyan endogén védő mechanizmusok, melyek a károsodás mértékét csökkenteni képesek. Mind az iszkémiás pre- és posztkondicionálás, mind a farmakológiai pre- és posztkondicionálás jótékony hatása kimutatható in vivo és ex vivo állatmodelleken. A klinikai vizsgálatok sikertelenségei azonban azt mutatják, hogy az iszkémiás szívbetegek esetén ezek a mechanizmusok nem elég hatásosak. Preklinikai adatok alapján feltételezhető, hogy a társbetegségek, mint a hiperlipidémia, metabolikus szindróma, diabetes mellitus okozta szöveti változások illetve a betegségek gyógyszeres kezelése komoly interferáló hatással bírnak (Görbe és mtsai, 2011, AJP; Andreaou és mtsai, 2017, B J Pharmacol). Az intracelluláris mechanizmusok vizsgálata legköltséghatékonyabban in vitro kardiomiocita modelleken végezhető el.
Célkitűzések:
1. In vitro, felnőtt (és/vagy neonatális) izolált kardiomiocitákon és kardiomiocita irányba differenciáltatott iPS (és/vagy kardioszféra) szimulált iszkémia/reoxigenációs modell beállítása, valamint az iszkémiás pre- és poszt és távoli kondicionálás lehetőségének tesztelése.
2. Izolált kardiomiociták és IPS valamint kardioszféra eredetű kardiomiociták további tesztelése farmakológiai pre- és posztkondicionálás irányában.
3. Endogén kardioprotektív mechanizmusok hatásának vizsgálata in vitro szimulált diabetes mellitus és hiperlipidémia okozta környezeti hatások tükrében. A társbetegségek gyógyításában használt gyógyszerek hatásának vizsgálata a fenti rendszeren.
Módszerek:
1.
In vitro, felnőtt izolált kardiomiocita tenyészetek készítése, fenntartása, szimulált iszkémia vizsgálata hipoxiás oldattal és a nitrogén gázzal átáramoltatott hipoxiás kamrában. A tenyészetek szimulált iszkémiára való érzékenységének vizsgálata fluoreszcens viabilitás teszt segítségével. Iszkémiás pre és posztkondicionálás védő hatásának beállítása (hipoxia és/vagy hipoxiás oldat csere teszt iszkémiát követően).
Indukált pluripotens őssejt vonalak vizsgálata kontroll embrionális őssejt vonal mellett történik. Az embrionális testek szimulált iszkémia/reoxigenációs rendszerben fentiekhez hasonló módon történik az iszkémiás pre- és posztkondicionálás vizsgálata. Emellett tervezzük a szív rezidens őssejtpopulációjának kardioszféra formájában történő tenyésztését, differenciáltatását és tesztelését.
2.
Farmakológia prekondicionálás hatásosságának vizsgálata. Az izolált kardiomiociták nagyfokú érzékenysége (adherens kúltúrák esetén felmosódás veszélye) miatt tervezzük alternatíve a technikai manipulációknak ellenállóbb neonatális kardiomiociák hasonló kísérleti elrendezésben történő vizsgálatát.
IPS eredetű kardiomiociták további tesztelése farmakológiai pre- és posztkondicionálás irányában a fent említett kísérleti elrendezésben történik. A farmakológiai protektív mechanizmusok teszteléséről sincsenek irodalmi adataink, feltételezhető az IPS eredetű differenciáltatott kardiomiociták eltérő viselkedése. Hasonló kísérleti elrendezésben kívánjuk vizsgálni a kardioszférákból származtatott szívizomsejteket is.
3.
In vitro, felnőtt izolált (és/vagy neonatális) kardiomiocita tenyészetek esetén hiperlipidémiás, hiperkoleszterinémiás körülmények szimulálásának beállítása. A korábban sikeresen beállított pre- illetve posztkondicionálási protokollok alkalmazása hiperlipidémiás kardiomiocitákon. Viabilitás és oxidatív stressz méréssel következtetünk az endogén protektív folyamatok hatásosságára.
A hiperlipidémia kezelésében alkalmazott gyógyszerek közül a sztatin hatócsoport alkalmazása tervezett az endogén kardioprotektív mechanizmusokkal kombináltan.
In vitro, felnőtt izolált (és/vagy neonatális) kardiomiocita tenyészetek esetén diabetes mellitust kísérő körülmények szimulásásának beállítása. Más megközelítéssel, a cukorbetegség elérhető állatmodelljeiből (pl.:streptozotocin indukált diabetes), izolált felnőtt kardiomiociták tenyésztése, tenyésztési körülményeinek optimalizálása.
Amennyiben sikerült korábbi évben az endogén kardioprotekció hatásosságát bizonyítani IPS és kardioszféra eredetű kardiomiocitákon, a fenn említett hiperlipidémiás és hiperglikémiás szimulációk beállítása. Ezután a komorbiditási faktorok jelenlétében az endogén kardiocitoprotektív hatásosságának vizsgálata.
Közvetlen elméleti jelentőség:
1. Az izolált felnőtt kardiomiociták vizsgálata felvilágosítást nyújt a differenciált szívizomsejtek iszkémiás pre- és posztkondicionálásra adott válaszáról. A kardiomiocita irányba differenciáltatott indukált pluripotens őssejtek (iPS) és a kardioszférákból differenciáltatott szívizomsejtek a miokardiális infarktus sejt transzplantációs terápiájában a legígéretesebb sejttípusok. Iszkémiás toleranciájuk és az endogén kardioprotekcióra adott válaszuk azonban teljesen feltérképezetlen, ezért ennek költséghatékony in vitro vizsgálata úttörő jelentőségű.
2. Fenti kísérletes modell, a különböző gyógyszerekkel végezhető kardioprotektív mechanizmusok hatásának tesztelését gyorsan, nagy elemszámmal és költséghatékonyan teheti lehetővé standardizált körülmények között.
3. Megismerhetjük, hogy ismert endogén kardioprotektív mechanizusok hatása hogyan változik meg hiperlipidémiát és diabetes mellitust szimuláló in vitro környezetben. Ez egyrészt a későbbi sejttranszplantációs kísérletek tervezését segíti, valamint a rendszerben tesztelhetőek az iszkémiás szívbetegségek gyógyszeres kezelésében alkalmazott molekulák endogén kardioprotekcióra kifejtett hatásai.
Jelen kutatási irányvonal korábbi kutatási támogatása részben saját PD OTKA pályázatból és konzorciális pályázati forrásból (Jedlik ES2 heart) valósult meg. Tervezett kutatásaink forrásaként elnyert NVKP_16 konzorciális pályázatot említem meg, mely keretében szorosan együttműködünk K+F kutatásfejlesztési vállalkozásokkal (Pharmahungary 2000), valamint K-típusú OTKA pályázat beadása is tervben van. Munkánkat több nemzetközi együttműködés is segíti (Szlovákia, Olaszország, Németország).
Referenciák:
Gorbe A, Giricz Z, Szunyog A, Csont T, Burley DS, Baxter GF, Ferdinandy P Role of cGMP-PKG signaling in the protection of neonatal rat cardiac myocytes subjected to simulated ischemia/reoxygenation BASIC RESEARCH IN CARDIOLOGY 105:(5) pp. 643-650. (2010)
Gorbe A, Varga ZV, Kupai K, Bencsik P, Kocsis GF, Csont T, Boengler K, Schulz R, Ferdinandy P Cholesterol diet leads to attenuation of ischemic preconditioning-induced cardiac protection: the role of connexin 43 AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-HEART AND CIRCULATORY PHYSIOLOGY 300:(5) pp. H1907-H1913. (2011)
A Görbe, ZV. Varga, J. Paloczi, S. Rungarunlert, N. Klincumhom, MK. Pirity, R. Madonna, T. Eschenhagen, A. Dinnyés, T. Csont, P. Ferdinandy Cytoprotection by the NO-donor SNAP against ischemia/reoxygenation injury in mouse embryonic stem cell-derived cardiomyocytes MOLECULAR BIOTECHNOLOGY 56:(3) pp. 258-264. (2014)
Gorbe A, Eder A, Varga ZV, Paloczi J, Hansen A, Ferdinandy P, Eschenhagen T Protection by the NO-Donor SNAP and BNP against Hypoxia/Reoxygenation in Rat Engineered Heart Tissue PLOS ONE 10:(7) Paper e0132186. 14 p. (2015)
Pálóczi J, Varga ZV, Apáti Á, Szebényi K, Sarkadi B, Madonna R, De Caterina R, Csont T, Eschenhagen T, Ferdinandy P, Görbe A.Exogenous Nitric Oxide Protects Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiomyocytes against Ischemia/Reperfusion Injury. Oxid Med Cell Longev. 2016:4298945. (2016)
Andreadou I, Iliodromitis EK, Lazou A, Görbe A, Giricz Z, Schulz R, Ferdinandy P. Effect of hypercholesterolemia on myocardial function, ischemia-reperfusion injury and cardioprotection by preconditioning, postconditioning and remote conditioning. Br J Pharmacol. 2017 Jan 6.
Number of students who can be accepted: 2
Deadline for application: 2017-10-30
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Login
