A szívizom intracelluláris kalcium homeosztázisának szabályozása diabéteszes kardiomiopátiában = Intracellular calcium handling of the heart in diabetic cardiomyopathy

A diabétesz mellitusz (DM) egyik súlyos szövődménye a csökkent szívizom funkció, kardiomiopátia. Ennek hátterében a szívizomsejtek Ca2+i homeosztázisának zavara állhat. Pályázatunk fő célkitűzése a 2. típusú diabétesz mellitusz során kialakuló szívizom Ca2+i homeosztázis zavarok vizsgálata volt különböző perfundált patkány és egér szív modellekben. Kísérleti rendszerünkben az aktuális szívpumpa funkció hemodinamikai paramétereit és a Ca2+i homeosztázist jellemző, ún. Ca2+i-tranzienst egyidejűleg vizsgáltuk, ezáltal a kontrakciós tevékenység változásait a háttérben álló Ca2+i fluxusok ismeretében értelmeztük. Eredményeink szerint a csökkent szívfunkció hátterében a szarkoplazmatikus retikulum (SR) Ca2+ raktározó és felszabadító működésének károsodása állhat. Továbbá, a manifeszt kardiális diszfunkciót megelőzően már sérül az SR Ca2+ pumpájának (SERCA2a) működése. Ennek a diszfunkciónak a mechanizmusa lehet a SERCA2a posztranszlációs modifikációja vagy a membránkörnyezet kedvezőtlen változása. A funkciózavar ellensúlyozására a diabéteszes szívekben a SERCA2a fehérje fokozott expressziója következik be. A hipoxiás tűrőképességet vizsgálva megállapítottuk, hogy a diabéteszes szívben a SERCA2a diszfunkció miatt csökkent Ca2+i szekvesztráció hipoxiára fokozottan érzékeny, amely oxigénhiányos állapotokban a Ca2+i szint túlzott mértékű emelkedését okozhatja. Eredményeink hozzájárulhatnak a diabéteszes kardiomiopátia patomechanizmusának részletesebb megértéséhez. | One of the serious complications of diabetes mellitus (DM) is decreased myocardial function, cardiomyopathy, which is probably underlined by disturbances of Ca2+i homeostasis of the cardiomyocytes. The main goal of this project was to delineate pathological changes of myocardial Ca2+i handling in type 2 DM using different isolated, perfused rat and mouse heart models. Our experimental setup enabled the concomitant measurement of the hemodynamic parameters of actual heart pump function and the Ca2+i-transient characterizing myocardial Ca2+i homeostasis. This way disturbances in contractile activities of the heart could be assessed in view of background Ca2+i fluxes. Our results show that disturbances of Ca2+ sequestration and release by the sarcoplasmic reticulum (SR) underlie contractile abnormalities of the heart. Furthermore, the normal operation of the Ca2+ pump of the SR (SERCA2a) progressively deteriorates prior to manifestation of cardiac dysfunction the mechanism of which could be related to posttranslational modifications of SERCA2a or unfavorable alterations in the surrounding membrane composition. SERCA2a protein expression increases to counteract functional disturbances. Decreased Ca2+ sequestration by SERCA2a dysfunction in the diabetic heart has augmented sensitivity to hypoxia. This enhanced sensitivity could lead to Ca2+i overload when O2 is in short supply. These results may lead to the better understanding of the pathomechanisms of diabetic cardiomyopathy

A miokardiális kalcium homeosztázis vizsgálata szívelégtelenség modellekben. A kalcium tranziens kvantitatív analízise izolált, perfundált egér szívben = Investigation of miocardial calcium homeostasis in different failing heart models. A quantitative analysis of the Ca2+i transient isolated, perfused mouse heart

A pályázat fő célkitűzése a különböző etiológiájú szívizom elégtelenség hátterében álló kóros intracelluláris kalcium homeosztázis felderítése volt. A kísérleteink során vizsgált kardiomiopátiák magukba foglalták a diabétesz talaján kialakuló szívizom elégtelenséget, a toxikus eredetű és a dilatatív kardiomiopátiát. A kardiális inszufficiancia és Ca2+i homeosztázis kapcsolatát iszkémia/reperfúzió során is vizsgáltuk. A kardiomiopátiás elváltozásokat patkány és genetikailag módosított egér modellekben vizsgáltuk. Alap módszerként a Langendorff szerint perfundált szívet alkalmaztuk, vizsgált paramétereink a szív hemodinamikai teljesítménye, a felszíni fluorimetriával nyert Ca2+i szint, valamint a Ca2+i homeosztázisban részt vevő néhány kulcsfehérje szöveti tartalma volt. Kísérleteink eredményeként feltártuk a különböző szívelégtelenség modellekben bekövetkező karakterisztikus Ca2+i homeosztázis változásokat. Ez lehetővé tette eredményeink molekuláris szintű interpretálását. | Funds of this grant allowed us to study the pathological changes of myocardial intracellular calcium (Ca2+i) cycling in cardiomyopthy of various origin. Experimental models used in this series of experiments included diabetic, toxic and dilatative cardiomyopthy. We also studied the relationship between Ca2+i homeostasis and cardiac insufficiency in an ischemia/reperfusion model. The experiments were performed in rat and genetically modified mouse models using Langendorff perfused hearts. The main methodology included measurements of hemodynamic performance of the hearts, Ca2+i measured by surface flouorometry and the determination of tissue content of some key proteins involved in Ca2+i handling. Our experiments allowed the determination of characteristic changes of Ca2+i homeostasis in cardiomyopathy of varoius etiology. These results enabled us a molecular interpretation of pathological Ca2+i handling in heart failure

A kalcium tranziens kialakulásának mechanizmusa működő szívben = Development of the calcium transient in the beating heart

Kutatásaink a ciklikus intracelluláris kalciumion koncentráció (Ca2+i) változásait kialakító transzport folyamatok felderítésére irányultak normál és kardiomiopátiás szívben. A mért primer jel a Ca2+i tranziens volt, melynek kvantitív analízisére matematikai modellt fejlesztettünk ki. Ennek segítségével lehetővé vált a rianodin csatorna és a SERCA2a kinetikai paramétereinak kiszámítása. Megfigyeléseink szerint a posztiszkémiás szívben a tartósan megemelkedett Ca2+i szint kontraktúrát, valamint a PLA2 aktiválásával membrán degradációt okoz. Ezek a károsodások hő-sokk előkezeléssel részlegesen kivédhetők. További megfigyelésünk szerint a diabéteszes és toxikus kardiomiopátia Ca2+i felszabadulási és szekvesztrációs zavarokat okoz, valamint a nukleáris poli(ADP-ribóz)polimeráz enzim gátlásával a toxikus kardiomiopátia ezen hatásai a Ca2+i homeosztázisra mérsékelhetők. Összefoglalva; a T038121 sz. OTKA támogatás segítségével jelentős előrelépést tettünk a myocardium Ca2+i tranziensét kialakító mechanizmusok feltérképezésében mind normál, mind patofiziológiás körülmények között. | During the grant period of 2002-2005 our research focused on the delineation of the processes responsible for the cyclic changes of the intracellular calcium concentration (Ca2+i) in the normal and diseased heart. A mathematical model was developed to allow the quantitative analysis of the observed Ca2+i signal. Using this novel mathematical approach we have calculated the kinetic parameters of the sarcoplasmic reticulum calcium release channel (RyR2) and SERCA2a. We have observed that the persistent increase in end-diastolic Ca2+i is associated with contracture of the myocardium and activation of PLA2 resulting in membrane degradation. These pathological events can be ameliorated with heat shock pretreatment. We have found that cardiomyopathy of either diabetes or toxic origin results in malfunction of Ca2+ release and sequestration. We have also shown that the disruptive effects of toxic cardiomyopathy on Ca2+i handling can be suppressed with the inhibition of the nuclear enzyme ply(ADP-ribose)polymerase. In summary; funds provided by OTKA T038121 spawned major progress in our research to delineate the processes involved in Ca2+i handling both under normal and pathological circumstances

A poli (ADP-ribóz) polimeráz enzim szerepe diabeteszes komplikációk patogenezisében = Poly (ADP-ribose) polymerase and diabetic complications

A jelen munkában a PARP fehérje szerepét vizsgáltuk a cukobetegség szövődményeinek kialakulásában. Kimutattuk, hogy az erek és a vese károsodásában fontos szerepe van ennek a fehérjének, és a fehérje aktivitásának gátlása állatokban javítja a betegség lefolyását. Összefüggést találtunk a PARP aktivációja, valamint a rosszul beállított cukorbetegség között, és kimutattuk különféle sejten belüli szignál transzdukciós út szerepét ezekben a folyamatokban. A munka számos nemzetközi szintű közleményt eredményezett. | In the present project, we have investigated the role of the PARP enzyme in the pathogenesis of diabetic complications. We have demonstrated that the vascular and renal damage associated with diabetes is importantly mediated by the activation of the PARP enzyme. We have demonstrated a relationship between poorly controlled diabetes and the activation of PARP and we have demonstrated the role of several intracellular signal transduction pathways in the process. The work has resulted in a number of internationally significant publications

Lineage 1 and 2 Strains of Encephalitic West Nile Virus, Central Europe

An encephalitic lineage 2 strain of WNV is observed for the first time outside Africa

A kukorica termesztéstechnológiájának elemzése a csobaji Ivanics Farm adatai alapján

A dolgozatom a kukorica termesztéstechnológiájának elemzése A kukoricát a Föld minden részén termesztik, 183,3 millió hektáron. A felhasználása nagyon sokoldalú, ezért is termesztik nagy mennyiségben. A vizsgálatomat a gazdaság termelési adataival, szakirodalommal és a termesztett hibridek adatai alapján végeztem.A fent tartható, fejleszthető kukoricatermesztésben az agrotechnikai tényezőket adott hibridekre kell adaptálni, azonos hibrid specifikus technológiákat kell alkalmazni.BSc/BAMezőgazdasági mérnö