 |
A CXCR2 jelátviteli rendszer szerepe bél simaizomban ileus kialakulása során
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
120669 |
| típus |
K |
| Vezető kutató |
Uray Karen Lee |
| magyar cím |
A CXCR2 jelátviteli rendszer szerepe bél simaizomban ileus kialakulása során |
| Angol cím |
CXCR2 signalling in intestinal smooth muscle during the development of ileus |
| magyar kulcsszavak |
kontraktilitás, simaizom, vékonybél, CXCR2, ileus |
| angol kulcsszavak |
contractility, smooth muscle, small intestine, CXCR2, ileus |
| megadott besorolás |
| Molekuláris Biológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 50 % | | Ortelius tudományág: Molekuláris markerek és azonosításuk | | Szerv- és kórélettan (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 30 % | | Gasztroenterológia, hepatológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma) | 20 % | | Ortelius tudományág: Gasztroenterológia |
|
| zsűri |
Molekuláris és Szerkezeti Biológia, Biokémia |
| Kutatóhely |
ÁOK Orvosi Vegytani Intézet (Debreceni Egyetem) |
| résztvevők |
Erdődi Ferenc
Virág László
|
| projekt kezdete |
2016-10-01 |
| projekt vége |
2021-09-30 |
| aktuális összeg (MFt) |
47.958 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
3.50 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A posztoperatív ileus a sebészeti gyakorlatban gyakran előforduló, és sokszor hosszan tartó állapot. Az ileus korlátozza a beteg szájon át való táplálhatóságát és elhúzódó kórházi ápolással, gyakran szövődményekkel jár. Távlati célunk az, hogy új gyógyszercélpontokat azonosítsunk az emésztőcsatorna simaizom sejtjeiben a posztoperatív és a trauma által kiváltott ileus hatékony kezelésére. A jelen pályázat célkitűzése azon molekuláris mechanizmusok felderítése, amelyekben a CXCR2 receptor általi citokin jelátvitel csökkenti a myosin könnyű láncának (MLC) foszforilációját és így gátolja a simaizom kontraktilitást. A hipotézisünk az, hogy a C-X-C Motif receptor 2 (CXCR2) ligandjai aktiválják a Raf-1-et a p21-aktiválta kináz 1 (PAK1) és Ras aktiválódása révén, ami a ROCK aktivitás gátlásához, és egyben csökkent MLC foszforilációhoz vezet. Ezt a hipotézist az alábbi kísérleti célok megvalósításával fogjuk tesztelni: 1) Meghatározzuk a Raf-1 foszforiláció, és human intestinalis simaizomsejtek CXCL1 (CXCR2 ligand) általi aktiválódásának mechanizmusát 2) Meghatározzuk a Raf-1 hatását a ROCK aktivitására és az MLC foszforilációra primer human intestinalis simaizomsejtekben. 3) Meghatározzuk, hogy in vivo a CXCR2 ligandjai önmagukban csökkentik-e az MLC foszforiláció és a bél simaizom sejtek kontraktilitását. Ezen vizsgálatok kiderítik, hogy milyen hatással bírnak a vizsgált citokinek a gasztrointesztinális motilitásra, és alapjául szolgálnak új gyógyszercélpontok azonosítására az ileus kezelésében. Az ileus hatékony kezelése rövidebb kórházi és intenzív ápolást eredményez, csökkenti a fertőzéses és thromboembóliás szövődmények lehetőségét és ezáltal a betegellátás költségeit is.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A posztoperatív ileus a sebészeti és kritikus állapotú betegeket gyakran sújtó kórkép, amely septikus és thromboemboliás szövődmények révén könnyen életveszélyes állapotba torkollhat, de sajnos jelenleg sincs hatékony kezelési módja. Hosszú távú célunk új célpontok azonosítása a bél simaizomzatának kezelésére posztoperatív és trauma-indukálta ileusban. Előzetes adatok és publikált vizsgálatok arra utalnak, hogy egyes gyulladásos mediátorok, úgymint a C-X-C Motif receptor 2 (CXCR2) ligandok döntő fontosságúak a simaizom diszfunkció kialakulásában. E pályázat célja meghatározni, hogyan csökkentik a CXCR2 ligandok az MLC foszforilációt, és ezáltal a simaizom összehúzódást. Hypotézisünk az, hogy a CXCR2 ligandok aktiválják a Raf-1 kinázt, ezáltal bekapcsolva a p21-aktivált kináz 1 (PAK1) és Ras enzimeket, ami gátolja a ROCK aktivitását és végül csökkent MLC foszforilációhoz vezet (sebességmeghatározó lépés simaizom összehúzódásnál). A hipotézisünk vizsgálatára a következő konkrét célokat tűzzük ki:
1. azon mechanizmusok meghatározása, amellyel a CXCL1 kezelés Raf-1 foszforilációt eredményez az aktiválás az emberi bél simaizom sejtekben.
2. a Raf-1 hatásának azonosítása a ROCK aktivitásra és az MLC foszforilációra az emberi bél simaizom sejtekben.
3. kimutatjuk, hogy CXCR2 ligandumok önmagukban csökkenthetik-e az MLC foszforilációt és a bél simaizom kontraktilitást in vivo.
Ezen eredmények elősegítik majd az ileus terápia új gyógyszeres célpontjainak felfedezésére az CXCR2 jelátviteli útvonalon. A gasztrointesztinális működés gyorsabb helyreállásával a műtét vagy trauma utáni felépülés lerövidíthető, a gyógyulási esélyek javíthatók, és csökkennek a betegellátás költségei.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A posztoperatív ileus (POI) gyakori szövődmény a sebészeti, a kritikus állapotú, és traumás betegeknél. Elhúzódó kórházi és intenzív kezelést igényel, megnöveli a fertőzéses és tromboembóliás szövődmények esélyét és életveszélyes állapotot eredményezhet. Egy 2008-as Cochrane-áttekintés szerint nincsenek hatékony gyógyszerek a POI kezelésére. A jelenleg elérhető gyógyszerek az enterális idegrendszert célozzák. Adataink és publikált vizsgálatok is simaizom diszfunkcióról tanúskodnak a POI kifejlődése során, míg a diszfunkcionális simaizom refrakter az enterális idegrendszer stimulálása. Így távlati célunk az, hogy gyógyszer célpontokat azonosítsunk bél simaizomban a posztoperatív és trauma által indukált ileus kezelésére.
A gyulladás egyik kulcseleme az ileus kifejlődésének, és pályázatunk középpontjában a gyulladásos mediátoroknak a simaizom funkcióra gyakorolt hatása áll. Az előzetes adatok azt mutatják, hogy állatmodellekben az ileus kifejlődését a bél simaizomban a C-X-C motívum receptor-2 (CXCR2) több ligandjának felregulálódása kíséri. Azon betegeknél, akiknél bélelzáródás lép fel, korán megfigyelhető a keringő CXCR2 ligandumok megnövekedett szintje. Bár a gyulladás az ileus pathogenezisében alapvető, keveset tudunk arról a mechanizmusról, amellyel a CXCR2 ligandok a simaizom működést szabályozzák. A kutatásunk fényt derít erre a kérdésre.
A posztoperatív ileus kezelésére kifejlesztett legújabb gyógyszer az Alvimopan, egy mu-opioid receptor antagonista. Bár az Alvimopan rendelkezik bizonyos hatékonysággal az ileus kezelésében, fokozza a szívinfarktus rizikóját, és előkezelést igényel, így alkalmatlan akut sérültek kezelésére. Ezért égető szükség van új gyógyszer célpontokra az ileus gyógyításában. Az általunk javasolt vizsgálatok eredményei a simaizom összehúzódást a gyulladásos mediátorok egyik típusa által szabályozó mechanizmusok felderítését szolgálják. Ezek az adatok alapjául szolgálhatnak új gyógyszerek kifejlesztésének, beleértve a PAK1 gátlókat és CXCR2 antagonistákat. Az ileus kikűszöbölése, a bélműködés javítása lerövidíti a traumás és sebészeti betegek megpróbáltatásait, kórházi és intenzív osztályon eltöltött idejét, csökkenve az ellátás költségeit és javítva a beteg gyógyulási esélyeit.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Sok olyan műtéten átesett, illetve súlyos beteg van akinek a táplálása nehézségbe ütközik az emésztőcsatorna mozgásának hiánya miatt, ami hosszabb kórházi tartózkodást és intenzív kezelést tesz szükségessé. Ilyen esetekben fertőzések és véralvadási zavarok is okozhatnak további szövődményeket. A korábbi feltételezések szerint a bélmozgások hiánya gyulladásos folyamatokra vezethetőek vissza, amelyek károsítják az emésztőtraktust, azonban ezen kóros állapot oka nincs megnyugtatóan tisztázva. A benyújtott kutatási tervezet azokat a mechanizmusokat fogja felderíteni, amelyek a gyulladásos folyamatok során szabályozzák a bélmozgásokat. Ezen mechanizmusok megértése révén azonosíthatjuk azokat a gyógyszer célpontokat, amelyek révén sikerrel tudjuk majd kezelni a belek leállását műtéten vagy traumán átesett betegeknél.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Postoperative ileus is a common complication in surgical patients and is also prevalent among critically ill and trauma patients. Ileus causes delayed enteral feeding, prolonged hospital stays, and increased complications; however, there are no effective pharmacological treatments for ileus. Our long term goal is to identify drug targets in intestinal smooth muscle for the treatment of postoperative and trauma-induced ileus. The objective of this proposal is to determine the mechanism by which cytokines signalling via CXCR2 decrease MLC phosphorylation to inhibit smooth muscle contractility. Our hypothesis is that C-X-C Motif receptor 2 (CXCR2) ligands activate Raf-1 via p21-activated kinase 1 (PAK1) and Ras activation leading to inhibition of ROCK activity and eventually decreased MLC phosphorylation. We will test this hypothesis by achieving the following specific aims: 1) Determine the mechanism by which CXCL1 (CXCR2 ligand) treatment leads to Raf-1 phosphorylation and activation in human intestinal smooth muscle cells. 2) Determine the effects of Raf-1 on ROCK activity and MLC phosphorylation in primary human intestinal smooth muscle cells. 3) Determine if CXCR2 ligands alone can decrease MLC phosphorylation and intestinal smooth muscle contractility in vivo. The results of the studies above will improve our understanding of how cytokines can affect gastrointestinal motility and provide a basis for pursuing novel drug targets in the CXCR2 signalling cascade for the treatment of ileus. Effective treatment of ileus will result in shorter hospital stays and intensive care stays, and reduce infectious and thromboembolic complications, thus reducing patient care costs.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Postoperative ileus, prevalent among surgical and critically ill patients, can develop into a life threatening condition through septic and thromboembolic complications. Today there are no effective treatments for ileus. Our long term goal is to identify drug targets in intestinal smooth muscle for the treatment of postoperative and trauma-induced ileus. Our preliminary data and published studies suggest that inflammatory C-X-C Motif receptor 2 (CXCR2) ligands play critical role in causing intestinal smooth muscle dysfunction in surgical and critically ill patients. The objective of this proposal is to find the mechanism by which CXCR2 ligands decrease MLC phosphorylation to inhibit smooth muscle contractility. We hypothesize that CXCR2 ligands activate Raf-1, via p21-activated kinase 1 (PAK1) and Ras activation, leading to inhibition of ROCK activity and decreased MLC phosphorylation (rate limiting step for smooth muscle contraction). We will test the hypothesis through these specific aims:
1. Determine the mechanism by which CXCL1 treatment leads to Raf-1 phosphorylation and activation in human intestinal smooth muscle cells.
2. Determine the effects of Raf-1 on ROCK activity and MLC phosphorylation in human intestinal smooth muscle cells.
3. Determine if CXCR2 ligands alone can decrease MLC phosphorylation and intestinal smooth muscle contractility in vivo.
The results of the studies above will provide a basis for pursuing novel drug targets in the CXCR2 signalling cascade for the treatment of ileus. Reducing the time for gastrointestinal recovery from surgery or trauma will shorten hospital/ICU stays, reduce patient care costs and improve patient outcomes.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Postoperative ileus (POI) is prevalent in surgical, critically ill, and trauma patients leading to prolonged hospital and intensive care unit (ICU) stays, increased infectious and thromboembolic complications and life threatening conditions. According to a 2008 Cochrane review, there are no effective drugs to treat POI. One of the reasons that drugs are ineffective may be that they target the enteric nervous system. Our data and published studies reveal smooth muscle dysfunction during the development of POI. If the smooth muscle is dysfunctional it cannot respond to enteric nervous system stimulation. Thus, our long term goal is to identify drug targets in intestinal smooth muscle for the treatment of postoperative and trauma-induced ileus.
Inflammation is a key component in the development of ileus, and the proposed studies will focus on the effects of inflammatory mediators on smooth muscle function. Preliminary data show that several C-X-C motif receptor 2 (CXCR2) ligands are upregulated in intestinal smooth muscle early in the development of ileus in animal models and circulating levels of CXCR2 ligands are increased early in patients who develop ileus. Although inflammation has been shown to play a crucial role in the development of ileus, little is known about the mechanism by which CXCR2 ligands affect smooth muscle function and our studies will fill this knowledge gap.
The newest drug developed to treat postoperative ileus is Alvimopan, a mu opioid receptor antagonist. While this drug has demonstrated some effectiveness in treating POI, there are several drawbacks. Alvimopan requires pretreatment so is unsuitable for trauma patients, and Alvimopan is associated with an increased rate of myocardial infarction that limits its use. Thus, there is a crucial need for novel drug targets to treat ileus. The results of the proposed studies will reveal the mechanism by which one class of inflammatory mediators affects smooth muscle contractility. These data will provide the basis for novel drug development, including PAK1 inhibitors and CXCR2 antagonists. Improving intestinal function in trauma and surgical patients will shorten hospital and ICU stays, reduce complications and reduce patient care costs.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Many surgical or critically ill patients cannot be fed properly due to lack of movement that propels food along the gastrointestinal tract. When patients cannot be fed after surgery, trauma, or serious illness, the patients have to stay in the hospital and the intensive care unit longer. Patients also experience more complications including infections and blood clots. The lack of movement is thought to be caused by inflammation that injured the gastrointestinal tract; however, the mechanism is not well understood. The proposed experiments will elucidate the mechanism by which one group of inflammatory mediators affects gastrointestinal motility. By understanding the mechanism, we can identify targets for the development of better drugs to treat the illness and improve outcomes for surgical and trauma patients.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
