Novel function of complement lectin pathway: mapping the reaction of MASP-1 with endothelial cells  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100684
Type K
Principal investigator Cervenak, László
Title in Hungarian A komplementrendszer lektin útjának új funkciója: a MASP-1 endotélsejtekre gyakorolt hatásának feltérképezése
Title in English Novel function of complement lectin pathway: mapping the reaction of MASP-1 with endothelial cells
Keywords in Hungarian MASP-1, endotélsejt, gyulladás, lektin útvonal, aktiváció
Keywords in English MASP-1, endothelial cells, inflammation, lectin pathway, activation
Discipline
Immunology (Council of Medical and Biological Sciences)60 %
Ortelius classification: Immunology
Cell differentiation, physiology and dynamics (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Signal transduction (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Panel Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent Dept. of Internal Medicine (Semmelweis University)
Participants Doleschall, Zoltán
Gál, Péter
Geiszt, Miklós
Jani, Péter Károly
Kajdácsi, Erika
Megyeri, Márton
Prohászka, Zoltán
Schwaner, Endre
Starting date 2012-01-01
Closing date 2015-12-31
Funding (in million HUF) 28.897
FTE (full time equivalent) 9.45
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Az endotélsejtek részt vesznek a gyulladás szabályozásában, amelyet elsődlegesen a fehérvérsejtek kemotaxisának, adhéziójának és aktivációjának irányításával valósítanak meg. Az immunválaszban az időfaktor egy rendkívül fontos tényező, minthogy a mikrobák szaporodási üteme általában messze felülmúlja a fehérvérsejtekét. A komplementrendszer egyik fő feladata pont az, hogy azonnal reagálva a patogének jelenlétére, időt biztosítson a nagy specificitású és hatékony adaptív immunválasz kialakulásához. A komplement lektin útvonalhoz tartozó mannán-kötő lektin asszociált szerin proteáz 1 (MASP-1) funkciója még nem teljesen ismert. Munkacsoportunk elsőként írta le, hogy az aktív MASP-1 több útvonalon keresztül is stimulálja az endotélsejteket, ezzel a gyulladás szabályozásának egyik legkorábbi tényezője lehet. Jelen pályázat célkitűzése az, hogy a MASP-1 endotélsejtekre gyakorolt hatását nagy részletességgel feltérképezze. Vizsgálni kívánjuk a MASP-1 általi aktiváció jelátviteli folyamatait, a génexpressziós változásokat, és az endotélsejtek különböző funkcionális válaszreakcióit. A MASP-1 endotélsejtekre gyakorolt hatásának megismerése nem csak egy új immunológiai-gyulladásbiológiai útvonal leírását jelenti, hanem segítséget nyújthat akut endotélsejt aktivációt kiváltó betegségek (pl. szepszis, herediter angioödéma) tanulmányozásában is. Minthogy ez a terület teljesen új az irodalomban, és jelenleg csak a mi csoportunk rendelkezik rekombináns MASP-1-gyel, így a célkitűzések megvalósulásának valószínűsége nagy, a kompetíció lehetősége csekély.

A kutatás alapkérdése
A jelen pályázat azt a hipotézist kívánja megvizsgálni, hogy a patogénekre adott gyors komplementválasz kiváltja-e egyidejűleg az endotélsejtek gyulladásos válaszreakcióját a mannán-kötő lektin asszociált szerin proteáz 1 (MASP-1) részvételén keresztül. Ezen belül kérdésünk, hogy a MASP-1 a proteáz aktiválta receptorok (PAR) hasítása által milyen jelátviteli-, génexpressziós-, illetve végső soron funkcionális hatással van az endotélsejtekre. Ehhez kapcsolódóan fontosnak tartjuk azt is tisztázni, hogy pontosan mely PAR-ok vesznek részt a MASP-1 közvetítette reakcióban, és hogy mekkora az egyes PAR-ok hozzájárulása a szignalizációhoz.

A kutatás jelentősége
A pályázat teljes mértékben alapkutatás, legfőbb hozadéka egy új immunológiai-gyulladásbiológiai útvonal feltárása, és a komplementrendszer feladatainak újraértékelése lehet. Az eredmények az endotélsejtek általános működésvizsgálatára is kihatnak, mert a rendszerszemléletű megközelítés (sok paraméter párhuzamos vizsgálata és mintázatszintű bemutatása, és a különböző utakon történő endotélsejt aktiváció transzkriptomjainak összehasonlítása) az irodalomban igen ritka. Ugyanakkor az eredmények akut endotélsejt aktivációt kiváltó betegségek (pl. szepszis, herediter angioödéma) patomechanizmusának megértését is elősegíthetik. A szepszisben ismert mind a komplementaktiváció, mind az endotélsejt hiperpermeabilitás, azonban a két tényező egymásra hatása nem kellően tisztázott. A herediter angioödéma pedig pont annak a fehérjének a hiányából fakad (C1-inhibitor), amely a MASP-1 legfontosabb gátlószere, a betegség tüneteit/panaszait közvetlenül az endotélsejt permeabilitás növekedés okozza (ödéma). A két rendszer ennél a betegségnél sincs összekapcsolva az irodalomban. Hosszabb távon a MASP-1 szelektív gátlása, illetve aktiválása akár ezen betegségekben terápiás célpontot is jelenthet.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
A kórokozók elleni védekezéshez szervezetünk különböző sejteket (fehérvérsejtek), és vérben oldott fehérjéket használ. A védekezés egyik kulcsmomentuma az, hogy szervezetünk gyorsabban pusztítsa a bekerülő kórokozókat, mint ahogy azok szaporodnak. A fehérvérsejtek zöme csak lassú aktiváció után lesz képes hatékonyan elpusztítani a mikrobákat, így a vérben oldott védekezőfehérjéknek a fertőzés korai fázisában kiemelkedő szerep jut. Ereinket belülről egyetlen sejtrétegben borítják az úgynevezett endotélsejtek. Ezeknek nem csak abban van szerepük, hogy a vért elhatárolják a többi szövettől, hanem igen aktívan szabályoznak több élettani folyamatot is. Ezek közül az egyik a gyulladás, amely legtöbbször fertőzésekhez, szövetkárosodáshoz társul. Pályázatunkban azt kívánjuk feltárni, hogy a vérben oldott védekezőfehérjék egyik tagja (MASP-1), amely kórokozók jelenlétében aktiválódik, képes-e közvetlenül reakcióba lépni az endotélsejtekkel (erre nézve már van bizonyítékunk, de más oldalról is meg kívánjuk erősíteni), és ha igen, akkor az endotélsejtek miképp válaszolnak a MASP-1 hatására (ez teljesen új területet jelent). Ez a hipotetikus reakció, amelyet a szakirodalomban még nem közöltek, fertőzés esetén az endotélsejtek egyik leggyorsabb aktivációs útját jelentené, így a folyamat feltérképezése nem csak egy alapjelenség leírását jelenti, hanem segíthet különböző gyulladásos betegségek megértésében, esetleg hosszútávon még a kezelésben is.
Summary
Summary of proposed research including key goals for scientifically qualified assessors
Endothelial cells participate in the regulation of inflammation, which means primarily the control of chemotaxis, adhesion and activation of leukocytes. Time factor is substantially important in immune response, since growth-rate of microbes usually takes over those of leukocytes. One of the main tasks of complement system is to respond immediately to the presence of pathogens, ensuring enough time for the development of highly specific and effective adaptive immunity. The function of mannan-binding lectin associated serine protease 1 (MASP-1), a member of complement lectin pathway, is not yet fully understood. Our group published first that MASP-1 can activate endothelial cells via different pathways, which may be one of the earliest factors in the regulation of inflammation. Present grant aims the detailed mapping of MASP-1 induced endothelial cell activation and its further consequences. We would like to study the MASP-1 activated signalling pathways, changes in gene-expression pattern and functional responses of endothelial cells. Understanding the effects of MASP-1 on endothelial cells means not only a description of a novel immunological/inflammation biological pathway but may help to study diseases with acute endothelial activation (e.g. sepsis, hereditary angioedema). Since this is a completely new field in literature, and at present only our group has recombinant MASP-1, the feasibility of the project is high and the risk of competition is very low.

The question of the research
The present application aims to study whether immediate response of complement to pathogens can initiate pro-inflammatory activation of endothelial cells by mannan-binding lectin associated serine protease 1 (MASP-1). More specifically, what are the effects of MASP-1, cleaving protease activated receptors (PARs), on the signal transduction, gene expression and functional properties of endothelial cells. Linked to this question, we would like to clarify which PARs participate in the MASP-1 induced reaction, and how significant the contribution of each PAR is.

Significance of the research
The application is a fully basic-research, its main result may be the revealing of a novel immunological/inflammation biological pathway, and re-evaluating the tasks of complement system. The results can also affect the general endothelial cell studies, because systems-biological approach (multiparametric assays with pattern-based interpretation and comparison of transcriptomes induced by different activators) is very rare in endothelial cell research. Moreover, results may help to understand the pathomechanism of diseases with acute endothelial cell activation (e.g. sepsis, hereditary angioedema). Complement activation as well as endothelial cell hyper-permeability are known factors in sepsis, however, the interaction between them is not completely described. Hereditary angioedema is caused by the deficiency of C1-inhibitor, which is the most potent inhibitor of MASP-1, while complaints of patients are originated from the increased endothelial cell permeability. The two systems have not yet been linked together in the literature. As a long-term significance, selective inhibition or activation of MASP-1 may designate a novel therapeutic target in the above mentioned diseases.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A projekt során sikeresen előállítottunk nagy mennyiségű és tisztaságú rekombináns MASP-1 fehérjét, melynek segítségével a további kísérleteket el tudtuk végezni. Kimutattuk, hogy a MASP-1 többféle úton is képes az endotélsejteket aktiválni. Az aktiváció legfontosabb eredménye, hogy az endotélsejtek gyulladási citokineket (IL-6, IL-8) termelnek, amelyek a helyszínre vonzzák a fehérvérsejtek egy csoportját, a baktériumok elleni immunválaszban igen hatékony neutrofil granulocitákat. Ezzel összhangban megnő olyan adhéziósmolekulák (E-szelektin) mennyisége az endotélsejtek felszínén, amely az odagyűlt neutrofilek megtapadását segíti elő az erek belső felszínén. Ezeket az eredményeket mRNS kifejeződés szintjén, fehérje expresszió szintjén, és funkcionális tesztekben is sikerült megerősítenünk. Ugyanakkor a MASP-1 által aktivált endotélsejtek nem termelnek reaktív szabadgyököket, tehát maguk nem, csak a neutrofil granulociták aktivációján keresztül járulnak hozzá a mikrobák elpusztításához. Az endotélsejtek teljes génexpressziós mintázatát vizsgálva (Agilent Gene Array) kimutattuk, hogy a MASP-1 a gyulladással kapcsolatos gének jelentős hányadának kifejeződését képes megváltoztatni, tehát az adhézión és citokintermelésen kívül is részt vesz a gyulladás szabályozásában. Ez felveti annak lehetőségét, hogy a MASP-1 egy lehetséges gyulladáscsökkentő gyógyszer kutatási célpontja legyen, ennek feltérképezése részét képezi az új, 2016-ban induló NKFI pályázatunknak (K 115623).
Results in English
We successfully produced highly pure recombinant MASP-1 in a quantity that was sufficient for the further experiments. We observed that MASP-1 is able to activate endothelial cells via distinct signaling pathways. The most important consequence of this activation is the pro-inflammatory cytokine (IL-6, IL-8) production of the endothelial cells, which may recruit neutrophil granulocytes, an antibacterial subtype of leukocytes, to the site of infection. Moreover, in accordance with the enhanced cytokine production, expression of adhesion molecules such as E-selectin, has also been increased, enhancing the adhesion forces between neutrophils and vascular endothelial cells. These results have been assessed and confirmed at mRNA and protein levels, as well as by functional tests. We showed that MASP-1 activated endothelial cells do not produce reactive oxygen- or nitrogen species, thus, endothelial cells may take part of the elimination of microbes mainly by activation of neutrophils. Using Agilent Gene Array to detect the gene expression profile of endothelial cells, we observed that MASP-1 can modify a significant proportion of the expression of inflammation related genes, therefore it may participate in the regulation of inflammation beyond cytokine production and adhesion. It proposes that MASP-1 could be a novel target for anti-inflammatory drug development, the assessment of further background information is being a part of our new NKFI project (K 115623).
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100684
Decision
Yes





 

List of publications

  
Péter K Jani, Endre Schwaner, Erika Kajdácsi, Márta L. Debreczeni, Rita Ungai-Salánki, József Dobó, Zoltán Doleschall, János Rigó Jr., Miklós Geiszt, Bálint Szabó, Péter Gál, László Cervenak: Complement MASP-1 enhances adhesion between endothelial cellsand neutrophils by up-regulating E-selectin expression, MOL IMMUNOL 75: 38-47, 2016
Dobó J, Schroeder V, Jenny L, Cervenak L, Závodszky P, Gál P: Multiple roles of complement MASP-1 at the interface of innate immune response and coagulation, MOL IMMUNOL 61: (2) 69-78, 2014
Jani PK, Kajdacsi E, Megyeri M, Dobo J, Doleschall Z, Futosi K, Timar CI, Mocsai A, Mako V, Gal P, Cervenak L: MASP-1 Induces a Unique Cytokine Pattern in Endothelial Cells: A Novel Link between Complement System and Neutrophil Granulocytes., PLOS ONE 9: (1) , 2014
Megyeri M, Jani PK, Kajdacsi E, Dobo J, Schwaner E, Major B, Rigo J Jr, Zavodszky P, Thiel S, Cervenak L, Gal P: Serum MASP-1 in complex with MBL activates endothelial cells., MOL IMMUNOL 59: (1) 39-45, 2014
Wilhelm I, Fazakas C, Molnar J, Hasko J, Vegh AG, Cervenak L, Nagyoszi P, Nyul-Toth A, Farkas AE, Bauer H, Guillemin GJ, Bauer HC, Varo G, Krizbai IA: Role of Rho/ROCK signaling in the interaction of melanoma cells with the blood-brain barrier, PIGM CELL MELANOMA R 27: (1) 113-123, 2014
Jani PK, Kajdacsi E, Megyeri M, Dobo J, Doleschall Z, Futosi K, Timar CI, Mocsai A, Mako V, Gal P, Cervenak L: MASP-1 Induces a Unique Cytokine Pattern in Endothelial Cells: A Novel Link between Complement System and Neutrophil Granulocytes., PLOS ONE 9: (1) e87104, 2014
Debreczeni Márta Lídia, Walter Fruzsina, Jani Péter Károly, Kajdácsi Erika, Schwaner Endre, Deli Mária, Cervenak László: A komplement MASP-1 hatása az endotélsejtek permeabilitására, 44. Membrán-Transzport Konferencia, Sümeg, 2014.05.20-23., 2014, 2014
Márta Lídia Debreczeni, Péter Károly Jani, Erika Kajdácsi, Endre Schwaner, László Cervenak: Development of a new method for permeability measurements, MIT 43. Vándorgyűlés, Velence, 2014.10.15-17., 2014, 2014
Jani Péter, Megyeri Márton, Makó Veronika, Kajdácsi Erika, Gál Péter, Cervenak László: A MASP-1 HATÁSA AZ ENDOTÉLSEJTEK CITOKIN TERMELÉSÉRE, Immunológiai Szemle, IV/3, Magyar Immunológiai Társaság 41. Vánorgyűlése, 2012
Schwaner Endre, Debreczeni Márta Lídia, Jani Péter Károly, Cervenak László: A GYULLADÁSGÁTLÓ FLAVONOIDOK HATÁSMECHANIZMUSÁNAK VIZSGÁLATA ENDOTÉLSEJTEKEN, Immunológiai Szemle, IV/3, Magyar Immunológiai Társaság 41. Vánorgyűlése, 2012, 2012
Jani Péter, Walter Fruzsina, Megyeri Márton, Kajdácsi Erika, Gál Péter, Deli Mária, Cervenak László: A KOMPLEMENT MASP-1 HATÁSA AZ ENDOTÉLSEJTEK PERMEABILITÁSÁRA, Immunológiai Szemle, IV/3, Magyar Immunológiai Társaság 41. Vánorgyűlése, 2012, 2012
Megyeri Márton, Jani Péter, Kajdácsi Erika, Schwaner Endre, Debreczeni Márta Lídia, Steffen Thiel, Závodszky Péter, Cervenak László, Gál Péter: MASP-1 KOMPLEMENTFEHÉRJE TISZTÍTÁSA HUMÁN SZÉRUMBÓL, Immunológiai Szemle, IV/3, Magyar Immunológiai Társaság 41. Vánorgyűlése, 2012, 2012
Jani Péter Károly, Megyeri Márton, Kajdácsi Erika, Makó Veronika, Gál Péter, Cervenak László: A KOMPLEMENT MASP-1 JELÁTVITELI ÚTVONALAI ENDOTÉLSEJTEKBEN, 42. Membrán-Transzport Konferencia, Sümeg, 2012.05.15-18., 2012
Péter K. Jani, Márton Megyeri, Veronika Makó, Erika Kajdácsi, Péter Gál, László Cervenak: THE NOVEL FUNCTION OF MANNAN BINDING LECTIN ASSOCIATED SERINE-PROTEASE-1 (MASP-1): PRO INFLAMMATORY ACTIVATION OF ENDOTHELIAL CELLS, International Vascular Biology Meeting, Wiesbaden, Germany, 2012.06.02-05., 2012
Schwaner Endre: ÚJ KAPCSOLAT A KOMPLEMENTRENDSZER ÉS AZ ENDOTÉLSEJTEK KÖZÖTT: A MASP-1 HATÁSA AZ ENDOTÉLSEJTEKRE, Scientific Students’ Associations (TDK) Conference, ELTE, 2012, 2012
Wilhelm I, Fazakas C, Molnár J, Haskó J, Végh AG, Cervenak L, Nagyőszi P, Nyúl-Tóth A, Farkas AE, Bauer H, Guillemin GJ, Bauer HC, Váró G, Krizbai IA.: Role of Rho/ROCK signaling in the interaction of melanoma cells with the blood-brain barrier., Pigment Cell Melanoma Research, 2014
Marton Megyeri; Peter K Jani; Erika Kajdacsi; Jozsef Dobo; Endre Schwaner; Balazs Major; Janos Rigo; Peter Zavodszky; Steffen Thiel; Laszlo Cervenak; Péter Gál: Serum MASP-1 in complex with MBL activates endothelial cells., Molecular Immunology, 2014
Endre Schwaner, Péter K. Jani, Erika Kajdácsi, Márta L. Debreczeni, Márton Megyeri, József Dobó, Zoltán Doleschall, Krisztina Futosi, Csaba I. Timár, Attila Mócsai, Péter Gál, László Cervenak: The signaling of protease activated receptors cleaved by complement MASP-1 induces endothelial cells to attract and bind neutrophil granulocytes., . 2nd IMPULSE conference, Mátraháza, 2013.08.31-09.03., 2013
Endre Schwaner, Péter K. Jani, Erika Kajdácsi, Márta L. Debreczeni, Márton Megyeri, József Dobó, Zoltán Doleschall, Krisztina Futosi, Csaba I. Timár, Attila Mócsai, Péter Gál, László Cervenak: Complement MASP-1 induces endothelial cells to attract and bind neutrophil granulocytes., MIT 42. Vándorgyűlés, Pécs, 2013.10.16-18., 2013
Schwaner Endre, Debreczeni Márta Lídia. Témavezető: Dr. Cervenak László: Új kapcsolat a komplementrendszer és az endotélsejtek között: a MASP-1 endotélsejt aktiváló hatásának vizsgálata., Semmelweis Egyetem Tudományos Diákköri Konferenciája, 2013., 2013
Schwaner Endre, Témavezető: Dr. Cervenak László: Új kapcsolat a komplementrendszer és az endotélsejtek között: a MASP-1 hatása az endotélsejtekre., Országos Tudományos Diákköri Konferencia, 2013., 2013
Dobó J, Schroeder V, Jenny L, Cervenak L, Závodszky P, Gál P: Multiple roles of complement MASP-1 at the interface of innate immune response and coagulation, MOL IMMUNOL 61: (2) 69-78, 2014
Megyeri M, Jani PK, Kajdacsi E, Dobo J, Schwaner E, Major B, Rigo J Jr, Zavodszky P, Thiel S, Cervenak L, Gal P: Serum MASP-1 in complex with MBL activates endothelial cells., MOL IMMUNOL 59: (1) 39-45, 2014




 

Events of the project

  
2020-10-05 13:51:18
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Belgyógyászati Klinika III. sz. (Semmelweis Egyetem), Új kutatóhely: Belgyógyászati és Hematológiai Klinika (Semmelweis Egyetem).
2014-01-23 22:39:55
Résztvevők változása



Back »