Ascorbate-mediated electron transfer in protein thiol oxidation in the endoplasmic reticulum

AbstractAddition of, or gulonolactone oxidase-dependent in situ generation of, ascorbate provoked the oxidation of protein thiols, which was accompanied by ascorbate consumption in liver microsomal vesicles. The maximal rate of protein thiol oxidation was similar upon gulonolactone, ascorbate or dehydroascorbate addition. Cytochrome P450 inhibitors (econazole, proadifen, quercetin) decreased ascorbate consumption and the gulonolactone or ascorbate-stimulated thiol oxidation. The results demonstrate that the ascorbate/dehydroascorbate redox couple plays an important role in electron transfer from protein thiols to oxygen in the hepatic endoplasmic reticulum, even in gulonolactone oxidase deficient species

A depresszió neurokémiai hátterének vizsgálata = Study of the neurochemical background of depression

Kutatási projektünk elsődleges célja az volt, hogy megpróbáljuk felderíteni a depresszió hatterében álló neurokémiai történéseket. Munkánk során megállapítottuk, hogy a jelenleg használt antidepresszánsok a monoamin szintek befolyásolásán kívül egyéb mechanizmusokkal (a nikotinikus acetilkolin receptorok és az NMDA receptorok, valamint a feszültségfüggő Na+-csatornák gátlásán kesresztül) is módosíthatják a központi idegrendszer működését, mely hatások hozzájárulhatnak az antidepresszáns hatás kifejlődéséhez. Kidolgoztuk az antidepresszánsok egy új osztályának, az aktív antidepresszánsoknak az elméleti alapjait, valamint leírtuk a monoamin transzporterek egy érdekes tulajdonságát, a szerotonin transzporterek heterológ noradrenalin felvételi képességét. Ez a felismerésünk rávilágít az átfedő monoaminerg rendszerek közötti szoros együttműködésre és elősegítheti az szelektív szerotonin reuptake inhibítor vegyületek hatásmechanizmusának jobb megértését. Eredményeink felhasználásával közelebb kerülhetünk a depresszió kialakulához vezető folyamatok tisztázásához, és a potenciális új központi idegrendszeri célpontok azonosítása elősegítheti az eredményesebb kezelési módok kialakítását. | The major aim of our research project was the investigation of the neurochemical background of depression. We found that the currently used antidepressant drugs, beyond the regulation of the monoaminergic neurotransmission, are able to influence the function of the central nervous system through other mechanisms like the inhibition of nicotinic acetylchoine receptors, NMDA receptors and voltage sensitive Na+-channels. These interactions might contribute to the development of the antidepressant effect. We have elaborated the theoretical basis of a new class of antidepressant compounds, the so-called active antidepressants and have described an interesting new feature of the monoamine transporters, the heterologous NA reuptake through the serotonin transporters. This finding sheds light on the close interaction of overlapping monoaminergic systems and might help the better understanding of the mechanism of action of selective serotonin reuptake inhibitors. Our results might help to elucidate the neurochemical background of depression and the identification of novel targets in the central nervous system might lead to the development of novel therapeutic strategies

A multimorbiditás hatása a funkcionális és életminőség-eredményekre generalizált osteoarthrosisban

Bevezetés: Az osteoarthrosis (az angol nevezéktanban osteoarthritis) mint a leggyakoribb ízületi megbetegedés ki- emelt népegészségügyi jelentőséggel bír. Célkitűzés: A multimorbiditás hatásának vizsgálata a funkcionális és életminőségtesztekre generalizált osteoarthrosis- ban (GOA, kéz- és térdízületi osteoarthrosis együttes jelenléte) szenvedő nőkben. Módszer: A keresztmetszeti vizsgálatba az American College of Rheumatology (ACR) kritériumrendszere alapján klasszifikálható kéz- és térdízületi osteoarthrosisban szenvedő betegeket vontunk be. A kontrollcsoportba mozgás- szervi szempontból panaszmentesek kerülhettek, akiknél klasszifikálható osteoarthrosis vagy gyulladásos reumatoló- giai betegség gyanúja nem merült fel. A multimorbiditást összegzett komorbiditásszámmal jellemeztük. A GOA-cso- portban a funkciót Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index (WOMAC), a Cochin Hand Scale, Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) és a Health Assessment Questionnaire (HAQ) segítségével, míg az életminőséget mindkét csoportban EuroQol-5D Scale teszttel mértük. Elemeztük az összegzett komorbidi- tásszám, az életkor és a testtömegindex (BMI) közötti kapcsolatot. Az adatok elemzéséhez leíró statisztikai módsze- reket, kétmintás t-próbát és Pearson-féle korrelációs tesztet alkalmaztunk. Eredmények: A vizsgálati csoportokba 200-200 résztvevőt vontunk be. Szignifikáns összefüggést mértünk mindkét vizsgálati csoportban a magasabb komorbiditásszám, a rosszabb életminőséget jelző EuroQol-5D-értékek, az idő- sebb életkor (korreláció a GOA-csoportban: 0,37, p<0,001, a kontrollcsoportban: 0,24, p<0,001) és a nagyobb BMI-érték között (korreláció a GOA-csoportban: 0,18, p: 0,01, a kontrollcsoportban: 0,45, p<0,001). Az összeg- zett komorbiditásszám emelkedése a GOA-csoportban negatív hatással volt a funkcióra és az életminőségre. Következtetés: Az idősebb életkor és a növekvő BMI-érték kifejezetten erős összefüggést mutatott a multimorbiditás- sal mindkét vizsgálati csoportban. A kontrollcsoporthoz képest gyengébb kapcsolat igazolódott a BMI és az összeg- zett komorbiditásszám között osteoarthrosisos betegek esetében. További vizsgálat szükséges a GOA-csoportban feltételezhető eltérő összefüggések miatt

The Phosphoinositide 3-Kinase Isoform PI3Kβ Regulates Osteoclast-Mediated Bone Resorption in Humans and Mice

OBJECTIVE: While phosphoinositide 3-kinases (PI3Ks) are involved in various intracellular signal transduction processes, the specific functions of the different PI3K isoforms are poorly understood. We have previously shown that the PI3Kβ isoform is required for arthritis development in the K/BxN serum–transfer model. Since osteoclasts play a critical role in pathologic bone loss during inflammatory arthritis and other diseases, we undertook this study to test the role of PI3Kβ in osteoclast development and function using a combined genetic and pharmacologic approach. METHODS: The role of PI3Kβ in primary human and murine osteoclast cultures was tested with the PI3Kβ-selective inhibitor TGX221 and by using PI3Kβ(−/−) mice. The trabecular bone architecture of PI3Kβ(−/−) mice was evaluated using micro–computed tomography and histomorphometric analyses. RESULTS: The expression of PI3Kβ was strongly and specifically up-regulated during in vitro osteoclast differentiation. In vitro development of large multinucleated osteoclasts from human or murine progenitors and their resorption capacity were strongly reduced by the PI3Kβ inhibitor TGX221 or by the genetic deficiency of PI3Kβ. This was likely due to defective cytoskeletal reorganization and vesicular trafficking, since PI3Kβ(−/−) mouse multinucleated cells failed to form actin rings and retained intracellular acidic vesicles and cathepsin K. In contrast, osteoclast-specific gene expression and the survival and apoptosis of osteoclasts were not affected. PI3Kβ(−/−) mice had significantly increased trabecular bone volume and showed abnormal osteoclast morphology with defective resorption pit formation. CONCLUSION: PI3Kβ plays an important role in osteoclast development and function and is required for in vivo bone homeostasis

Nemszinaptikus transmisszió: egy új megközelítés az alapvető agy funkciók megértéséhez = Nonsynaptic transmission: a new pathway to understand major brain functions

A két-foton mikroszkópia használata új információkat szolgáltatott a nemszinaptikus kölcsönhatásokról szubmikronos anatómiai struktúrákban. Feltérképeztük a technika felhasználásának lehetőségeit a különböző szövetpreparátumok, idegsejttípusok esetében. A membrán Na+/Ca2+ cserélő gátlása elsősorban a dendrittörzsben befolyásolja a szinaptikus Ca2+ tranzienseket, és szabályozza a tüske-dendrit kapcsolatot. A dendritikus Ca2+ válaszok szintjén a noradrenalin pozitív hatású a dendritikus integráció kapacitásaira nézve, elősegíti a dendritikus potenciálok keletkezését, előnyös a munkamemóriára nézve. Kísérleteink feltárták a nikotin sokrétű serkentő hatásait a dendritek funkcióira nézve, így az akciós potenciálok terjedésének erősítését, spontán válaszok kialakulását a piramissejtek tüskéiben, illetve az interneuronok dendrittörzsében. A farmakológiai alkalmazások közül az antidepresszánsok hatásait vizsgáltuk. Elképzelhető, hogy az antidepresszánsok a lassú inaktivált állapot stabilizálásának keresztül gátolják a Na+ csatorna funkciót úgy, hogy segítsék a depressziós neurális "körök" oldódását. A terápia során kialakuló koncentráció viszonyokban a fluoxetin és a dezipramin az NMDA receptorok működését hatékonyan gátolhatják, ami fontos eleme lehet a depresszió oldásának. | The use of two-photon microscopy yielded novel information about the nonsynaptic interactions in submicron anatomical structures. We mapped the applicational possibilities of this technique using various tissue preparations and neuron types. The inhibition of the membrane Na+/Ca2+ exchanger primarily influenced the synaptic Ca2+ transients in the dendrite shaft and regulate locally the dendrite/spine connectivity. At the level of the dendritic Ca2+ responses, noradrenaline has a positive effect on the capacity of dendritic integration, promotes the initiation of dendritic spikes, and enhances working memory. Our experiments revealed that nicotine has multiple effects on dendritic functions including the strengthening the propagation of action potentials in the dendrite and inducing spontaneous responses in dendritic spines of the pyramidal neurons and dendrites of interneurons. Among the pharmacological applications, we studied the effects of antidepressants. It is possible that the antidepressants block the function of the Na+ channel through the stabilization of the inactivated state in a way that helps unbound the depressive "circuits". At therapeutically relevant concentrations fluoxetine and desipramine can efficiently inhibit the function of the NMDA receptor that might be an important element of antidepressive mechanisms

Nicotinic acetylcholine receptors modulate osteoclastogenesis

Background: Our aim was to investigate the role of nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) in in-vitro osteoclastogenesis and in in-vivo bone homeostasis. Methods: The presence of nAChR subunits as well as the in-vitro effects of nAChR agonists were investigated by ex vivo osteoclastogenesis assays, real-time polymerase chain reaction, Western blot and flow cytometry in murine bone marrow-derived macrophages differentiated in the presence of recombinant receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) and macrophage colony-stimulating factor (M-CSF). The bone phenotype of mice lacking various nAChR subunits was investigated by peripheral quantitative computed tomography and histomorphometric analysis. Oscillations in the intracellular calcium concentration were detected by measuring the Fura-2 fluorescence intensity. Results: We could demonstrate the presence of several nAChR subunits in bone marrow-derived macrophages stimulated with RANKL and M-CSF, and showed that they are capable of producing acetylcholine. nAChR ligands reduced the number of osteoclasts as well as the number of tartrate-resistant acidic phosphatase-positive mononuclear cells in a dose-dependent manner. In vitro RANKL-mediated osteoclastogenesis was reduced in mice lacking α7 homomeric nAChR or β2-containing heteromeric nAChRs, while bone histomorphometry revealed increased bone volume as well as impaired osteoclastogenesis in male mice lacking the α7 nAChR. nAChR ligands inhibited RANKL-induced calcium oscillation, a well-established phenomenon of osteoclastogenesis. This inhibitory effect on Ca2+ oscillation subsequently led to the inhibition of RANKL-induced NFATc1 and c-fos expression after long-term treatment with nicotine. Conclusions: We have shown that the activity of nAChRs conveys a marked effect on osteoclastogenesis in mice. Agonists of these receptors inhibited calcium oscillations in osteoclasts and blocked the RANKL-induced activation of c-fos and NFATc1. RANKL-mediated in-vitro osteoclastogenesis was reduced in α7 knockout mice, which was paralleled by increased tibial bone volume in male mice in vivo. © 2016 Mandl et al

Elektron transzfer rendszerek élettani szerepe = The physiological role of electron transfer systems

Fagocitákban leírtuk a NADPH oxidázt szabályozó két különböző GTPáz aktiváló fehérje szabályozását és a kísérő K+ transzport baktérium ölő hatását. Agyi mitokondriumokban (mito) a légzési lánc I. komplexének szubsztrátjai membránpotenciál (Em) függően reaktív oxigénszármazékot (ROS) képeznek. Az alfa-glicerofoszfát (aGP) ROS-t képez az I. komplexen és az aGP-dehidrogenáz enzimen, utóbbit a Ca2+ aktivája. Idegvégződésekben a mito ROS képzését az Em nem befolyásolja. A mito-k elektromos szincíciumot képeznek, de a Ca2+ diffúziója korlátozott. Alacsony O2.- szint a Ca2+ -mobilizáló agonista Ca2+ jel képző hatását glomerulóza sejtben gátolja. A ROS támadáspontja a belső raktárból történő Ca2+ felszabadulás. UV hatására a mito Ca2+ felvétele is csökkent. Angiotenzin II -vel ingerelt H295R sejtben a mito Ca2+ jel képzés sebessége a mito és az endoplazmás retikulum (ER) közelségével korrelál. A p38 MAPK és az újtípusú PKC izoformák egyidejű gátlása a Ca2+ jelnek a citoszolból a mito-ba történő áttevődését gátolja és a fenti korrelációt megszünteti. Az ER lumenében a tiol/diszulfid rendszertől elkülönülő NAD(P)+/NAD(P)H rendszer működik. Redox állapotát a glukóz-6-foszfát transzporter és az intraluminális oxidoreduktázok határozzák meg. A redukált állapot fenntartása szükséges a glukokortikoidok prereceptoriális aktiválásához, s egyes sejtekben antiapoptotikus hatású. Jellemeztük az ER szulfát transzporterét, valamint a transzlokon peptid csatorna anion permeabilitását. | We described in phagocytes the regulation of two GTPase activating proteins, terminating the activity of plasmalemmal NADPH oxidase and the role of K+ movements in bacterial killing. In brain mitochondria complex I dependent substrates show a membrane potential (Em) dependent reactive oxygen species (ROS) formation. ROS production by alpha-glycerophosphate (aGP) occured at complex I and on the aGP-dehydrogenase enzyme. The latter is activited by Ca2+. Mitochondria form an electric syntitium but the diffusion of Ca2+ is limited. In glomerulosa cells, at low [O2.-] angiotensin-induced Ca2+ signalling is attenuated, the site of ROS action is Ca2+ release from the internal stores. The rate of mitochondrial Ca2+ uptake in angiotensin-stimulated cells correlates with the vicinity of the mitochondrion and the endoplasmic reticulum (ER). Simultaneous activation of p38 MAPK and the novel isoforms of PKC attenuates the transfer of cytosolic Ca2+ signal into the mitochondria and abolishes this correlation. In the ER we observed a novel NAD(P)+/NAD(P)H system different from the thiol/disulphide system. Its reduced state is tuned by the glucose-6-phosphate transporter and the luminal oxidoreductases and is required for the prereceptorial activation of glucocorticoids. We have characterized the sulphate transport in the ER, and the contribution of the translocon peptide channel to the membrane permeation of small anions

Novel compounds reducing IRS-1 serine phosphorylation for treatment of diabetes

Activation of various interacting stress kinases, particularly the c-Jun N-terminal kinases (JNK), and a concomitant phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS-1) at serine 307 play a central role both in insulin resistance and in beta-cell dysfunction. IRS-1 phosphorylation is stimulated by elevated free fatty acid levels through different pathways in obesity. A series of novel pyrido[2,3-d]pyrimidin-7-one derivatives were synthesized as potential antidiabetic agents, preventing IRS-1 phosphorylation at serine 307 in a cellular model of lipotoxicity and type 2 diabetes. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved

On the role of 4-hydroxynonenal in health and disease

AbstractPolyunsaturated fatty acids are susceptible to peroxidation and they yield various degradation products, including the main α,β-unsaturated hydroxyalkenal, 4-hydroxy-2,3-trans-nonenal (HNE) in oxidative stress. Due to its high reactivity, HNE interacts with various macromolecules of the cell, and this general toxicity clearly contributes to a wide variety of pathological conditions. In addition, growing evidence suggests a more specific function of HNE in electrophilic signaling as a second messenger of oxidative/electrophilic stress. It can induce antioxidant defense mechanisms to restrain its own production and to enhance the cellular protection against oxidative stress. Moreover, HNE-mediated signaling can largely influence the fate of the cell through modulating major cellular processes, such as autophagy, proliferation and apoptosis. This review focuses on the molecular mechanisms underlying the signaling and regulatory functions of HNE. The role of HNE in the pathophysiology of cancer, cardiovascular and neurodegenerative diseases is also discussed