Protein kináz C és kalcineurin jelátviteli pályák szerepe a kondrogenézisben = The Role of Protein Kinase C and Calcineurin Signalling Pathways in Chondrogenesis

Az egyik legáltalánosabban elterjedt in vitro porcdifferenciációs modell a négy napos csirkeembriók végtagtelepeiből izolált, chondroprogenitor mesenchymalis sejtekből álló primer high density sejttenyészet (HD). Kimutattuk, hogy a HD-kultúrákban karakterisztikus Ca2+-koncentráció-változások detektálhatók a differenciálódással párhuzamosan, ami nélkülözhetetlen a porcképződésben. A chondrogenikus sejtek ATP-t szekretálnak és a HD sejttenyészethez adott ATP Ca2+-tranzienseket vált ki. Igazoltuk a P2X4 ionotrop purinerg jelátviteli folyamatok jelentőségét az ATP-függő Ca2+-tranziensekben. A protein kináz C izoenzimei közül elsősorban a PKCdelta játszik szerepet a HD sejtek differenciációjában. A PKCdelta aktivitásának specifikus gátlásával, vagy géncsendesítésével kimutattuk, hogy az enzim a Sox9 és ERK1/2 foszforilációjával járul hozzá a porcképződés fokozásához. Igazoltuk, hogy az oxidatív stressz fokozza a HD-kultúrák sejtjeiben a poli(ADP-ribozil)áció metabolizmust, ami végső soron a porcképződés csökkenéséhez vezet. Adataink arra is utalnak, hogy a poli(ADP-ribóz) glikohidroláz (PARG) súlyos oxidatív károsodás esetén a nekrotikus sejthalált apoptótikus irányba tereli, habár, gyenge DNS károsodás esetén fokozza a sejtek apoptózissal szembeni érzékenységét. Eredményeink felvetik a PARP-1 és PARG célpontok jelentőségét a chondrogenikus sejtek extracelluláris mátrix képződésében. | High-density cell culture (HDC) established from chondrogenic mesenchymal cells isolated from limb buds of 4-day old chicken embryos is a well-known model of in vitro cartilage differentiation. We have demonstrated that elevation of free cytosolic Ca-concentration at the time of differentiation of chondroblasts was mainly due to a Ca-influx and it was indispensable to cartilage formation in HDC. We also reported that chondrogenic cells secreted ATP and administration of ATP to the culture medium evoked Ca-transients. As a consequence we suggest a role of ionotropic purinergic signalling of P2X4 in the generation of ATP-dependent Ca-transients. Several isoenzymes of protein kinase C (PKC) play a role in the differentiation of HDC, especially PKCdelta. The inhibition of PKCdelta activity and gene silencing demonstrated that this enzyme is crucial in the stimulation of chondrogenesis via influencing Sox9 and ERK1/2 phosphorylation. We also demonstrated that oxidative stress stimulated poly(ADP-ribose) metabolism and inhibited extracellular matrix production of HDC in a poly(ADP-ribose) polymerase- dependent manner. Our data indicates that poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG) is a survival factor at excessive oxidative damage by driving necrotic cell death to apoptotic pathway. Our findings may have implications for potential therapeutic approaches aimed at restoring the matrix production capacity of chondrogenic cells

Az intracelluláris jelátvitel szerepe a sejtproliferáció és differenciálódás szabályozásában = Role of intracellular signal transduction in the regulation of cellular proliferation and differentiation

Kísérleteinkben az egyik központi intracelluláris jelátviteli molekulacsalád, a protein kináz C (PKC) rendszer izoenzimjeinek a sejtnövekedés, valamint a kapcsolódó biológiai folyamatok szabályozásában betöltött szerepét vizsgáltuk. Humán és emlős vázizomsejteket, valamint a humán bőrből és a bőrfüggelékekből származó különféle sejttípusokat (pl. keratinocyták, sebocyták, szőrtüsző) vizsgálva megállapítottuk, hogy a sejtek jellegzetes és az adott sejttípus proliferációs és differenciátsági állapotától függő PKC izoenzimmintázattal rendelkeznek. Kombinált farmakológiai, sejtélettani, valamint molekuláris biológiai megközelítést alkalmazva kimutattuk azt is, hogy a különféle PKC izoformák specifikus, egymással gyakran ellentétes, ugyanakkor az adott sejt típusától igen jelentős mértékben függő módon képesek az in vitro és in vivo sejtproliferáció, a differenciálódás, a tumorgenezis, a mediátortermelés, valamint a receptor-mediált jelátvitel folyamatainak szabályozására. | In our experiments, we have investigated the involvement of one of key intracellular signaling molecule family, i.e. the isoenzymes of the protein kinase C (PKC) system, in the regulation of cellular growth and related biological processes. On human and mammalian skeletal muscle cells as well as on various cell types derived from the human skin and its appendages (e.g. keratinocytes, sebocytes, hair follicles) we have shown that the cells possess characteristic PKC isoform patterns which strongly depend on the actual proliferation and differentiation status on the given cell type. Using combined techniques of pharmacology, cellular physiology, and molecular biology we have furthermore presented that the different PKC isoenzymes play specific yet differential, often antagonistic, and cell type-dependent roles in the regulation of in vitro and in vivo cellular proliferation, differentiation, tumorigenesis, mediator production, and receptor-coupled cellular signaling mechanisms

The endocannabinoid 2-AG controls skeletal muscle cell differentiation via CB1 receptor-dependent inhibition of Kv7 channels.

Little is known of the involvement of endocannabinoids and cannabinoid receptors in skeletal muscle cell differentiation. We report that, due to changes in the expression of genes involved in its metabolism, the levels of the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol (2-AG) are decreased both during myotube formation in vitro from murine C2C12 myoblasts and during mouse muscle growth in vivo. The endocannabinoid, as well as the CB1 agonist arachidonoyl-2-chloroethylamide, prevent myotube formation in a manner antagonized by CB1 knockdown and by CB1 antagonists, which, per se, instead stimulate differentiation. Importantly, 2-AG also inhibits differentiation of primary human satellite cells. Muscle fascicles from CB1 knockout embryos contain more muscle fibers, and postnatal mice show muscle fibers of an increased diameter relative to wild-type littermates. Inhibition of Kv7.4 channel activity, which plays a permissive role in myogenesis and depends on phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2), underlies the effects of 2-AG. We find that CB1 stimulation reduces both total and Kv7.4-bound PIP2 levels in C2C12 cells and inhibits Kv7.4 currents in transfected CHO cells. We suggest that 2-AG is an endogenous repressor of myoblast differentiation via CB1-mediated inhibition of Kv7.4 channels

Az endocannabinoid rendszer szerepe és szabályozása a humán faggyúmirigyben = Role and regulation of the endocannabinoid system in the human sebaceous gland

Nagymértékben fókuszált, alapkutatási projektünkben – melyet egy szakértő, multidiszciplináris kutatói team nemzetközi kollaboráció keretében valósított meg – szisztematikusan és mechanisztikusan térképeztük fel az endokannabinoid rendszer (ECS) szerepét a humán faggyúmirigy biológiai folyamatainak szabályozásában. Humán tenyésztett sebocytákat, valamint humán bőrmintákat felhasználva kimutattuk, hogy az ECS elemei funkcionális formában fejeződnek ki a faggyúmirigyben. Emellett egy növényi nem pszichoaktív fitokannabinoidról, a Cannabidiolról bebizonyítottuk, hogy nagy hatékonyságú univerzális szebosztatikus ágensként működik, hiszen meggátolta számos mediátor faggyútermelést fokozó hatását. Megállapítottuk továbbá, hogy az ECS részt vehet bizonyos hormonok (pl. tesztoszteron) lipogén hatásainak kifejlődésében. Végezetül kimutattuk azt is, hogy az ECS egyes elemeinek kifejeződése jelentősen módosult acne vulgarisban szenvedők bőrmintáiban. Mindezen adatok arra utalnak, hogy az ECS meghatározó szereppel bír a humán faggyúmirigy folyamatainak szabályozásában fiziológiás és kóros körülmények között egyaránt. | In our highly focused, basic research project performed by an expert, multidisciplinary, international research team, we have systematically and mechanistically investigated the role and regulation of the endocannabinoid system (ECS) in the biology of the human sebaceous gland. Using cultured human sebocytes as well as human skin samples, we have found that the elements of the ECS are functionally expressed in the human sebaceous gland. Moreover, we have identified Cannabidiol, a non-psychoactive phytocannabinoid, as a highly efficient, universal sebostatic agent which inhibits the lipid synthesis-promoting actions of various mediators. In addition, we have shown that the ECS may act as a mediator of the lipogenic actions of certain hormones such as e.g. testosterone. Finally, we have found that the expression of members of the ECS is markedly altered in samples obtained from patients with acne vulgaris. These data suggest that the ECS plays a key role in the regulation of human sebaceous functions under physiological and pathological conditions

Cannabidiol exerts sebostatic and antiinflammatory effects on human sebocytes.

The endocannabinoid system (ECS) regulates multiple physiological processes, including cutaneous cell growth and differentiation. Here, we explored the effects of the major nonpsychotropic phytocannabinoid of Cannabis sativa, (-)-cannabidiol (CBD), on human sebaceous gland function and determined that CBD behaves as a highly effective sebostatic agent. Administration of CBD to cultured human sebocytes and human skin organ culture inhibited the lipogenic actions of various compounds, including arachidonic acid and a combination of linoleic acid and testosterone, and suppressed sebocyte proliferation via the activation of transient receptor potential vanilloid-4 (TRPV4) ion channels. Activation of TRPV4 interfered with the prolipogenic ERK1/2 MAPK pathway and resulted in the downregulation of nuclear receptor interacting protein-1 (NRIP1), which influences glucose and lipid metabolism, thereby inhibiting sebocyte lipogenesis. CBD also exerted complex antiinflammatory actions that were coupled to A2a adenosine receptor-dependent upregulation of tribbles homolog 3 (TRIB3) and inhibition of the NF-kappaB signaling. Collectively, our findings suggest that, due to the combined lipostatic, antiproliferative, and antiinflammatory effects, CBD has potential as a promising therapeutic agent for the treatment of acne vulgaris

A vanilloid receptor-1 (TRPV1) szerepe a bőr biológiai folyamatainak szabályozásában fiziológiás és patológiás állapotokban = Role of vanilloid receptor-1 (TRPV1) in regulation of biological processes of skin under physiological and pathological conditions

A pályázat keretében a tranziens receptor potenciál vanilloid-1 (vanilloid receptor-1, TRPV1) szerepét tanulmányoztuk a bőr és a bőrfüggelékek (szőrtüsző, faggyúmirigy) in vitro és in vivo proliferációjának szabályozásában fiziológiás és patológiás körülmények között. Az egymást kiválóan kiegészítő humán és állat modellrendszerekben végzett, kombinált sejtélettani, molekuláris biológiai, valamint képalkotó eljárásokat alkalmazó kísérleteink új celluláris folyamatokat azonosítottak a TRPV1 sejtspecifikus, a bőr különféle sejtjeinek növekedését és túlélését szabályozó szerepére vonatkozóan. Vizsgálataink emellett feltárták a TRPV1-kapcsolt szignalizáció és a bőrben azonosított endokannabinoid rendszer kapcsolatait is. Tudományos eredményeink gyakorlati jelentőséggel is bírnak, hiszen rámutatnak a receptor, valamint a kapcsolódó intracelluláris jelátviteli folyamatok potenciális terápiás célpontként való alkalmazhatóságára az emberi bőr (főként fokozott növekedéssel jellemezhető) betegségeinek kezelésében. | In the frame of the current proposal, we have investigated the role of transient receptor potential vanilloid-1 (vanilloid receptor-1, TRPV1) in the regulation of in vitro and in vivo proliferation of cells of skin and skin appendages under physiological and pathological conditions. Using highly complementing human and animal model systems as well as combined techniques of cellular physiology, molecular biology, and imaging, our experiments have identified novel cellular mechanisms underlying the cell-specific role of TRPV1 in the regulation of growth and survival of various skin cell populations. Moreover, our studies have uncovered the relationships of the TRPV1-coupled signaling and the endocannabinoid systems identified in the skin. Our scientific findings may have clinical implications since they have revealed the potential therapeutic significance of the receptor and the related intracellular signal transduction pathways in management skin disorders characterized by unwanted, highly accelerated growth

Season dependent changes in the expression of Protein Kinase C isoenzymes in a female patient with Systemic Lupus Erythematosus

Europeanwhitewomen .Peripheral bloodmononuclear cells (PBMC) . Protein kinaseC(PKC) . Season dependence . Systemic lupus erythematosus (SLE