Az apikális anion transzporterek/csatornák szerepe a pancreas duktális sejtek szekréciójában = The role of apical anion transporters/channels in secretion by pancreatic duct cells

Kutatásaink során összességében fontos élettani és kórélettani információkat szereztünk a cisztás fibrózis transzmembrán konduktancia regulátor (CFTR), az SCL26A6 (PAT-1 – putatív anion transzporter 1) és a Na+/H+ cserélő regulátor faktor 1 (NHERF-1) hasnyálmirigy duktális epitél sejtek bikarbonát és folyadék szekréciójában betöltött szerepéről egér pankreászban. A CFTR, PAT-1 és NHERF-1 csökkent expressziója a pankreász vezetéksejtek bikarbonát- és folyadék szekréciójának a csökkenéséhez vezet. A NHERF-1 központi szerepet játszik a CFTR apikális membránba való kijutásában, és biztosítja a CFTR apikális membránban való lokalizációját. Kimutattuk azt is, hogy a NHERF-1 génkiütött egerekben az akut hasnyálmirigygyulladás (főleg az acinus sejtek károsodása) két modellben (ceruleines és taurokólsavas) is súlyosabb volt a vad-típusú állatokhoz képest. Az in vivo adatok alátámasztják, hogy a pankreász duktális sejteknek fontos szerepük van az akut pankreatitisz patogenezisében. Végső soron eredményeink utat nyithatnak egy új terápiás lehetőség felé (duktális szekréció fokozása) a pankeász gyulladásos megbetegedéseinek kezelésében, amik eddig főleg az acinus sejtekre fókuszáltak. | Overall, the project provided important information on the roles of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), putative anion transporter 1 (PAT-1) and Na+/H+ exchanger regulatory factor-1 (NHERF-1) in the pancreatic ductal bicarbonate and fluid secretion in mice. NHERF-1 plays a critical role in regulating the apical trafficking/retention of CFTR in mouse pancreatic duct cells. The decrease in CFTR, PAT-1 and NHERF-1 expression resulted in greatly reduced pancreatic ductal secretion. Moreover, NHERF-1 expression also influenced the development of acute necrotizing pancreatitis. In fact, acute pancreatitis severity (especially acinar necrosis) was higher in NHERF-1 knock-out vs. wild-type mice. Importantly, we provide in vivo data that suggest the involvement of pancreatic ducts in the pathogenesis of acute pancreatitis. The results obtained from this study may eventually open up new therapeutic possibilities (targeting ductal secretion) in the treatment of pancreatic inflammation which have mainly focused on acinar cells

Blood–Brain Barrier Dysfunction in L-Ornithine Induced Acute Pancreatitis in Rats and the Direct Effect of L-Ornithine on Cultured Brain Endothelial Cells

BACKGROUND: In severe acute pancreatitis (AP) the CNS is affected manifesting in neurological symptoms. Earlier research from our laboratory showed blood–brain barrier (BBB) permeability elevation in a taurocholate-induced AP model. Here we aimed to further explore BBB changes in AP using a different, non-invasive in vivo model induced by l-ornithine. Our goal was also to identify whether l-ornithine, a cationic amino acid, has a direct effect on brain endothelial cells in vitro contributing to the observed BBB changes. METHODS: AP was induced in rats by the intraperitoneal administration of l-ornithine-HCl. Vessel permeability and the gene expression of the primary transporter of l-ornithine, cationic amino acid transporter-1 (Cat-1) in the brain cortex, pancreas, liver and lung were determined. Ultrastructural changes were followed by transmission electron microscopy. The direct effect of l-ornithine was tested on primary rat brain endothelial cells and a triple co-culture model of the BBB. Viability and barrier integrity, including permeability and TEER, nitrogen monoxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) production and NF-κB translocation were measured. Fluorescent staining for claudin-5, occludin, ZO-1, β-catenin, cell adhesion molecules Icam-1 and Vcam-1 and mitochondria was performed. Cell surface charge was measured by laser Doppler velocimetry. RESULTS: In the l-ornithine-induced AP model vessel permeability for fluorescein and Cat-1 expression levels were elevated in the brain cortex and pancreas. On the ultrastructural level surface glycocalyx and mitochondrial damage, tight junction and basal membrane alterations, and glial edema were observed. l-ornithine decreased cell impedance and elevated the BBB model permeability in vitro. Discontinuity in the surface glycocalyx labeling and immunostaining of junctional proteins, cytoplasmic redistribution of ZO-1 and β-catenin, and elevation of Vcam-1 expression were measured. ROS production was increased and mitochondrial network was damaged without NF-κB, NO production or mitochondrial membrane potential alterations. Similar ultrastructural changes were seen in l-ornithine treated brain endothelial cells as in vivo. The basal negative zeta potential of brain endothelial cells became more positive after l-ornithine treatment. CONCLUSION: We demonstrated BBB damage in the l-ornithine-induced rat AP model suggesting a general, AP model independent effect. l-ornithine induced oxidative stress, decreased barrier integrity and altered BBB morphology in a culture BBB model. These data suggest a direct effect of the cationic l-ornithine on brain endothelium. Endothelial surface glycocalyx injury was revealed both in vivo and in vitro, as an additional novel component of the BBB-related pathological changes in AP. SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1186/s12987-022-00308-0

A kísérletes akut pancreatitismodellek klinikai relevanciája = The clinical relevance of experimental acute pancreatitis models

Az akut pancreatitis klinikai diagnosztikájának és kezelésének mai gyakorlata több évtizedes kísérletes és humán vizsgálatok eredményeként alakult ki. Az elmúlt évtizedekben számos állatkísérletes pancreatitismodellt dolgoztak ki, amelyek lehetőséget adtak a betegség etiopatogenezisének tanulmányozására, a gyulladásos folyamatok helyi és távoli szövődményeinek vizsgálatára és az esetleges terápiás hatású vegyületek, gyógyszerek előzetes tesztelésére. A heveny hasnyálmirigy-gyulladás patomechanizmusának számos aspektusa, így mindenekelőtt a betegség korai fázisának tanulmányozása kizárólag állatkísérletes vizsgálatokkal lehetséges. Az utóbbi években a molekuláris genetikai módszerek lehetővé tették azt is, hogy kísérletes körülmények között a gyulladásos folyamatokban részt vevő mediátorok géntechnológiai módosításával kiiktassuk vagy éppen felerősítsük azok hatásait. Nem kétséges ugyanakkor, hogy az experimentális pancreatitismodellekben kapott eredmények csak korlátozott mértékben tükrözik a humán pancreatitis során történteket. Ennek ellenére jelenleg úgy tűnik, hogy a klinikai pankreatológia fejlődésében nem nélkülözhetjük az állatkísérletes vizsgálatok során nyerhető tudományos eredményeket. | The clinical diagnostics and therapeutic standards applied in the routine management of human acute pancreatitis are based on the results of animal experiments and human studies performed in the past several decades. During this time period, a number of experimental acute pancreatitis models have been developed, which allowed us to study the etiopathogenesis of acute pancreatitis, analyzing the local and remote complications of the inflammatory processes and also the preclinical testing of potentially effective drugs and agents. Only animal models are suitable to examine the very early phase of the pathogenetic processes in acute pancreatitis. In recent years, the progress in molecular genetic methods allowed us to create genetically engineered animal models to clarify the role of different mediators in the pathogenetic process. There is no doubt that the results gained from experimental animal studies are of limited value concerning human pancreatitis. Nevertheless, experimental studies seem to be indispensable in the progress of management of human pancreatic disorders