|
|
 |
|
| Témakiírás |
| |
A kutatási téma leírása:
A KUTATÓMUNKA TERVE
1. Bevezetés: A kardiovaszkuláris megbetegedések világszerte vezető halálok között szerepelnek. Leggyakoribb megjelenési formái közé tartozik a szívelégtelenség is, amely a szív elégtelen pumpafunkciója és általa okozott tünetekkel jellemezhető. Klinikailag két markánsan elkülönülő formában jelentkezhet a betegség: csökkent ejekciós frakcióval (HFrEF) vagy megtartott ejekciós frakcióval (HFpEF). A szívelégtelenségben szenvedő betegek közel felénél HFpEF jelentkezik, azaz az ejekciós frakció megtartott. Ezek a betegek általában idősek és gyakran több társbetegségben szenvednek (pl.: diabétesz, elhízás). Sok esetben a betegek nem reagálnak jól a HFrEF kezelése során használt gyógyszerekre (digitálisz, ACE gátló).A szívelégtelenség mindkét formájának prognózisa a modern terápiás eszközök és gyógyszerek mellett is igen rossz, a betegek mintegy fele a diagnózist követő 5 éven belül meghal. A betegség kezelése ezen túlmenően igen nagy terhet ró az egészségügyi rendszerekre.
A szívelégtelenség kialakulása során a szívizomzat struktúrája és funkcionalitása károsodik. Ennek oka igen változatos lehet; leggyakrabban iszkémiás szívbetegségek, örökletes és sporadikus kardiomiopátiák, toxikus ártalmak, lezajlott vírusinfekciók vagy kemoterápiás szerek mellékhatásaként alakul ki. HFpEF kialakulásának molekuláris mechanizmusa kevéssé ismert. Feltételezhető, hogy a kardiális diszfunkcióhoz hozzájárulhat egy szisztémás gyulladásos állapot, azonban ennek oki szerepe még nem bizonyított. Jelenlegi ismereteinket tovább korlátozza ezen komplex betegség állatkísérletes modellezésének nehézsége. Az eltérő etiológia ellenére a szívelégtelenség különböző formáinak progressziójaban fontos szerepet játszanak mind celluláris mind pedig humorális gyulladásos folyamatok, gyulladáskeltő citokinek, így az IL-1β, IL-18 vagy a TNF-α, melyek jelentősen fokozzák a szívizomzat károsodását [1, 2].
A proinflammatorikus citokinek egy jelentős forrása lehet az ún. inflammaszómák aktivációja. Az inflammaszómák olyan szenzor és adapter fehérjékből álló komplexek, melyek elősegítik az említett citokinek érését és aktiválódását [3]. Az inflammaszómákat először a patogének okozta infekciók kapcsán azonosították, azonban az elmúlt években világossá vált, hogy számos nem fertőzéses eredetű gyulladásban, például autoimmun betegségek, ateroszklerózis, diabétesz, malignus tumorok és kardiovaszkuláris megbetegedések patomechanizmusában is szerepet játszhatnak.
Az irodalomban található már arra vonatkozó adat, hogy az NLRP3 inflammaszóma aktivációja hozzájárul az iszkémiás szívbetegség és szívelégtelenség kialakulásához, és ezen aktiváció gátlása akár terápiás cél lehet [4, 5]. Azonban egyelőre nincs információ az NLRP3-független inflammaszóma aktivációs útvonalak érintettségéről dilatatív, iszkémiás és hipertrófiás kardiomiopátia okozta szívelégtelenségben, valamint általában hiányoznak a közvetlen humán mintákon gyűjtött tapasztalatok.
Annak ellenére, hogy jól ismert az összefüggés a gyulladás és a fibrózis kialakulása között, a neutrophil granulociták, mint fontos celluláris gyulladásos sejtek szerepe a szívizom fibrotikus átalakulásában kevéssé ismert. A neutrofilek aktiválódásuk során reaktív oxigén intermediereket termelnek (ROS), amely összefüggésbe hozható a fibroblasztok aktivációjával [6]. Ezen túlmenően, a ROS-termelés neutrofil extracelluláris csapdák (NET) képződését (NETózis) indukálja. A NETózis a sejthalál egy nemrégiben leírt védekező formája, mely során az aktivált neutrofilek magi DNS-ükből egy extracelluláris hálót képeznek, melyet antimikrobiális peptidek borítanak be, így alkotva egy fizikai csapdát a patogének számára, és megölve az abban fennakadó kórokozókat [7]. Ez a folyamat nagyban függ a peptidil arginin deimináz 4 (PAD4) enzim aktivitásától, amely hiszton fehérjék specifikus arginin láncait képes citrullinálni, segítve ezzel a kromatin dekondenzálódását és a NET kialakulását. Ismert, hogy NETózis létrejöhet pathogének jelenléte nélkül is, például iszkémia/reperfúzió [8] vagy autoimmun folyamatok [9] során. A NET komponensek károsan befolyásolják a szöveti homeosztázis helyreállását, gyulladásos és pro-thrombotikus folyamatok kiváltásával. Azonban a NETózis szerepe az infarktust követő krónikus szívelégtelenség (HFrEF) kialakulása során, valamint a NET komponensek szerepe a metabolikus szindrómához társuló funkcionális szívizom károsodásban (HFpEF) nem ismert.
2. Célkitűzés: Kutatásunk céljául tűztük ki megvizsgálni az inflammaszóma aktivációt valamint a neutrofil extracelluláris csapdák kilalakulását szívelégtelenség állatmodelljeiben valamint humán mintákon, vizsgálva különböző patofiziológiai hátterrű vagy eltérő etiológiájú kisérleti és humán mintákon a legrelevánsabb inflammaszóma családok szerepét.
3. Kutatási terv feladat- és ütemterv: Az első fázisban az inflammaszóma aktivációt Western blot módszerrel vizsgáljuk bal kamrából származó szívizomszövet mintákon. A Western blot kísérletek során a legfontosabb inflammaszóma útvonalak, beleértve az NLRP3, NLRC4, NALP1 és AIM2 útvonal komponenseit és végpontjait (IL-1, IL-18 és caspase-1) detektáljuk, majd szemikvantitatív módon értékeljük. A vizsgálatokat egészséges kontroll, dilatatív, iszkémiás és hipertrófiás kardiomiopátia valamint egyéb rendellenességek talaján kialakuló szívelégtelenségben szenvedő betegekből származó mintákon is elvégezzük, ezzel lehetővé téve az eltérő etiológiájú szívelégtelenségek közötti molekuláris különbségek feltárását.
A második fázisban Western blot eredményeink alátámasztására real-time PCR vizsgálatokat végzünk, hogy megvizsgáljuk az eltérő etiológiájú szívelégtelenségek expressziós mintázatát. További terveink között szerepel a humán szövetmintákhoz tartozó klinikai adatok, beleértve a szívfunkciós paraméterek, a biokémiai tesztek és gyógyszeres kezelések összevetése a kísérleteink eredményeivel (korrelációk vizsgálata).
Ezt követően állatmodellekben és sejtkultúra kísérletekben kívánjuk vizsgálnia mind a neutrofil extracelluláris csapdák mint pedig az inflammaszoma aktiváció oki szerepét a szívizomzat károsodásának hátterében. Sejtkultúra tesztrendszerünkben már piaci forgalomban lévő gyógyszerek immunmoduláns hatását kívánjuk tesztelni, abban a reményben, hogy a krónikus szívelégtelenség kezelésére, mint új indikációra hívhatjuk fel a figyelmet.
4. Összegzés: Korábbi adatok alapján az inflammaszóma aktiváció és a neutrofil extracelluláris csapdák szerepet játszhatnak a szívelégtelenség patomechanizmusában, azonban az irodalomból jelenleg hiányoznak a közvetlenül humán szívszöveten végzett átfogó vizsgálatok. Az sem ismert, hogy a legjobban tanulmányozott NLRP3-inflammaszómán kívül mely mas inflammaszóma útvonalak és mediátoraik vehetnek reszt a szívelégtelenség kialakulásában. Vizsgálataink evidenciát szolgáltathatnak arra nézve, hogy a különböző etiológiájú szívelégtelenségekben létrejövő gyulladás eltérő molekuláris patomechanizmussal rendelkezik, amely a célzott gyógyszerfejlesztés alapja lehet.
5. Fontosabb irodalomjegyzék:
[1.] Gullestad, L., et al., Inflammatory cytokines in heart failure: mediators and markers. Cardiology, 2012. 122(1): p. 23-35.
[2.] Ferdinandy, P., et al., Peroxynitrite is a major contributor to cytokine-induced myocardial contractile failure. Circ Res, 2000. 87(3): p. 241-7.
[3.] Martinon, F., K. Burns, and J. Tschopp, The inflammasome: a molecular platform triggering activation of inflammatory caspases and processing of proIL-beta. Mol Cell, 2002. 10(2): p. 417-26.
[4.] Kawaguchi, M., et al., Inflammasome activation of cardiac fibroblasts is essential for myocardial ischemia/reperfusion injury. Circulation, 2011. 123(6): p. 594-604.
[5.] Butts, B., et al., The Importance of NLRP3 Inflammasome in Heart Failure. J Card Fail, 2015. 21(7): p. 586-93.
[6] Liu RM, Desai LP. Reciprocal regulation of TGF-beta and reactive oxygen species: A perverse cycle for fibrosis. Redox biology. 2015;6:565-77.
[7] Remijsen Q, Vanden Berghe T, Wirawan E, Asselbergh B, Parthoens E, De Rycke R, et al. Neutrophil extracellular trap cell death requires both autophagy and superoxide generation. Cell research. 2011;21:290-304.
[8] Ge L, Zhou X, Ji WJ, Lu RY, Zhang Y, Zhang YD, et al. Neutrophil extracellular traps in ischemia-reperfusion injury-induced myocardial no-reflow: therapeutic potential of DNase-based reperfusion strategy. American journal of physiology Heart and circulatory physiology. 2015;308:H500-9.
[9] Lood C, Blanco LP, Purmalek MM, Carmona-Rivera C, De Ravin SS, Smith CK, et al. Neutrophil extracellular traps enriched in oxidized mitochondrial DNA are interferogenic and contribute to lupus-like disease. Nature medicine. 2016;22:146-53.
Jelentkezési határidő: 2021-02-20 |
|
|
|
|
|
|
|
Bejelentkezés
