A szabad gyökös reakciók jelentősége a szívizom ischaemiás-reperfúziós károsodásában és az endogén adaptáció indukálásában

Absztrakt Az aerob élőlények szöveteiben az oxigénellátás legkisebb zavara is súlyos károsodásokhoz vezethet. A keringés helyreállítása, az úgynevezett reperfúzió, az egyetlen alternatíva a sejtek életképességének megőrzésére, amelynek azonban kimenetelét alapvetően meghatározza a keringés helyreállítása előtt eltelt ischaemiás idő hossza. Ha ez az időtartam meghaladja a reverzibilis elváltozások zónáját, létrejönnek a reperfúziós károsodások, amelyek szívizom esetében aritmiát, a kontraktilis erő csökkenését, végül a sejtek elhalását okozzák. Kísérleteink során bizonyítottuk, hogy a reperfúzió során robbanásszerűen keletkező reaktívoxigén-származékok gyorsítják a szívizom-károsodás kialakulását, de amennyiben kisebb mértékű és rövidebb idejű a reperfúziót megelőző időtartam, akkor a szabad gyökök génindukcióhoz és az antioxidáns enzimek fehérjéinek szintéziséhez vezetnek. A reperfúziónál keletkező szabad gyökök úgynevezett Janus-arcú viselkedése vezetett ahhoz, hogy szerepüket kísérletes munkánk során a szívizom endogén adaptációs folyamatában megvizsgáljuk. Orv. Hetil., 2015, 156(47), 1908–1911

A szívizom endogén adaptációja, szignál mechanizmusok, terápiás megfontolások: kísérletes és klinikai vizsgálatok = Endogenous adaptation of the myocardium, survival signals, therapeutic considerations: experimental and clinical investigations

A pályázatban vizsgáltuk a miokardium endogén adaptációjával kiváltható protektív mechanizmusok molekuláris és celluláris folyamatait és klinikai lehetőségeit. Újszülött patkány kamrai szívizomzatából izolált sejteken monitoroztuk a pre- és posztkondicionálást követően indukált urocortin és PACAP /pituitary adenylate cyclase activating polypeptide/ termelődésének időbeli lefolyását. Igazoltuk a neuropeptidek szerepét a mitokondriumok védelmét biztosító K-ATP csatornák aktivációjához vezető intracelluláris jelátviteli folyamatokban. Kimutattuk továbbá a hemoxigenáz-1 intracelluláris expresszióját és cytoprotektív hatását a miokardium késői prekondicionálásában. Nyulakon végzett állatkísérletes modelleken leírtuk az adaptáció szignálmechanizmusaiban kulcsszerepet játszó NFkB és AP-1 transzkripciós faktorok indukciójának dinamikáját, valamint igazoltuk, hogy az acetilszalicilátok - a COX-2 inhibició mellett - irreverzibilisen blokkolják az adaptáció NFkB függő útvonalát. Humán vizsgálatainkat a hagyományosan nyitott / extracorporeális keringés/ és pumpa nélküli (off-pump) technikával végzett szívsebészeti beavatkozásokat követően végeztük el. A kialakuló oxidatív stressz és gyulladásos válaszreakciók mértékét és időbeli lefolyását egy héten át monitorozva szignifikáns különbséget találtunk a reakciók mértékében és időbeli lefolyásában, igazolva az off-pump technika prioritását. | We examined the molecular and cellular pathways and clinical prospects of the protective mechanisms focused to endogenous adaptation of the myocardium. Cell culture, animal models, and clinical patients have been investigated to clerify the molecular background of ischaemic pre-and postconditioning, and adaptation reactions evoked by endogenous neuropeptides. Dynamism of urocortin and PACAP (pituitary adenylate cyclase activating polypeptide) induction were investigated in neonatal rat myocardial cell culture. We described the role of these neuropetides in the signaling of K-ATP channel activation. The protective role of heme oxigenase-1 in delayed preconditioning was also demonstrated. In a rabbit model we described the dynamism of NFkB and AP-1 transcription factors activation in the process of delayed preconditioning. Our investigation has been confirmed that acelylsalicylates - besides COX-2 inhibition - could irreversible block the NFkB dependent signaling of the endogenous adaptation. We investigated the conventional open (extracorporal circulation) and off-pump techniques in patients, operated by coronary bypass surgery . During one week period we have found significant advantages of off-pump technique versus extracorporeal circulation, in the degree and time course of evoked oxidative stress and systemic inflammatory responses

Reperfúziós károsodások csökkentésének lehetőségei endogén adaptációs mechanizmusok indukciójával : Kísérletes és klinikai vizsgálatok = Limiting the ischaemic-reperfusion injury with the induction of endogenous adaptation mechanisms : Experimental and clinical study.

A pályázatban végzett munka a kardiovaszkuláris sebészeti beavatkozások során kialakuló iszkémiás-reperfúziós károsodások csökkentésének, kivédésének lehetőségeit vizsgálja. Munkánk során in vitro miokardium sejttenyészetben vizsgáltuk az iszkémiás pre- és posztkondicionálás szignálmechanizmusaiban az NFkB, az urocortin és a hemoxigenáz-1 szerepét. In vivo állatkísérletes vizsgálataink során aortakirekesztést követően alkalmazott posztkondicionálás citoprotektív hatását figyeltük meg, mely jelentősen csökkentette a kialakuló oxidatív stressz mértékét, és mérsékelte a lokális és szisztémás gyulladásos válaszreakciókat, valamint szignifikánsan gátolta a proapoptotikus szignálokat. Klinikai vizsgálataink során leírtuk az akut végtag iszkémiát követő reperfúziós folyamatok sejtszintű változásait, igazoltuk a posztkondicionálással kiváltható sejt és szöveti védelem hatékonyságát. Vizsgálataink hozzájárultak a reperfúziós folyamatok mélyebb megismeréséhez, valamint sikerült igazolnunk a pre-és posztkondicionálás hatékonyságát kísérletes és klinikai körülmények között. | In this project we have examined the possible methods for reducing the ischaemic-reperfusion injuries evoked by the cardiovascular surgical interventions. The roles of NFkB, urocortin and haemoxigenase-1 were determined in the signaling pathways of ischaemic pe-and postconditioning in in vitro myocardial cell culture models. In our in vivo animal models we have demonstrated the citoprotective effect of postconditioning after aortic clamping, which could effectively reduce the evoked oxidative stress and systemic and local inflammatory responses. Furthermore postconditioning significantly inhibited the proapoptotic pathways after aortic ischaemia-reperfusion. The pathophysiologic and cellular changes of reperfusion injury in acute limb ischaemia were monitored in our clinical stud. We have confirmed the clinical effectiveness of postconditioning induced citoprotection. Our results help to understand the clinical complications of reperfusion injury and we could evidence the protective potential of pre and postconditioning

Reperfúziót követő mikrocirkulációs változások mechanizmusa: kísérletes és klinikai vizsgálatok = Mechanism of reperfusion induced microcirculatory changes: experimental and clinical studies

1. Krónikus állatkísérletekben kimutattuk, hogy szívizom ischemiát követően a keringő leukociták szabadgyök termelése és adhéziós molekula expressziója a reperfúzió késői szakaszában is emelkedett. A monociták tartós adhéziós molekula expresszió fokozódása e sejteknek az infarktus gyógyulási szakaszában játszott jelentős szerepére utal. 2. Kimutattuk, hogy a szívizom ischemiás prekondicionálása során az NF-kB bifázisos, míg az AP-1 monofázisos aktiválódást mutat, és e transzkripciós faktorok időbeli változását a prekondicionáló ischemiás ciklusok száma alig befolyásolja. Az acetilszalicilsav antitrombotikus és analgetikus dózisa nem, de a klinikailag alkalmazható maximális dózis gátolja az ischemiás prekondicionálás kardioprotektív hatását. 3. Kimutattuk, hogy a koronária műtétek következtében kialakuló gyulladásos reakciók jelentősen enyhébbek az off-pump módszerrel operált betegekben, mint a szív-tüdő géppel operált betegekben, amit az extrakorporális keringés nélküli műtétek során a fehérvérsejtek adhéziós molekula expressziójának, valamint a gyulladásos citokinek koncentrációjának jelentős mérséklődése igazol. 4. Kimutattuk, hogy a pulmonalis embólia indukálta oxidatív stressz a trombolízis korai időszakában tovább fokozódik, különösen a hatékonyabb rögoldó alteplase kezelés során. A keringő fehérvérsejtek emelkedett citokin termelése és adhéziós molekula expresszió változása a pulmonális embólia trombolízisét kísérő gyulladásos folyamatok elhúzódását jelzi. | 1. We have demonstrated enhanced free radical production and adhesion molecule expression on circulating leukocytes even in the chronic phase of reperfusion following transient myocardial ischemia. The prolonged elevation of adhesion molecule expression of monocytes denotes the significant role of these cells in the healing phase of myocardial infarct. 2. We have evinced that following preconditioning NF-kB shows a biphasic, while AP-1 shows a monophasic activation. The number of ischemic preconditioning cycles hardly influences the dynamism of these transcription factors. The antithrombotic and analgetic dose of acetyl salicylic acid does not interfere with, but the maximal clinical dose inhibits the cardioprotective action of ischemic preconditioning. 3. Diminished expression of leukocyte adhesion molecules and lesser production of proinflammatory cytokines evidenced that the systemic inflammation is moderated in patients underwent to off pump coronary artery bypass surgery compared to the traditional cardiopulmonary bypass technique. 4. We have demonstrated, that pulmonary embolism induced oxidative stress that was more prominent following thrombolysis, especially in the case of fast acting alteplase. Prolonged inflammatory reactions were reflected in enhanced cytokine release and altered surface adhesion molecule expression of the circulating leukocytes following thrombolysis in patients suffering from pulmonary embolism

A leukocita és trombocita funkció változások prediktív értékének vizsgálata intenzív betegellátást igénylő kórképekben = Investigation of predictive values of leukocyte and platelet function changes in critically ill patients

Intenzív terápiás kezelést igénylő számos kórképben közös tényező a szervezet szisztémás gyulladásos reakciója, melynek elsődleges kiváltó oka különböző lehet, de az előidézett válaszreakciók nagymértékben hasonlóak. A gyulladásos reakciót a szabadgyökök, citokinek felszaporodása, a fehérvérsejtek, trombociták és endotél sejtek aktiválódása kíséri. Munkánk során betegekből vett vérmintákban vizsgáltuk az oxidatív stressz és a gyulladásos folyamatok markereinek változását: 1. szívműtéten átesett betegekben; 2. pulmonális embóliás betegek trombolítikus terápiája során; 3. alsó végtagi revaszkularizációs műtéten átesett betegekben; 4. égési traumát szenvedett betegekben; 5. szeptikus betegekben. A kutatás eredményei újabb ismeretekkel szolgáltak a szervezet szisztémás gyulladásos válaszreakciójában meghatározó mechanizmusokról, melyek kórjelző értékkel bírhatnak, alkalmasak lehetnek a terápiás beavatkozások hatásosságának megítélésére, és hozzájárulhatnak újabb terápiás lehetőségek kimunkálásához. Az újabb biomarkerek vizsgálata javíthatja az intenzív betegellátást igénylő betegek korai diagnózisát, és ennek következtében hatással lehet e betegek mortalitására és morbiditására. Eredményeinkről a pályázati periódus alatt 44 kongresszusi előadásban és 14 megjelent (IF: 15,805) közleményben számoltunk be. A pályázatban résztvevő kutatók közül ketten PhD fokozatot szereztek. | Surgical trauma, thrombosis, embolism, polytrauma, burn injury may induce systemic inflammatory response syndrome (SIRS). The primary cause of SIRS could be different, but the pathomechanism of the inflammatory response is rather similar, involving oxidative stress, platelet, leukocyte, endothelial cell activation and release of different inflammatory mediators. In this project we investigated the changes of oxidative stress markers and inflammatory mediators in blood samples taken from: 1. patients underwent to open heart surgery with or without extracorporeal circulation; 2. patients with pulmonary embolism underwent to thrombolytic therapy; 3. patients with lower limb revascularization surgery; 4. patients with severe burn injury; 5. patients suffering from sepsis following surgical trauma. By monitoring the oxidative stress parameters, platelet and leukocyte function, adhesion molecule and inflammatory antigen expression, ratio of pro- and antiinflammatory cytokines we searched for markers having predictive value to follow up of patient recovery and leading to set up new therapeutic strategies. The use of biomarkers may improve early diagnosis and therapy in critically ill patients, and may consecutively influence the morbidity and mortality of these patients, and may provide promising decision support for the intensive therapeutics to guide the allocation of hospital resources

A few atoms make the difference: Synthetic, CD, NMR and computational studies on antiviral and antibacterial activities of glycopeptide antibiotic aglycon derivatives

K