The functional role of Ca2+-and voltage-gated potassium channels in activated human T cells and fibroblast-like synoviocytes

Pethő, Zoltán Dénes

The functional role of Ca2+-and voltage-gated potassium channels in activated human T cells and fibroblast-like synoviocytes

dc.contributor.advisor	Varga, Zoltán
dc.contributor.author	Pethő, Zoltán Dénes
dc.contributor.department	Molekuláris orvostudomány doktori iskola	hu
dc.contributor.submitterdep	DE--Általános Orvostudományi Kar -- Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet
dc.date.accessioned	2017-12-06T08:58:31Z
dc.date.available	2017-12-06T08:58:31Z
dc.date.created	2017	hu_HU
dc.date.defended	2017-12-13
dc.description.abstract	Az ioncsatornák a gyulladásos folyamatok kulcsfontosságú szereplői mind T-limfocitákon, mind pedig RA-FLS-eken. További ismeretek szükségesek a fenti témával kapcsolatosan, hogy képesek legyünk autoimmun betegségeket ioncsatorna-gátlószerekkel kezelni. Többek között nem volt világos, hogyan függ össze az ioncsatorna-gátlás a sejtproliferáció gátlásával, mivel a szakirodalom nagymértékű szórást mutatott ezen adatokban. Eredményeink azt mutatták, hogy az ioncsatorna-blokkolók és a rapamicin dózisfüggő módon gátolják a T-sejtek citokinszekrécióját és osztódását, miközben nem csökkentik ezen sejtek életképességét. Legfontosabb megállapításunk az volt, hogy a mitogénstimulus mértékének növelésekor az ioncsatorna-gátlók antiproliferatív hatása csökkent, és nagyon magas koncentrációban el is tűnt. Ezt a proliferációt gátló hatást vissza lehetett állítani oly módon, hogy az ioncsatorna-blokkolókat egyéb anyagokkal, például mTOR gátló rapamicinnel kombináltuk. Eredményeink tehát szinergiát mutattak a különböző aktivációs utak között, és további in vivo kísérletek szükségesek, hogy az együttes kezelés előnyeit autoimmun betegségekben fel lehessen mérni. Ezen túlmenően a reumatoid artritiszben ioncsatorna-gátlással járó új terápiás lehetőségek tekintetében bővítettük ismereteinket. Mivel az RA-FLS-ek, a RA-ben a porc pusztulásáért felelős fő effektor sejtek K+ csatornaként főként a KCa1.1 csatornát fejezik ki, ezek a csatornák vonzó célpontok a RA kezelésében. Mivel a pórusképző alegység mindenütt jelen van az emberi szervezetben, a szövetileg behatárolt járulékos alegységek a legmegfelelőbb célpontok ezen csatornák blokkolásában, hogy kiküszöböljük a lehetséges jelentős mellékhatásokat. A RA-FLS-ekben KCa1.1 β1 és β3 szabályozó alegységeket azonosítottuk. A KCa1.1 β3 alegységet a sejtek túlnyomó többsége expresszálta, és erősen invazív CD44magas RA-FLS-sel társult, míg a minimálisan invazív CD44alacsony RA-FLS-sek β1 alegységet, vagy semmilyen β-t se fejeztek ki. Továbbá azt mutattuk ki, hogy a β3 alegység siRNS-sel történő csendesítésével csökkent a KCa1.1 csatorna sűrűsége az RA-FLS membránjában, és csökkent az RA-FLS invazivitása. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az RA-FLS α és β3 alegységéből álló KCa1.1 csatorna vonzó terápiás célpont RA-ben, és a jövőben erőfeszítésekre van szükség egy specifikus KCa1.1. β3-inhibitor kifejlesztéséhez. Összefoglalva elmondhatjuk, hogy az ioncsatornák funkcionális szerepe mind fiziológiás, mind kóros immunfolyamatokban számottevő, és betegségek új terápiás lehetőségeként kiemelt jelentőségűek lehetnek e fehérjék.	hu_HU
dc.description.abstract	Ion channels are key regulators of the inflammatory process, in regards T lymphocytes as well as fibroblast like synoviocytes in rheumatoid arthritis, RA-FLS. It is still necessary to deepen our understanding on these topics to be able to treat autoimmune diseases using ion channel inhibitors. As a major concern, it was not clear how ion channel inhibition correlated with inhibition of cell proliferation as there was an obvious variability in the literature regarding this topic. Our results showed that ion channel blockers and rapamycin inhibit cytokine secretion and cell division in T cells in a dose-dependent manner, while not impairing cell viability. Our key finding was that upon increasing the extent of mitogenic stimulation, the anti-proliferative effect of the ion channel blockers diminished and at very high concentrations it disappeared. Also, this antiproliferative effect can be recovered by combining ion channel blockers with immunopharmacological agents such as the mTOR inhibitor rapamycin. Our findings thus may indicate synergy among the various activation pathways and wishes for in vivo experiments where the benefit of the combined treatment can be assessed in autoimmune diseases. Furthermore, we aimed to improve our understanding considering novel therapeutic opportunities involving ion channel inhibition in rheumatoid arthritis. As RA-FLS, the major effector cells responsible for cartilage destruction in RA, express mainly KCa1.1 channels as potassium channels, these channels can be regarded as an attractive target for RA treatment. As the pore-forming subunit is ubiquitously expressed in the human body, tissue-restricted accessory subunits are the best targets in blocking these channels without any significant side effects. We identified KCa1.1 β1 and β3 regulatory subunits expressed in RA-FLS. KCa1.1 β3 subunits were expressed by in the vast majority of the cells and were associated with highly invasive CD44high RA-FLS, whereas minimally invasive CD44low RA-FLS and FLS from patients with osteoarthritis expressed either β1 or no regulatory β subunits. Furthermore, we showed that silencing the β3 but not the β1 subunit with siRNA reduces KCa1.1 channel density at the plasma membrane of RA-FLS and inhibits RA-FLS invasiveness. These findings suggest that the KCa1.1 channel, composed of α and β3 subunits in RA-FLS is an attractive therapeutic target for RA, and future efforts are desired to develop a specific KCa1.1 β3 inhibitor. In conclusion, we lifted former mysteries involving the functional role of ion channels in both physiological and pathological conditions and by pointing out novel therapeutic opportunities we authenticated future efforts in the aspect of ion channels and disease.	hu_HU
dc.format.extent	95	hu_HU
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2437/246243
dc.language.iso	hu	hu_HU
dc.language.iso	en	hu_HU
dc.subject	ioncsatorna	hu_HU
dc.subject	kálium csatorna	hu_HU
dc.subject	járulékos alegység	hu_HU
dc.subject	sejtproliferáció	hu_HU
dc.subject	T limfocita	hu_HU
dc.subject	reumatoid artritisz	hu_HU
dc.subject	ion channel	hu_HU
dc.subject	potassium channel	hu_HU
dc.subject	regulatory subunit	hu_HU
dc.subject	cell proliferation	hu_HU
dc.subject	T lymphocyte	hu_HU
dc.subject	rheumatoid arthritis	hu_HU
dc.subject.discipline	Elméleti orvostudományok	hu
dc.subject.sciencefield	Orvostudományok	hu
dc.title	The functional role of Ca2+-and voltage-gated potassium channels in activated human T cells and fibroblast-like synoviocytes	hu_HU
dc.title.translated	Kalcium- és feszültségkapuzott káliumcsatornák szerepe aktivált limfocitákban és fibroblaszt-szerű szinoviocitákban	hu_HU