Neuronális őssejt átültetés agyi traumában = Neuronal stem cell transplantation in brain trauma

A kutatás kitűzött célja a neuronális őssejt-átültetés során fellépő sejtélettani mechanizmusok kutatása volt. A munka során a következő megállapításokat tettük: 1, Agyi traumát követően a beültetett őssejtek egy kis százaléka fúzionál a befogadó szövet sejtjeivel. 2, Agyi traumát és őssejt-átültetést követően már napokon belül javul az állatok neurológiai stűtusza, amelyet nem lehet azza magyarázni, hogy az átültetett sejtek differenciálódtak volna és funkcionálisan pótolták volna a hiányzó szövetet. E két megfigyelésből arra következtettünk, hogy a sejtfúzió, mint gyorsan lejátszódó folyamat, szerepet játszhat az őssejtek terápiás hatásában. Ennek a hipotézisnek az igazolására in vitro és in vivo kísérleteket végeztünk, melyek főbb megállapításai a következezők: 1, Izomszövetben, ahol a sejtfúzió élettani jelenség, in vitro kimutatható volt, amit az őssejtek beépülnek az izomrostokba. 2, Edzésmunka hatására létrejövő izomhipertrófia esetén az iv beadott őssejtek az izomszövetbe vándoroltak és funkcionálisan beépültek, javítva ezzel az állatok teljesítményét. 3, In vitro kísérletekben az őssejtek igen nagy arányban mutattak fúziós jeleket, amennyiben együtt tenyésztettük azokat más, differenciált sejtvonalakkal. | The goal of the present grant was to investigate the cellular mechanisms of stem cell transplantation. Using in vivo animal models of brain trauma we made the following observations: 1, Following brain trauma and stem cell transplantation a small percentage of the cells undergo cell fusion with the host cells. 2, Following transplantation there is a rapid improvement of the neurologic deficit in the animals, which is faster than what is expected from the differentiation and incorporation of newly formed tissues. Based on these two observations we hypothesized that cell fusion may be responsible for the therapeutic effect of stem cell transplantation. In order to test this hypothesis the following experiments were performed: 1, In in ivtro co-culture of stem cells and muscle fibers we observed fusion betwen the two cell types. This phenomenon is physiological, since hypertrophy of the muscle is a bona fide cell fusion. 2, In animal models of physical exercise we showed that systemic application of stem cells leads to improved performance and the incorporation of the cells into the muscle fibers. 3, Stem cells underwent fusion in cell culture when other differentiated cell types were present

Mitokondriális eredetű nitrogén szabadgyökök és ATP-függő K-csatornák szerepe az organellum működésében = The involvement of mitochondrial-derived nitrogen radicals and mitoK-ATP channels in the regulation of organelle function

Elsőként a mitoKATP csatornák alegységeit terveztük azonosítani humán szív mintákon. A kísérletek során megbizonyosodtunk afelől, hogy a korábban ilyen csatornáknak gondolt fehérjék nincsenek jelen megfelelő számban és formában a mitokondriális membránokban, ezért a nem valószínű hogy a mitokondirális ATP-függő kálium áramokat valós mitoKATP csatornák folytatnák. A mitokondriális NO szintáz (mtNOS) enzimrendszer vizsgálata azonban nem várt új felfedezésekhez vezetett. Az előkísérletekben is bemutatott, a pályázat során több fajra és szövetre (ember, egér, patkány, malac, szív, agy és máj) kiterjesztett, több párhuzamos módszerrel nyert eredményeink szerint bizonítottuk, hogy a feltételezett mtNOS nem azonos egyik ismert NOS variánssal sem. Megállapítottuk hogy a mitokondriális légzési lánc ubiquinon ciklusának működése mentén keletkező nitrogén gyökök azok, amelyeket korábban a mtNOS-nak tulajdonítottak. A reakcióút pontosabb tisztázása végett mitokondriumokat oxidatív stressznek vetettünk alá, ezzel fehérje modifikációt indukáltunk. Proteomikai módszerekkel (2D gélelektroforzis és tömegspektrometria) azonosítottuk nitrált és poly-ADP-rbozilált (PAR-ált) fehérjéket, köztük a mitokondirális dihidro-lipoamid dehidrogenázt amely a poliADP-riboziláció folyamatot is katalizálhatja. Kísérleteink ezzel egy teljesen új, független mitokondriális reakcióutat tártak fel. További kísérleteink a mitokondriális nitrogén monoxid metabolizmus és a cukorbetegség kapcsolatát vizsgálták. | Our experimental findings indicated that there previously suspected potential mitoKATP channel subunits are not present in the required format and amount in human heart mitochondria, therefore, they cannot play a role in K fluxes. We extended our preliminary results about the nature of the putative mitochondrial NO synthase (mtNOS) to several species and tissues (human, mouse, rat, pig, heart, brain and liver) and concluded that mtNOS is not a variant of any known NOS enzymes. Mitochondria are capable of producing significant amounts of nitrogen radicals through the catalyzation of nitrosothiol release by the ubiquinon cycle of the respiratory chain. Subjecting mitochondria to oxidative stress resulted in the nitration and poly-ADPribosylation (PARylation) of proteins. Proteomic identification of the affected molecules revealed that dihydrolipoamide-dehydrogenase is PARylated and may act as a polyADP-ribose-polymerase (PARP). Thus, we uncovered a completely new and independent mechanism of mitochondrial nitrosative stress, which is catalyzed by enzymes of the respiratory chain. Then, we concentrated our efforts on the potential role of mitochondrial oxidants in pathological reactions such as diabetes

Absorption and Tensility of Bioactive Sutures Prepared for Cell Transplantation

Biodegradable scaffolds are widely used to transplant stem cells into various tissues. Recent studies showed that living stem cells can be attached to the surface of absorbable sutures in vitro. Soaking the absorbable material polyglactin in a cell culture medium and thereby creating a stem cell biofilm on its surface may initiate the absorption process even before implantation; therefore, the physicochemical properties of the suture may be compromised in vivo. We found that pre-incubation of sutures in cell culture media in vitro results in tensile strength reduction and faster suture absorption in a rat model of muscle injury. Shorter incubation times of up to 48 h do not influence absorption or tensility; therefore, it is advisable to limit incubation times to two days for polyglactin-based cell delivery protocols

Humán albuminnal kezelt strukturális proximális tibialis allograft alkalmazása kiterjedt térdízületi periprotetikus csonthiány esetén és a késői szövődmény elhárítása

A szerzők 74 éves beteg kórtörténetét ismertetik, akinél kiterjedt szegmentális térdízületi periprotetikus csontvesztés műtéti kezelése során strukturális proximalis tibialis allograftot alkalmaztak és beszámolnak a műtét után kialakult késői szövődmény ellátásáról. Kiemelik, hogy az allograftokkal történő csontpótlás fiziológiás eljárás, amely lehetőséget ad stabil implantátum rögzítésére, lágyrész-rekonstrukcióra, kiterjedt csontvesztés pótlására, és a beavatkozás költsége is kevesebb. A liofilizált allograft albuminnal történő kezelése bizonyítottan javítja azt a képességet, hogy a csontvelő-eredetű mesenchymalis őssejtek az allograft felszínén megtapadjanak, azon proliferáljanak, valamint annak pórusaiba is beterjedjenek és ezáltal a graft mélyebb rétegeibe is eljussanak. Kimutatható osteoblast tevékenység alakult ki a graft felszínén és a belsejében is. Orv. Hetil., 2015, 156(2), 67–70

Non-perikariális elemek a központi idegrendszeri ischaemiában = Non-perikaryal elements in the central nervous system ischaemia

Az agyi vérellátási zavarok racionális terápiáj nem képzelhető el az agyi keringés szabályzásában részt vevő tényezők és mechanizmusok feltérképezése nélkül. Ezek kutatása során ezideig háttérbe szorult a non-perikariális elemek (axonok, endothelialis sejtek, vér-agy gát) agyi keringési hatásainak vizsgálata a vérvesztés, keringési shock, agyi érelzáródás, cukorbetegség során. Altatott állatokon, agykérgi mikroereken, végzett vizsgálataink e kérdéskörben a következő jelentősebb megállapításokhoz vezettek:(1) Normál artériás nyomás mellett a CO2 agyi áramlásfokozó hatása nitrogén monoxid szabadgyökök közvetítésével jön létre. (2) Súlyos vérnyomásesés okozta agyi ischemiában a CO2 klasszikus agyi értágító hatása megfordul, érszűkítő hatást vált ki. (3) Vérzéses shock dekompenzált fázisában a vér-agy gát áteresztővé válik, ennek oka az érfali endotelsejteket összetartó occludin és cadherin expresszió csökkenése. (4) Szomatikus fájdalomingerek hatására az agy regionális véráramlása nő, a teljes agyi vértérfogat nem változik. (5) Inzulin-rezisztens állapotban, mely növeli a stroke kialakulásának veszélyét, az agyi erek endotelium-függő vazodilatációja csökken, ez a ciklooxigenáz enzim által mediált folyamatok károsodásának a következménye, | The role of non-perikaryal elements (axons, endothelial cells, blood-brain barrier) of the brain in the regulation of cerebral blood flow (CBF) is incomplete. In the present studies this question was investigated. Main findings: (1) Vasodilatory action of the CO2 in the cerebrovascular bed is mediated by nitric oxide /NO/ (2)In severe arterial hypotension, the classic cerebral vasodilatory effect of CO2 is reversed: increased paCO2 results in decreased CBF. (3) In hemorrhagic shock the blood-brain barrier function is lost as a result of reduced occludin and cadherin expression. (4) Painful somatic afferent stimulation results in a significant increase of the regional cerebral blood flow (thalamus, somatosensory cortex) while total cerebral blood volume remains unchanged. (5) Endothelium-dependent cerebral vasodilation is significantly reduced in insulin-resistant animals as a consequence of disturbed cyclooxigenase mediated processes. (6) The PARP enzyme plays an important role in the development of ischemic brain damage: selective blockade of PARP results in a significant decrease of the infarct area of the brain, both in the gray and white matter

Comparison of the direct effects of human adipose- and bone-marrow-derived stem cells on postischemic cardiomyoblasts in an in vitro simulated ischemia-reperfusion model.

Regenerative therapies hold a promising and exciting future for the cure of yet untreatable diseases, and mesenchymal stem cells are in the forefront of this approach. However, the relative efficacy and the mechanism of action of different types of mesenchymal stem cells are still incompletely understood. We aimed to evaluate the effects of human adipose- (hASC) and bone-marrow-derived stem cells (hBMSCs) and adipose-derived stem cell conditioned media (ACM) on the viability of cardiomyoblasts in an in vitro ischemia-reperfusion (I-R) model. Flow cytometric viability analysis revealed that both cell treatments led to similarly increased percentages of living cells, while treatment with ACM did not (I-R model: 12.13 +/- 0.75%; hASC: 24.66 +/- 2.49%; hBMSC: 25.41 +/- 1.99%; ACM: 13.94 +/- 1.44%). Metabolic activity measurement (I-R model: 0.065 +/- 0.033; hASC: 0.652 +/- 0.089; hBMSC: 0.607 +/- 0.059; ACM: 0.225 +/- 0.013; arbitrary units) and lactate dehydrogenase assay (I-R model: 0.225 +/- 0.006; hASC: 0.148 +/- 0.005; hBMSC: 0.146 +/- 0.004; ACM: 0.208 +/- 0.009; arbitrary units) confirmed the flow cytometric results while also indicated a slight beneficial effect of ACM. Our results highlight that mesenchymal stem cells have the same efficacy when used directly on postischemic cells, and differences found between them in preclinical and clinical investigations are rather related to other possible causes such as their immunomodulatory or angiogenic properties

Increased release time of antibiotics from bone allografts through a novel biodegradable coating

Theuse of bone allografts is contraindicated in septic revision surgery due to the high risk of graft reinfection.Antibiotic release from the graft may solve the problem and these combinations can theoretically be used for prevention or even therapy of infection.The present study investigated whether amoxicillin, ciprofloxacin, and vancomycin alone or in combination with chitosan or alginate are suitable for short-term or long-term bone coating. Human bone allografts were prepared from femoral head and lyophilized. Antibiotic coating was achieved by incubating the grafts in antibiotic solution and freeze-drying again. Two biopolymers chitosan and alginate were used for creating sustained-release implantable coatings and the drug release profile was characterized in vitro by spectrophotometry. Using lyophilization with or without chitosan only resulted in short-term release that lasted up to 48 hours. Alginate coating enabled a sustained release that lasted for 8 days with amoxicillin, 28 days with ciprofloxacin coating, and 50 days with vancomycin coating. Using only implantable biodegradable allograft and polymers, a sustained release of antibiotics was achieved with ciprofloxacin and vancomycin for several weeks. Since the calculated daily release of the antibiotic was lower than the recommended IV dose, the calcium alginate coated bone graft can support endoprosthesis revision surgery

A hem-oxigenáz és a nitrogén monoxid szintáz reakcióutak szerepe és kölcsönhatásai az agyi vérkeringés szabályozásában = Role of heme oxygenase and nitric oxide synthase pathways and their interactions in the regulation of the cerebral circulation.

Megállapítottuk, hogy az endogén CO kettős hatást fejt ki az agyi véráramlására: egyfelől prosztanoidok által közvetített vazodilatációt vált ki, másrészt viszont gátolja az NO szintézisét és így vazokonstrikciót okoz. Leírtuk továbbá az agyi vérkeringés alkalmazkodási képességét az NO hiányához, valamint igazoltuk hogy e folyamat független a hemoxigenáz és ciklooxigenáz reakcióutaktól. NO hiányában az agyi erek érzékennyé válnak a tromboxán A2 vazomóciót kiváltó hatásával szemben, ami az agyi véráramlás oszcillációjához és vazospazmus kialakulásához vezethet különböző kórélettani állapotokban. Leírtuk a prosztaciklin kompenzációs szerepét a koronária-keringés területén NO-hiányában. Igazoltuk, hogy a nikotinsav-okozta flush-reakció a PUMA-G receptorok által aktivált immunsejtekből történő prosztaglandin D2- és E2-felszabadulás következménye. | Our studies have shown that endogenous carbon monoxide (CO) has a dual influence on the cerebral circulation: on one hand it induces prostanoid-mediated vasodilation but on the other hand reduces the blood flow by inhibition of nitric oxide (NO) synthesis. Furthermore, we have demonstrated the ability of the cerebral circulation to compensate the loss of NO availability and that this compensation does not involve the heme oxygenase or cyclooxygenase pathways. In the absence of NO the cerebral vessels become vulnerable to thromboxane A2-induced vasomotion which may lead to cerebrocortical blood flow oscillations and vasospasm in certain pathophysiological states. In the coronary circulation prostacyclin was shown to act as a compensatory mediator in the absence of NO. We have shown that nicotinic acid-induced flushing is mediated by PUMA-G receptor-dependent production of prostaglandin D2 and E2 by bone marrow derived immune cells

Csontpótló anyagok összehasonlító mikrokeménység vizsgálata

A periprotetikus csontpótló anyagokat gyakran teherviselő felületeken is alkalmazzuk például csípő vagy térdízület esetén ezért fontos szempont, hogy azok megfelelő mechanikai tulajdonságokkal rendelkezzenek. A biokompatibilis anyagok mechanikai vizsgálatában a Vickers-féle mikrokeménységmérés széleskörben elterjedt módszer, amely a csontpótló anyagok tanulmányozásában is hasznos eredményekkel szolgálhat. Kísérleteinkben három, klinikai alkalmazás tekintetében azonos indikációval rendelkező csontpótló anyag mikrokeménység vizsgálatát végeztük el. A liofilizált szivacsos humán csont allograft (allograft), liofilizált szivacsos szarvasmarha csontgraft (BioOss), valamint porózus szerkezetű béta-trikálcium-foszfát (ß-TCP) mintákból arannyal bevont csiszolatokat készítettünk, majd és Buehler típusú berendezés segítségével megállapítottuk a mikrokeménységet. Annak ellenére, hogy a három minta közül szubjektíven a ß-TCP volt a leginkább törékeny, a Vickers-féle mikrokeménység mérések szerint jelentősen keményebbnek bizonyult, mint a természetes eredetű csontpótlók. A liofilizált szarvasmarha és a liofilizált humán allograft hasonló keménységgel jellemezhető. Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a biológiai eredetű mineralizált csontgraftokhoz látszólag hasonló mesterséges ß-TCP jelentősen keményebb, ridegebb szerkezetű, amely valószínűleg azt eredményezi, hogy élő szövetbe ültetve könnyebben törik