Laki Kálmán Doktori Iskola
Állandó link (URI) ehhez a gyűjteményhez
Általános Orvostudományi Kar
Laki Kálmán Doktori Iskola
(vezető: Dr. Balla József)
Orvostudományi doktori tanács
D43
tudományágak:
- elméleti orvostudományok
- klinikai orvostudományok
Doktori programok:
- Trombózis, hemosztázis és vaszkuláris biológia
(programvezető: Dr. Muszbek László) - Hematológia
(programvezető: Dr. Kiss Csongor) - Kardiovaszkuláris megbetegedések
(programvezető: Dr. Édes István)
Böngészés
Laki Kálmán Doktori Iskola Szerző szerinti böngészés "Balla, József"
Megjelenítve 1 - 6 (Összesen 6)
Találat egy oldalon
Rendezési lehetőségek
Tétel Szabadon hozzáférhető A cink és a BGP-15, mint potenciális inhibitorok a vaszkuláris simaizomsejtek magas glükóz és prolil-hidroxiláz inhibitor indukált kalcifikációjábanNagy, Annamária; Balla, József; Laki Kálmán Doktori Iskola; Debreceni Egyetem::Általános Orvostudományi Kar::Belgyógyászati IntézetA vaszkuláris kalcifikáció elsődleges induktora a krónikus veseelégtelenségben szenvedő betegeknél megfigyelhető ásványi,- és csontanyagcsere zavar. Pontos mechanizmusa még nem ismert, így nem áll a klinikusok rendelkezésére olyan gyógyszeres terápia, mellyel visszafordítható lenne ez a patofiziológiás folyamat. Munkánk során azt vizsgáltuk, hogy milyen tényezők gyorsíthatják fel a vaszkuláris kalcifikációt, és milyen potenciális inhibitorok lehetnek, amelyek visszaszoríthatják ezt a folyamatot. Kutatásaink során vizsgáltuk a cink lehetséges szerepét a magas Pi és/vagy PHI-indukált VSMC oszteoblaszt irányú transzformációjában. Kimutattuk, hogy a PHI a folyamatos HIF aktiváció eredményeként fokozza a vaszkuláris simaizomsejtek Pi-mediált kalcifikációját, melyet a cink dózisfüggő módon gátolt. A cink hatására az oszteoblaszt specifikus gének expressziója (BMP 2, Msx-2, Sp7/Osx) csökkent, míg a simaizomsejtekre jellemző markerek (ACTA 2, TGLN) expressziója a kontroll szinten maradtak. A hemodializálált és carotis műtét előtt álló betegek csökkent plazma cink koncentrációja arra enged következtetni, hogy a cinknek nagy jelentősége lehet az érbetegségek megelőzésében in vivo. Az ásványi anyagok diszregulált metabolizmusa mellett a hiperglikémiának is szerepe van a vaszkuláris kalcifikáció progressziójában. Munkánk során kimutattuk, hogy magas glükóz (11 mM) hatására a Pi-indukált oszteoblaszt irányú transzdifferenciáció fokozódik a vaszkuláris simaizomsejtekben a normál glükózhoz (5,5 mM) képest. Az általunk optimalizált in vitro kalcifikációs modellen a BGP-15 hatását vizsgálva azt az eredményt kaptuk, hogy a BGP-15 dózisfüggő módon csökkenti az oszteogén gének (BMP-2, KLF-5, Msx-2, PDK-4) expresszióját és a KLF-5, Msx-2, Osx fehérjék nukleáris transzlokációját normál-, és magas glükózkoncentráció mellett is. Kutatási eredményeink összegzéseként elmondható, hogy a CKD-s betegeknél alkalmazott PHI kezelés mellett kiemelt jelentősége van a vaszkuláris kalcifikáció nyomon követésének, a plazma cink koncentráció monitorozásának és az cink szupplementációnak. Emellett a BGP-15 antidiabetikus hatása mellett potenciális gyógyszer jelölt lehet a diabetes asszociált vaszkuláris megbetegedések terápiájában is. The major inducer of vascular calcification is the disorder of mineral and bone metabolism in patients with chronic renal failure. Its exact mechanism is not clear yet, so there is no available drug therapy for clinicians to reverse this pathophysiological process. In our study we investigated the factors that may accelerate vascular calcification and the potential inhibitors that may inhibit this process. In our research we investigated the possible role of zinc in the osteoblast transformation of VSMCs induced by high Pi and / or PHI. We demonstrate that PHI enhances Pi-mediated calcification of vascular smooth muscle cells as a result of continuous HIF activation which is inhibited by zinc in a dose-dependent manner. Zinc decreased the expression of osteoblast specific genes (BMP-2, Msx-2, Sp7 / Osx), while the expression smooth muscle cell-specific markers (ACTA-2, TGLN) remained at the control level.Decreased plasma zinc levels in patients undergoing hemodialysis and undergoing carotid surgery suggest that zinc may be of great importance in the prevention of vascular disease in vivo.In addition to the dysregulated metabolism of minerals, hyperglycemia also plays role in the progression of vascular calcification. We have shown that high glucose (11 mM) increases Pi induced osteoblast transdifferentiation in vascular smooth muscle cells compared to normal glucose (5,5 mM). Examining the effect of BGP-15 in our optimized in vitro calcification model we found that BGP-15 reduced the expression of osteogenic genes (BMP-2, KLF-5, Msx-2, PDK-4) in a dose-dependent manner and the nuclear translocation of KLF-5, Msx-2, Osx proteins at both normal and high glucose concentrations. The result of this study demonstrate that in addition to PHI treatment in patients with CKD zinc plasma levels and stage of vascular calcification should be closely monitored and zinc supplementation might be considered. In addition to the antidiabetic effect of BGP-15, it may be a potential drug candidate for the treatment of diabetes-associated vascular disease.Tétel Korlátozottan hozzáférhető Ferritin: a potent inhibitor of vascular calcification and osteoblast activityZarjou, Abolfazl; Balla, József; Laki Kálmán doktori iskola; DE--Általános Orvostudományi Kar -- Belgyógyászati Intézet Nephrológiai TanszékVascular calcification plays a role in the pathogenesis of atherosclerosis, diabetes, and chronic kidney disease. Human aortic smooth muscle cells (SMCs) undergo mineralization in response to elevated levels of inorganic phosphate (Pi) in an active and well-regulated process that involves increased activity of alkaline phosphatase and increased expression of core binding factor alpha-1 (Cbfa-1), a bone-specific transcription factor, with the subsequent induction of osteocalcin. Mounting evidence suggests an essential role for the heme oxygenase 1 (HO-1)/ferritin system to maintain homeostasis of vascular function. We examined whether induction of HO-1 and ferritin alters mineralization of SMCs provoked by high Pi. Upregulation of the HO-1/ferritin system inhibited HSMC calcification and osteoblastic differentiation. Of the products of the system, only ferritin and, to a lesser extent, biliverdin were responsible for the inhibition. We conclude that induction of the HO-1/ferritin system prevents Pi-mediated calcification and osteoblastic differentiation of SMCs mainly via the ferroxidase activity of ferritin. These findings prompted us to study the mechanism of iron induced bone defects. While iron overload and its association with osteoporosis has long been recognized, the pathogenesis and exact role of iron have been undefined. Osteoblast (OB) development and maturation are under the influence of Cbfa-1, which induces expression of OB-specific genes. We demonstrate that iron-provoked inhibition of OB activity is mediated by ferritin and its ferroxidase activity. We confirm this notion by using purified ferritin H-chain and ceruloplasmin, both known to possess ferroxidase activity that inhibited calcification, whereas a site-directed mutant of ferritin H-chain lacking ferroxidase activity failed to provide any inhibition. Furthermore, we report that such suppression is not restricted to inhibition of calcification, but OB-specific genes such as alkaline phosphatase, osteocalcin, and Cbfa-1 are all downregulated by ferritin in a dose-responsive manner. This study corroborates that iron decreases mineralization and demonstrates that this suppression is provided by iron-induced upregulation of ferritin and its ferroxidase activity.Tétel Korlátozottan hozzáférhető Hemolízis, hemoglobin-oxidáció és hem-mediálta lipidoxidáció az erelmeszesedéses lézióban(2010-11-10T00:10:16Z) Nagy, Emőke; Balla, József; Laki Kálmán doktori iskola; DE--OEC--Általános Orvostudományi Kar --A kissűrűségű lipoprotein hem-katalizált oxidációja során olyan módosított LDL jön létre, mely endotheliális sejtekre toxikus, kisebb dózisban pedig strsszadaptációs fehérjéket, hem-oxigenázt-1-et és ferritint indukál. A módosított LDL kémiai és biológiai tulajdonságai változatosak lehetnek. Megvizsgálva az LDL-ben megjelenő lipidperoxidációs termékek mennyiségének időbeli változását megállapítottuk, hogy mind a citotoxicitás, mind a HO-1 indukció mértéke a lipid-hidroperoxid szinttel mutat szoros összefüggést. A hem önmagában is oxidálja az LDL-t, ez a reakció azonban lassú; 16 óra elteltével mérsékelten oxidált LDL jön létre, mely csak kevéssé citotoxikus. Ismételt hem-expozíció drámaian megnöveli a kissé oxidált LDL LOOH-tartalmát és fokozza citotoxicitását. Megállapítható, hogy a mérsékelten oxidált LDL-ben jelen levő kevés lipid-hidroperoxid hem hozzáadásakor ugyanazt a katalizáló hatást fejti ki, mint a hidrogén-peroxid a hem mellett. Megvizsgáltuk, hogyan hat az LDL oxidációjára a kén-hidrogén, mely egy erős redukálószer, és 50 μmol/l koncentrációban fordul elő a szervezetben fiziológiás körülmények között. Megállapítottuk, hogy a kén-hidrogén jelentősen lassítja az LDL hem-mediálta oxidatív modifikációját. Oxidált LDL LOOH-tartalmát csökkenti, melynek következtében csökken a módosított LDL citotoxicitása és HO-1 indukálóképessége is. Másrészt viszont a kén-hidrogénnel történő előkezelés ellenállóvá teszi az endotheliális sejteket a hidrogén-peroxiddal és oxidált LDL-lel előidézett toxikus hatással szemben... ----- Heme-catalyzed oxidation of low-density lipoprotein (LDL) is one of the relevant mechanisms involved in LDL modification. Oxidized LDL is toxic to vascular endothelium, however, in sublethal dose induces heme oxygenase-1 (HO-1) and ferritin as a defense mechanism. The central importance of this protective system was recently highlighted by the discovery of a child diagnosed with HO-1 deficiency, who exhibited intravascular hemolysis, extensive endothelial damage as well as signs of severe atherosclerosis. Chemical and biological properties of oxidized LDL vary according to the way and degree of oxidation. We found that both cytotoxicity and expression of heme oxygenase-1 in endothelium strongly correlated to the lipid hydroperoxide content of oxidized LDL. We have also investigated the effect of H2S, a strong reductant present in tissues at remarkable amount, on hemin-mediated oxidation of LDL and oxidized LDL-induced endothelial reactions. H2S dose dependently delayed the accumulation of lipid peroxidation products during hemin-mediated oxidation. Moreover, H2S decreased the LOOH content of oxidized LDL which was accompanied by reduced cytotoxicity. OxLDL-mediated induction of heme oxygenase-1, was also abolished by H2S. H2S can directly protect endothelium against hydrogen peroxide and oxLDL-mediated endothelial cytotoxicity...Tétel Szabadon hozzáférhető Mátrix mineralizáció és reszorpció az érfalban: a ferril-hemoglobin és a kén-hidrogén hatása a vaszkuláris kalcifikáció patomechanizmusáraZavaczki, Erzsébet; Balla, József; Laki Kálmán doktori iskola; DE--Általános Orvostudományi Kar -- Belgyógyászati Intézet, Nephrológia TanszékA vaszkuláris kalcifikáció kialakulása két ellentétes irányú folyamatnak: az oszteoblaszt-szerű sejtek megemelkedett mineralizációjának és az oszteoklaszt-szerű sejtek csökkent csontreszorpciójának az eredménye. Munkánk során azokat a tényezőket vizsgáltuk, amelyek hatással lehetnek ezekre a folyamatokra. Az ateroszklerotikus plakkok bevérzése igen gyakori jelenség, melynek eredményeként a sejtekből kiszabaduló Hb az erős oxidatív környezetben FHb-ná oxidálódik. Azt vizsgáltuk vajon az oxidált Hb hatással van-e az OC-k kialakulására, ezáltal befolyásolva a kalcium eltávolítását a kalcifikált ateroszklerotikus léziókból. A FHb csökkentette a RANKL-indukálta csontreszorpciós aktivitást és gátolta az oszteoklaszt-specifikus gének expresszióját. Ezen túlmenően a FHb gátolta a RANK-ból kiinduló oszteoklasztogenezis jelátviteli útvonalait. Ezek a hatások hem-oxigenáz 1 enzimtől függetlenek, melyet HO-1 gén knock-out RAW264.7 sejteken és egerekben is megmutattunk. A FHb verseng a RANK-kal a RANKL-kötésért, ami egy lehetséges mechanizmust mutat, melynek révén a FHb akadályozza az oszteoklaszt differenciációt. Kóros human carotis artériák esetében, az OLC-k nagymennyiségben vannak jelen a kalcifikált plakkokban és a kalcium felhalmozódás környékén lokalizálódnak, míg a FHb felhalmozódást mutató bevérzett léziók esetében a kalcium akkumuláció ellenére is ezen sejtek száma lecsökkent. A FHb ezen hatásai azt bizonyítják, hogy a bevérzett aterómákban jelenlévő FHb egy olyan különleges mikrokörnyezetet teremt, melyben az OLC-mediálta kalcium depozíció eltávolítása akadályozott, ezáltal gátolt az érrendszer endogén kalcium reszorpciós képessége. Munkánk során vizsgáltuk a H2S lehetséges szerepét a Pi-indukálta VSMC oszteoblaszt irányú differenciációjában és minerlizációjában. Bizonyítottuk, hogy a H2S, függetlenül annak exogén vagy endogén eredetétől, gátolja az oszteoblaszt-specifikus gének (ALP, OCN és Runx2) expressziójának emelkedését. A Pit-1-en keresztül történő Pi-felvétel gátlása elengedhetetlen része a HAoSMC sejtek H2S hatására bekövetkező kalcifikációs és fenotípus-váltási folyamat jótékony befolyásolásához. Végstádiumú CKD betegekben a redukálódott CSE aktivitás csökkent H2S szinthez vezet, mely megkönnyíti a kalcifikáció megjelenését az érrendszerben. Ezek az eredmények új stratégiát nyújtanak a vaszkuláris kalcifikáció kialakulásának gátlásához.Tétel Szabadon hozzáférhető Role of iron-ferritin/ferroxidase and hydrogen sulfide in the development of the valvular mineralization: implications for calcific aortic valve diseaseSikura, Katalin Éva; Balla, József; Kovács, Katalin Éva; Laki Kálmán doktori iskola; DE--Általános Orvostudományi Kar -- Belgyógyászati Intézet, Nephrológiai nem önálló TanszékBEVEZETÉS A szív- és érrendszeri meszesedés egy komplex betegség, amely magába foglalja a nagyerek, aorták, valamint a szívbillentyűk meszesedését, és amelyet a legtöbb esetben krónikus veseelégtelenség (CKD) kísér. Rudolf Ludwig Karl Virchow, a „sejtpatológia atyja” volt az első, aki 1983-ban az érrendszeri meszesedés jelenségét, mint merev, „csontszerű” degeneratív folyamatot írta le. Ma már nyilvánvaló, hogy a kardiovaszkuláris meszesedés egy jól szabályozott és dinamikus folyamat, amely a szív- és érrendszeri megbetegedésekből adódó halálozások fokozott kockázatát idézi elő. Ismeretes továbbá, hogy a kardiovaszkuláris mineralizáció patológiás progressziója sokkal kifejezettebb cukorbetegek és krónikus vesebetegek esetében (Davignon et al., (2004); Libby et al., (2002); NM Rajamannan et al., (2011); Stocker et al. al., (2004)). A meszesedéssel járó aorta billentyűk betegsége (CAVD: Calcified aortic valve disease-meszes aorta billentyű betegség) a fejlett országok egyik leggyakoribb szívbetegsége, szintén egy aktívan regulált folyamat révén alakul ki (Yutzey et al., (2014)). Számos munkacsoport leírta, hogy a CAVD-ben minden esetben, a mineralizáción kívül, megfigyelhetők lipidakkumulált és gyulladásos területek is, melyek a szívbillentyű szövetén belül a kialakult léziók heterogenitását eredményezik. A gyulladás az aorta billentyűk betegségében egy kritikus pontot képez a folyamat iniciálódásában, ahogyan azt a National Heart Lung and Blood Institute (Rajamannan; (2011)) és más kutatócsoportok (Mohler ER, (2001); Mazzone A, (2004); Freeman RV, (2005); Dweck MR, (2012)) is összefoglalták munkájukban (Yutzey KE; (2014)). A meszes és nem meszes régiók aránya meghatározó lehet a meszesedés stádiumának meghatározásához (Chester, (2011); Lusis et al., (2004); Mohler, (2004); Mohler et al., (2001); Speer et al., (2004)). A stenotikus aorta billentyűk mineralizációja során a szívbillentyűt alkotó VIC sejtek (Valvuláris Interstitialis sejtek) myofibroblast-szerű sejtekké transzdifferenciálódhatnak, amelyek kontraktilitási markerekkel jellemezhetők, mint például alfa- simaizom -aktin (α-SMA); vagy osteoblast-szerű sejtekké alakulhatnak: ALP-aktivitás megjelenésével a kalcifikáció korai szakaszaiban, majd megemelkedett osteocalcin expresszióval és RUNX2 transzkripciós factor nukleáris transzlokációjával a sejtmagba, a későbbi mineralizációs fázisokban (Nalini M. Rajamannan et al., (2003)). A CKD-s betegekben a plazma megemelkedett foszfát-szintje a szív-érrendszer meszesedésének egyik legpotensebb/legfontosabb indukálója (Hruska KA, (2008); Giachelli CM, (2009); Adeney KL, (2009)). A magas foszfát egy nátrium-függő foszfát-kotranszporter (Pit csatornák (Crouthamel et al., (2013); X. Li et al., (2006)) által közvetített folyamatban indukálja az érrendszeri kalcifikációt, azáltal hogy elősegíti a foszfát fokozott felvételét a sejtekbe (Ducy et al., (1997)). Ferritin / ferroxidáz A vas az élő szervezetben esszenciális, elengedhetetlenül fontos számos sejtfunkcióban. A vas potenciális toxicitással rendelkezik, amelyet főként a ferritin molekulák modulálnak. A ferritin egy antioxidáns tulajdonságú vastároló protein, amelyről kimutatták, hogy megvédi az endotéliumot / simaizomsejteket / a szívbillentyű intersticiális sejtjeit a gyulladás káros hatásaival, valamint a meszesedéssel szemben is (Balla G, (1992); Sikura KÉ, (2019)); Zarjou A, (2009)). A ferritin nagyméretű molekula (450 kDa), funkciója, hogy akár 4500 Fe atomot tároljon egy biztonságos, gömb szerkezetű struktúrában, nem mérgező formában. A ferritinnek két alegysége van, nehéz [H] és könnyű [L] lánc, amelyek aránya a sejt, a szövet és a szerv vas-ellátottságától függ (Theil EC, (1990)). A ferritin H-lánca ferroxidáz aktivitással rendelkezik, amely elengedhetetlenül fontos ahhoz, hogy a potenciálisan mérgező Fe (II) ionok Fe (III) –ként raktározódjanak, ezáltal csökkentve az oxidatív károsodások kialakulásának lehetőségét (Arosio P, (2002)). A ferritinnek a vastároláson és vasháztartás szabályozásán túl immunmoduláló szerepe is van, melyet Wang és Knovich et al. (2010) írt le. A klinikumban a szérum ferritin szintje a szervezet vasháztartásának tükre, így azt vizsgálva különböző betegségekre (fertőzések, gyulladások, kardiovaszkuláris betegségek), rendellenességekre deríthető fény (Zarjou, Black et al. (2019)). A vas/ferritin pontos funkciója a gyulladásos megbetegedésekben, illetve a szív-érrendszer betegségeiben jelenleg még kevésbé ismert és vitatott, munkánkkal viszont megpróbálunk részletes betekintést nyújtani a vas/ferritin rendszer CAVD-ban és CKD-ben betöltött szerepére. A H2S szerepe A hidrogén-szulfid a harmadik ismert endogén gazotranszmitter, a nitrogén-oxidon és a szén-monoxidon kívül (Wang, (2002)). Korábi munkánkban összefoglaltuk, hogy a NaSH-nak jelentős funkciója van az érrendszer egészségének fenntartásában azáltal, hogy gátolja az erek vaszkuláris simaizomsejtjeinek mineralizációját (Zavaczki et al., (2011)). A cisztationin-γ-liáz (CSE), az endogén kénhidrogén termelésért felelős enzim fontos feladatot lát el a normál szív- és élettani funkciókban, amint Jiang és munkatársai, és más munkacsoportok összefoglalták (Chen et al., (2007)). A szívbetegségek kialakulása a H2S termelés elégtelenségében nyilvánul meg, amelyet például a szívkoszorúér betegek plazmájában a H2S alacsonyabb szintje jelez (Jiang et al., (2005); Shen et al., (2015)). Az agyszövet normál működéséhez szükséges endogén H2S-termelést pedig a cisztationin-β-szintáz (CBS) biztosítja, ahogy K. Abe és H. Kimura is kimutatta (Abe et al., (1996)). A H2S hiányának pótlása már megvalósítható: Kang et al. (2017) szerint, a Lawesson’s reagens és a morfolin reagáltatása révén egy új generációs lassú H2S felszabadulást biztosító molekula (GYY4137) hozható létre. A GYY4137 protonációs reakciója pedig még stabilabb kénhidrogént felszabadító vegyületet eredményez, mint például AP67 és AP72. Az AP72 kiválóan oldódik vízben és nagyon lassan generálja a H2S-t, összehasonlítva a gyors kénhidrogén-felszabadító donorokkal, mint például NaSH és Na2S (Chitnis et al., (2013); Kang et al., (2017); Nagy Péter et al., (2014)). Ezen túlmenően nemrégiben Rose, Moore et al., (2017) bizonyította, hogy a kénhidrogénnek a sejtek jelátviteli folyamataiban poszt-transzlációs módosításokban is funkcionális szerepe van. Állatmodellben és géncsendesített in vitro modellekben is megfigyelték a H2S mineralizációban betöltött szerepét, melyet a CSE/CBS enzimrendszerek alulműködésével támasztottak alá (Rose, Moore et al. (2017)). Munkánk e fejezetében egy új, részletes betekintést szeretnénk bemutatni a kénhidrogén kardiovaszkuláris funkcióját illetően, in vitro és in vivo modellben is demonstrálva. Introduction Vascular and valvular calcification Cardiovascular calcification is a complex disease involving the major and medium-sized arteries along with the aortic valves and is accompanied with chronic kidney disease. Rudolf Ludwig Karl Virchow, the ‘father of cellular pathology’, was the first who described the phenomenon of vascular calcification with the presence of stiff, ‘bone-like’ consistency in atheroma as a degenerative process in 1983. Today it is evident that cardiovascular calcification is a well-regulated and dynamic process, implicated with an increased risk of cardiovascular morbidity and mortality. It is also well known, that the pathological progression of cardiovascular mineralization is much more pronounced in patients with diabetes and in chronic kidney disease (CKD) (Libby, Ridker et al. (2002), Davignon and Ganz (2004), Stocker and Keaney (2004), Rajamannan, Evans et al. (2011)). Calcific aortic valve disease (CAVD) is one of the most common valvular heart disease in developed countries, and is a well defined disease process (Yutzey, Demer et al. (2014)). In addition to calcification, lipid accumulation and inflammation result in an atherogenous lesion within the heart valve tissue. As demonstrated by the National Heart Lung and Blood Institute, in valvular disease inflammation is a critical initiation step (Rajamannan, Evans et al. (2011) and other research groups (Mohler, Gannon et al. (2001); Mazzone, Epistolato et al. (2004);Freeman and Otto (2005); Dweck, Boon et al. (2012); Yutzey, Demer et al. (2014)). The ratio of the calcified and non-calcified regions could guide us to determine the state of calcification (Chester (2011); Lusis, Mar et al. (2004);Mohler (2004); Speer and Giachelli (2004); Mohler, Gannon et al. (2001)). In stenotic aortic valve calcification, VIC can transdifferentiate into myofibroblast-like cells, which are identified by markers of contractility such as alpha smooth muscle actin (α-SMA), or into osteoblast-like cells: identified by upregulation of ALP activity, and increased levels of osteocalcin expression, and RUNX2 nuclear translocation into the nucleus in later stages. In CKD patients, the elevated plasma phosphate level is one of the most potent inducer of the initiation of vascular calcification (Hruska, Mathew et al. (2008);Giachelli (2009);(Adeney, Siscovick et al. 2009)). High phosphate provokes calcification of vascular cells in a process mediated by a sodium-dependent phosphate co-transporter (Pit channels), that facilitates entry of phosphate into the cells. In calcified valves, VIC is also shown to transdifferentiate into osteoblast-like cells, determined by the increasing of osteocalcin levels, ALP activity and other osteogenic factors expression/translocation (Rajamannan, Subramaniam et al. (2003)) such as RUNX2, the osteogenic transcription factor and its nuclear translocation (Ducy (1997)). Phosphate uptake occurs via phosphate carriers Pit1 and Pit2 (Crouthamel 2013); Li, Yang et al. (2006)). Ferritin/Ferroxidase Iron is essential in several cellular functions. Iron overload can be potentially toxic, and is mainly modulated by the ferritin molecules. Ferritin is an iron storage protein that has antioxidant properties, and it is known to protect the endothelium/smooth muscle cells/valvular interstitial cells against the damaging effects of inflammation and calcification (Balla, Jacob et al. 1992); Sikura, Potor et al. (2019), Zarjou, Jeney et al. (2009)). Ferritin is a large molecule (450 kDa), and its function is to stores up to 4500 Fe atoms in a safe, spherical shell in a nontoxic form. Ferritin has 24 subunits of two types (heavy [H] and light [L] chain) the proportions of which depend on the iron status of the cell, the tissue, and the organ (Theil (1990)). The H-chain of ferritin has ferroxidase activity that is essential for iron incorporation and also in controlling the potentially toxic Fe (II) ions via reduction in oxidative damage (Arosio and Levi (2002)). Additionally, ferritin has various functions apart from iron storage, i.e., it is has been described as having immunomodulatory effects as summarized in a review by Wang, Knovich et al. (2010). Additionally, levels of serum ferritin are widely utilized by clinicians as a mirror of iron stores, and may signal abnormality in different diseases, e.g., infections, inflammation, cardiovascular disorders (Zarjou, Black et al. (2019)).While the connotation of iron/ferritin role in inflammation and cardiovascular diseases is not well understand and is extensively debated, in this part of this work we attempt to highlight a possible mechanism and its role in CAVD and CKD. Role of H2S Hydrogen sulfide is a water soluble, colorless gas which was described first time in the 17th century (Wang (2010); Wang (2012)). Hydrogen sulfide is the novel endogenous gasotransmitter, along with nitric oxide and carbon monoxide (Wang (2002)). In mammalian tissues H2S is mainly produced by CSE (cystathionine gamma-lyase) and CBS (cystathionine beta-synthase) from L-cysteine and homocysteine (Zhang, Wang et al. (2018)). Beltowski (2015) previously demonstrated that H2S levels may be enhanced in vivo by conventional inorganic sulfide salts and Kang, Neill et al. (2017) have described that reaction between Lawesson’s reagent and morpholine results in a new generation slow H2S release compound GYY4137. Protonation reaction of GYY4137 results more stable H2S releasing compounds, such as AP67 and AP72. AP72 has excellent water solubility and very slow generation of H2S compared to the fast H2S releasing donors such as NaSH and Na2S (Chitnis, Njie-Mbye et al. (2013); Kang, Neill et al. (2017)); Nagy (2013)). Previously, we demonstrated that NaSH is a significant inhibitor of mineralization of vascular smooth muscle cells (Zavaczki, Jeney et al. (2011)). CSE is important for normal heart function and physiological functioning as Jiang et al, and others have concluded (Chen, Xin et al. (2007)). The development of heart disease is manifested by the disorder of H2S production as indicated by the lower levels of plasma H2S in patients with coronary heart disease (Jiang, Wu et al. (2005);Shen, Shen et al. (2015)). Additionally, the endogenous H2S production by CBS also ameliorates the normal function of the brain (Abe and Kimura (1996)). Furthermore, elevation of H2S levels is now achievable. Rose, Moore et al. (2017) recently demonstrated that H2S play a functional role in cell-signaling and post-translational-modifications in cardiovascular system. Moreover, using siRNA or genetic animal (mouse) models to demonstrate the role of H2S during mineralization, a mimic loss of function of genes (CSE; CBS) involved in the biosynthesis and degradation of H2S was observed within the affected cells/tissue (Rose, Moore et al. (2017)). In this work we would like to reveal new insights into the biology of H2S within the cardiovascular system and in cell signaling.Tétel Szabadon hozzáférhető Vas-porfirinek és hem-proteinek hatására kialakuló oxidatív stressz-indukció és stressz-adaptáció(2007-05-05T10:21:40Z) Jeney, Viktória; Balla, József; DE -- Orvos- és Egészségtudományi Centrum; Multidiszciplináris orvostudományok doktori iskolaAkut porfíriák kezelésében sikeresen alkalmazzák a hemet, annak ellenére, hogy a kezelésnek gyakran súlyos, az érrendszert érintő mellékhatásai vannak. Hem-arginátot alkalmazva a mellékhatások nem jelentkeznek. Kísérleteinkben a hem-arginát, szemben a hemmel nem fokozta a hidrogén-peroxiddal, illetve aktivált neutrofil granulocitákkal előidézett endotheliális citotoxicitást. A vizsgált hem analógok közül a vas-deuteroporfirin IX, 2,4-biszulfonát, a vas-koproporfirin III, és a deuteroporfirin IX, 2,4-diglikol szintén nem szenzitizálta a sejteket. Ezzel szemben a lipid oldékony vas-deuteroporfirin IX fokozta az oxidatív sejtkárosodást. A hem az LDL oxidatív modifikációját katalizálva is veszélyezteti a vaszkuláris sejtek integritását. A hemmel oxidált LDL toxikus az endotheliális sejteke. A hemel illetve hem-argináttal katalizált LDL lipid-peroxidáció kinetikája eltér. A hem-argináttal katalizált reakciónál hosszabb a reakció maximális sebességéig eltelt idő (ΔT at Vmax), és a propagációs fázisban mért maximális sebesség is lassúbb, mint a hemmel katalizált reakcióban. Lipid-peroxidációs termékek koncentrációjának mérésével is bizonyítottuk, hogy a hem-arginát kevésbé képes oxidálni az LDL-t mint a hem. Ennek következtében a hem-argináttal és hidrogén-peroxiddal kondicionált LDL kevésbé volt toxikus humán endotheliális sejtekre, mint a hemmel és hidrogén-peroxiddal kezelt LDL. Annak ellenére, hogy a hem-arginát nem fokozta az oxidánsok mediálta citotoxicitást, a hemhez és a vas-deuteropofirinhez hasonlóan bejut a sejtekbe, és hem-oxigenáz mRNS indukciót, valamint HO enzimaktivitás-növekedést okoz. A hem-oxigenáz indukciója együtt jár a ferritin szintjének emelkedésével. Azonban a hasonló mértékű HO indukció ellenére a hem-argináttal kezelt sejtekben a ferritin szintje csak megduplázódott, míg a hemmel kezelt sejtek ferritin szintje hússzorosa volt a kontrolnak. Bilirubin képződés alapján bizonyítottuk, hogy a hem.-arginát rosszabb szubsztrátja a hem-oxigenáznak mint a hem, így a reakcióban kevesebb vas válik szabaddá, ami magyarázhatja a ferritin indukcióban mért különbségeket a hemmel illetve hem-argináttal kezelt sejtek között. A vas-porfirinek nem befolyásolták a sejtek H- és L-ferritin mRNS szintjeit, ami a ferritin szintézis poszttranszkripciós szabályzásával magyarázható. A hem kezelés hatására bekövetkező HO és ferritin indukció a sejteket rezisztenssé teszi egy normál esetben toxikus oxidatív sokkal szemben. Számos tanulmányban bizonyították, hogy a rezisztencia kialakulásáért a ferritin a felelős. A ferritin az oxidatív károsodásban központi szereppel bíró intracelluláris vasat katalitikusan inaktív formában megköti. Hem illetve vas-protoporfirin kezelés hatására a sejtek hem-oxigenáz és ferritin szintje jelentősen megemelkedett, s a sejtek rezisztensek voltak a hemmel és hidrogén-peroxiddal előidézett oxidatív stresszel szemben. Hem-arginát hatására a sejtekben bekövetkező jelentős hem-oxigenáz, de csekély mértékű ferritin indukció nem nyújtott védelmet a hemmel és hidrogén-peroxiddal kiváltott citotoxicitás ellen. A hidrofilebb tulajdonságú vas-porfirinek: a vas-deuteroporfirin IX, 2,4-biszulfonát, a vas-koproporfirin III, és a vas-deuteroporfirin IX, 2,4-diglikol nem indukálták a hem-oxigenázt és a ferritint sem, így az oxidatív rezisztencia sem alakult ki a kezelt sejtekben. A hem-katabolizmus defektusának súlyos patológiai következményei vannak mind humán HO-1 deficiencia esetén, mind HO-1 knock out egerekben. A hem direkt módon toxikus, ezen túl mi egy másik utat is feltételeztünk, melyben a hem az LDL oxidatív modifikációján keresztül fejti ki károsító hatását. Ezt a feltételezést erősíti, hogy hemmel illetve methemoglobinnal inkubált plazmákból izolált LDL minták toxikusak voltak humán endotheliális sejtekre. Hasonlóan toxikus LDL-t izoláltunk a HO-1 deficiens beteg plazmájából. A toxikus LDL kialakulásában központi szerepe van a ferrohemoglobin methemoglobinná alakulásának, ugyanis a methemoglobinból a hem kiszabadul, míg a ferrohemoglobinból nem. A hem disszociációja után a szabad hem csoport képes bejutni az LDL-be annak ellenére, hogy a plazmában magas koncentrációban vannak jelen specifikus és aspecifikus hemkötő fehérjék. A hem-fehérje kötés erősítésével például a cianomethemoglobinban, vagy haptoglobinhoz kötött methemoglobinban a hem csoport stabilizálódik, és nem alakul ki toxikus LDL. A hemmel illetve methemoglobinnal inkubált plazmákból származó LDL-ek oxidatív modifikáltságát több módszerrel bizonyítottuk. Az LDL-ekben lipid-peroxidációs termékek jelentek meg, E vitamin tartalmuk és oxidatív rezisztenciájuk lecsökkent, elektroforetikus mobilitásuk fokozódott. A HO-1 deficiens beteg plazmájának spektrális analíziséből kiderült, hogy plazmájában nagyon magas a methemoglobin koncentrációja (~60 μM), így nem meglepő, hogy LDL-jének tulajdonságai a methemoglobinnal inkubált plazmából származó LDL tulajdonságaihoz hasonlítottak. A ferrohemoglobin önmagában nem idézte elő az LDL oxidatív modifikációját, azonban aktivált neutrofil granulocitákkal együtt adva a plazmához a szeparált LDL oxidált volt. Az oxidált LDL endotheliális sejtekben citoprotektív géneket, hem-oxigenázt és ferritint indukál. A hemmel illetve methemoglobinnal kezelt plazmákból izolált LDL hatására humán umbilikális véna endotheliális sejtekben HO-1 mRNS indukciót, és a hem-oxigenáz aktivitás fokozódását tapasztaltuk. E mellett a sejtek ferritin szintje is megemelkedett. A ferrohemoglobinnal kezelt plazmából izolált LDL nem fokozta a hem-oxigenáz és a ferritin expresszióját, azonban aktivált neutrofil granulociták jelenlétében az LDL indukálta a hem-oxigenázt és a ferritint is. A HO-1 deficiens betegből izolált LDL egészséges humán endotheliális sejtekben fokozta a hem-oxigenáz enzimaktivitást, és a ferritin szintet is megduplázta.