témavezető: Lotz Gábor
helyszín (magyar oldal): Semmelweis Egyetem II. Patológiai Intézet helyszín rövidítés: SE
A kutatási téma leírása:
A májsejtek metabolizmusában kitüntetett jelentősége van az endoplazmás retikulum (ER) fehérjeszintézisének illetve a microsomalis oxidáló rendszerben játszódó méregtelenítő folyamatoknak, így a májkárosító tényezők ezen rendszerekre is nagymértékben hatnak.
Az endoplazmás retikulum újabb kutatási eredmények szerint központi szerepet játszik az exogén, illetve endogén stressz érzékelésében, és az arra adott válaszban. Számos hatás kiválthatja és befolyásolhatja a szekréciós fehérjéknek az ER lumenében történő poszttranszlációs módosítását, illetve foldingját (pl. kalcium mobilizáció, glikoziláció gátlás, redox hatások, hipoxia, kóros szerkezetű, illetve idegen fehérjék szintézise). E hatások a fehérjék intraluminális retenciója révén jelpályákat aktiválnak az ER és a sejtmag között. Válaszként egyrészt csökken a sejt transzlációs kapacitása, másrészt indukálódnak a poszttranszlációs reakciókat és a foldingot katalizáló fehérjék, valamint további jelpályák működése is módosulhat. Amennyiben a válaszreakció elégtelen a stressz megoldására, a sejtben aktiválódik az apoptózis. A folyamat számos részjelensége még nem ismert. A fenti mechanizmus számos gyakori kórkép oki tényezője vagy következménye. Az ER stressz szerepet játszik neurodegeneratív betegségek, xenobiotikumok által kiváltott májkárosodások, vírusfertőzések, diabetes mellitus stb. patomechanizmusában. Bár a folyamat igen fontos a stresszhez való adaptációban, gyakran az ER stressz uralkodóvá válik, és egyenesen súlyosbíthatja az alapbetegséget. Ennél fogva az ER stressz farmakológiai befolyásolása fontos terápiás célpont lehet. Jelenleg nem ismerünk olyan vegyületeket, melyek terápiás hatásukat bizonyíthatóan az ER stressz befolyásolásán keresztül fejtik ki.
Számos májkárosító ágenst ismerünk, azonban a humán májbetegségek modellezése mégsem megoldott feladat. Klinikai jelentőségű az acetaminofen (AAP) által kiváltott májkárosodás. Az AAP a leggyakrabban használt lázcsillapító jelenleg, valamint számos, - több betegség terápiájában krónikusan is adott - fájdalomcsillapító alapvegyülete. Májkárosító hatása jól ismert, valamint az AAP mérgezés gyógyítása is klinikai probléma. Krónikus szedése alkalmas olyan májkárosodás előidézésére, aminek létrejöttében az intracelluláris redox egyensúly megbomlása meghatározó. A májlebenykében a pericentralis régió a legrosszabban oxigenizált zóna, így leginkább itt adott a biokémiai környezet az intracelluláris redox egyensúly megbomlásához, ami magyarázhatja, az AAP által kiváltott károsodások centrolobuláris lokalizációját. Ismert, hogy az AAP a microsomalis ethanol-oxidáló rendszerben metabolizálódik az alkohol-indukált cytochrom P 450 2E1 (CYP2E1) által (ez a biokémiai alapja az AAP és az ethanol interferenciájának is). Ezen rendszer AAP általi prolongált indukciója az itt feldolgozásra kerülő számos egyéb vegyület metabolizmusát is fokozva szintén befolyásolhatja az intracelluláris folyamatokat, és így az endoplazmatikus retikulum zavarához, végső soron pedig az ER stressz jelátviteli útvonalak aktivációjához vezetve. Ennek jó példája éppen az ethanollal való synergizmus.
Magyarországon a máj krónikus károsodását okozó egyik leggyakoribb ágens az alkohol. Újabb adatok alapján nyilvánvalóvá vált, hogy az alkohol májkárosító hatásában az ER stressz is szerepet játszhat. Jól ismert, hogy az alkohol-fogyasztás hatására a májsejtekben ún. Mallory-testek keletkeznek, melyek abnormális, összecsapzódott és részben ubiquitinált cytokeratin filamentumokat, hősokk-fehérjéket (HSP 70és 25), valamint az ubiquitin-függő proteosomalis degradációban is szerepet játszó p62 fehérjét tartalmazó sequestosomák. Ezen képletek az alkohol hatására keletkező toxikus metabolitok és felboruló redox-egyensúly következtében létrejött „misfolded” cytokeratin aggregátumok, melyeket a sejt a chaperon aktivitású HSP 70 segítségével térszerkezetükben helyreállítani, más részüket viszont az ubiquitinációval a proteosomalis degradáció számára elérhetővé próbált volna tenni. A krónikus károsító hatás miatt folyamatosan keletkező, nagymennyiségű, abnormális térszerkezetű fehérje azonban kimeríti a sejt előbb említett kompenzációs mechanizmusait, így nagymennyiségű kóros fehérje halmozódik fel, amely az ER-stressz kiváltásának egyik elindítója. Ugyanakkor szintén ismert, hogy az alkohol sejtkárosító hatásainak létrejöttében a sejtek oxigenizációja is meghatározó jelentőségű lehet, különösen annak fényében, hogy a hypoxia maga is ER-stresszt indukálhat. Az alkohol az AAP-hez hasonlóan a májlebenyke legrosszabb oxigén-ellátottságú pericentrális régiójában okozza kezdetben a legnyilvánvalóbb elváltozásokat (perivenuláris zsíros degeneráció, nekrózis és fibrózis), amely részben azzal függhet össze, hogy az oxigén-hiány felerősíti az ethanol-metabolizmus hatására a sejt redox-állapotában bekövetkező eltolódást. Másfelől az alkoholt metabolizáló CYP2E1 is perivenulárisan mutatja a legnagyobb indukálhatóságot ethanol hatására.
Az idült májkárosodások egy másik jelentős oka a krónikus vírushepatitis, melynek a hepatitis C vírus (HCV) által okozott formája napjaink egyik legintenzívebben kutatott hepatológiai témája, ezen belül többek között az ER stressz és a HCV kapcsolata is mindinkább ismertté válik.
A HCV-replikációban fontos szerepet játszanak a vírusfehérjék között kialakuló kapcsolatok, és ebből a szempontból az E1/E2 interakció a virális morfogenezis szempontjából kritikus lépésnek tűnik. Az E1 és E2 folding, valamint kapcsolódásuk az ER-ben játszódik le, a chaperon aktivitású calnexin kezdeti segítségével. Ezen folyamatok megfelelő egyensúlya létfontosságú a virion formálódása szempontjából, azonban egyes vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy a virális transzláció során keletkező HCV E1/E2 glycoproteinek többsége misfolded aggregátumok formájában található. Ez, valamint maga a vírus-replikáció, illetve a virális nukleoprotein-komplexek kapcsolódása az ER membránhoz ER stresszt váltanak ki, amely beindíthatná a sejthalál mechanizmusait. Azonban a HCV az ER stressz jelátviteli útjait úgy képes befolyásolni, hogy a sejthalál megakadályozásával biztosítja a saját túlélését. Ez két eltérő ER stressz válasz-mechanizmus révén valósul meg, mégpedig az EOR (endoplasmic reticulum overload response – ER túltöltési válasz) út és az UPR (unfolding protein response – hiányosan „összehajtogatódott” fehérjék felszaporodására adott válasz) út triggerelésével. Mindkét ER-stressz válasz-mechanizmus aktivációja végső soron antiapoptotikus hatású, és így a HCV perzisztálását, valamint potenciálisan a sejt malignus transzformációját segítheti elő.
Célkitűzések:
1. A p62 expresszió mRNS és fehérjeszintű vizsgálata AAP okozta kísérletes májkárosodás, valamint humán alkoholos és nem-alkoholos steatohepatitis (ASH/NASH) és hepatitis C esetén.
2. A protein folding mechanizmusában szerepet játszó fehérjék (calnexin, calreticulin, HSP27, GRP78, GRP94, ATF6, XBP1, stb.) vizsgálata mRNS és fehérjeszintű expressziós módszerekkel krónikus hepatitis C-ben, ASH/NASH-ban illetve AAP okozta kísérletes májkárosodásban.
3. Az ER-stressz és egyes sejtfelszíni adhéziós molekulák (claudinok) expressziója összefüggésének vizsgálata humán mintákon illetve in vitro és in vivo kísérleti rendszerekben.
Vizsgálati anyag: a) Hepatitis C illetve ASH/NASH esetén diagnosztikus céllal eltávolított humán biopsziás minták illetve explantált májak b) AAP kezelt Wistar patkányok májmintái
Módszerek: real-time RT-PCR (mRNS expresszió), Western blot, chromogénes és fluorescens immunhistochemia (fehérje expresszió), confocalis laser mikroszkópia
A kutatások várható eredményei:
Várakozásunk szerint pontosabb képet kapunk az ER-stressz szerepéről krónikus virális illetve toxikus májkárosodások esetében és igazoljuk, hogy az ER stressz pathogenetikai hatásában az ER chaperonok telítettsége (chaperon overload) fontos szerepet játszik. Ezen ismeretek birtokában új, az ER-stressz befolyásolásán keresztül ható citoprotektív vegyületek fejlesztése és tesztelése is lehetővé válhat.
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2018-03-31
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).
Bejelentkezés
