Prevention of oxidative stress-induced changes of xenobiotic metabolism investigated in a co-culture model of pig intestinal and hepatic cells  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100701
Type K
Principal investigator Gálfi, Péter
Title in Hungarian A xenobiotikum anyagcsere oxidatív stressz okozta megváltozásának megelőzése sertés bél- és májsejt ko-kultúra modellen
Title in English Prevention of oxidative stress-induced changes of xenobiotic metabolism investigated in a co-culture model of pig intestinal and hepatic cells
Keywords in Hungarian ko-kultúra, IPEC-J2, hepatociták, LPS, citokinek, CYP450, gyógyszer metabolizmus
Keywords in English co-culture, IPEC-J2, hepatocytes, LPS, cytokines, CYP450, drug metabolism
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Pharmacology and Toxicology (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Csikó, György
Csizinszky, Rita
Jerzsele, Ákos
Kenéz, Ákos
Kővágó, Csaba
Mátis, Gábor
Neogrády, Zsuzsa
Pásztiné Dr. Gere, Erzsébet
Szekér, Krisztina
Starting date 2012-01-01
Closing date 2014-12-31
Funding (in million HUF) 17.796
FTE (full time equivalent) 12.75
state closed project
Summary in Hungarian
Az állati szervezet számos fontos összefüggésének megismerésére nyílik lehetőség ko-kultúra sejttenyészetek kifejlesztésével. Így megfelelő modellként szolgálhatnak különféle molekulák bélbeli felszívódásának, biológiai hasznosulásának és májbeli biotranszformációjának tanulmányozására. A bélhámsejtek és a májsejtek enterohepatikus anyagforgalmának modellezésére alkalmas, állati eredetű ko-kultúra sejtmodellt azonban eddig még nem készítettek. Kutatásunk elsődleges célja egy új, erre alkalmas, differenciálódott sertés bélhámsejtekből (IPEC-J2) és primer májsejtekből álló ko-kultúra sejtmodell kidolgozása. Másodsorban azt kívánjuk tanulmányozni, hogy a mikrobiális lipopoliszacharid (LPS) és/vagy reaktív oxigén vegyületek hatására a bélhámsejtek által termelt gyulladásos mediátorok hogyan befolyásolják a májsejtek xenobiotikumok, így gyógyszerek metabolizmusában kulcsfontosságú citokróm P450 enzimjeinek aktivitását. A gyulladásos citokinek mennyiségét és a citokróm P450 enzimek aktivitását a transzkripció és a transzláció szintjén egyaránt vizsgálni kívánjuk, qRT-PCR és ELISA, illetve western blot módszerek segítségével. Harmadsorban különféle probiotikus mikrobák (Lactobacillus és más fajok) sejtmentes felülúszójának, illetve egyes anyagcsere-termékeiknek, így az n-butirátnak potenciális gyulladásgátló hatását tervezzük a ko-kultúra sejtmodell segítségével tanulmányozni.
Summary
Investigations with cell co-culture model systems are needed to understand the complex interrelationships between such processes as intestinal absorption, bioavailability and hepatic biotransformation in the animal organism. However, at present, suitable animal co-culture models mimicking the in vivo enterohepatic cooperation of non-transformed intestinal and hepatic cells are not available. The aim of our research is, therefore, first, to establish a new porcine cell co-culture model constituted from differentiated intestinal epithelial cells (IPEC-J2) and primary hepatocytes, and second, to determine the changes in the expression levels of the xenobiotic transforming cytochrome P450 in porcine liver cells, as caused by pro-inflammatory mediator molecules produced by the intestinal epithelial cells, in response to microbial lipopolysaccharide (LPS) and/or reactive oxygen species. The expression of pro-inflammatory cytokines and cytochrome P450 iso-enzymes will be determined at the level of transcription (qRT-PCR) and translation (ELISA and Western blot analysis). Thirdly, the potential anti-inflammatory activity of total spent culture supernatant of probiotic microbes (Lactobacillus and other bacterium species) and that of their single microbial products (such as, for instance, n-butyrate) will be investigated in the co-culture model.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A portális keringés révén a bélfalban és a májban lezajló biológiai folyamatok szoros kapcsolatban állnak. Kutatás során létrehoztunk egy új, IPEC-J2 sertés bélhámsejt-tenyészetből és sertés primer májsejttenyészetből álló ko-kultúra sejtmodellt, mely alkalmas a bélhámsejtek és a májsejtek enterohepatikus anyagforgalmának modellezésére. A kialakított modell segítségével vizsgáltuk a bélhámsejtek mikrobiális lipopoliszacharid (LPS) vagy reaktív oxigén vegyületek (hidrogén-peroxid) hatására bekövetkező citokintermelését. Továbbá vizsgáltuk, hogy a termelődő gyulladásos mediátorok hogyan befolyásolják ebben a rendszerben a májsejtek CYP enzimjeinek génexpresszióját. Mindezek mellett probiotikus baktériumok és anyagcseretermékeik (pl. butirát) gyulladáscsökkentő hatását vizsgáltuk monokultúrákon (bélhám, primer hepatocita) illetve ko-kultúrán. Megállapíthatjuk, hogy a létrehozott bélhám-májsejt ko-kultúra modell gyors és megbízható lehetőséget nyújt a bélrendszeri gyulladás ellen feltételezhetően hasznos anyagok kipróbálására, amelynek nagy jelentősége lehet az állatgyógyászatban, gyógyszerfejlesztésben. Eredményeink alapján a Lactobacillus plantarum 2142 és a nátrium-n-butirát hatásos anyagoknak tűnnek az LPS kiváltotta gyulladásra adott válaszreakció mérséklésében.
Results in English
A new, enterohepatic co-culture system has been developed by our research group, composed of IPEC-J2 non-cancerous porcine jejunal cell line and primary porcine hepatocytes. This model was found to be a suitable tool to describe the crosstalk along the gut-liver axis in vitro and for the investigation of gut-related inflammatory processes by mimicking in vivo enterocyte-hepatocyte communication in pigs. Moreover, the anti-inflammatory effect of probiotic bacteria and their metabolic products such as butyrate was tested on IPEC-J2 and hepatocyte mono-cultures as well as on the gut-liver co-culture. In conclusion, the newly developed porcine gut-liver co-culture model can be applied for fast and reliable screening of new alternatives against enteric inflammation, which are of special interest in porcine medicine and health management. Lactobacillus plantarum 2142 strain and butyrate both seemed to be effective in reducing proinflammatory cytokine production in LPS-triggered inflammatory response in vitro. These candidates might be useful tools in the prevention and treatment of enteral infections and inflammations.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100701
Decision
Yes





 

List of publications

  
Palócz Orsolya, Farkas Orsolya, Pásztiné Gere Erzsébet, Gálfi Péter: LPS és reaktív oxigén vegyületek hatása IPEC-J2 sejtek által termelt gyulladásos citokinek valamint toll-like receptorok génexpresszójára, Magyar Állatorvosok Lapja 2013/10 Az állatorvos-tudományi kutatások 2012-ben, az akadémiai beszámolók tükrében. 4. rész, 2013
Mátis Gábor, Csikó György, Kulcsár Anna, Petrilla Janka, Farkas Orsolya, Palócz Orsolya,: Bakteriális lipopoliszacharidok által kiváltott oxidatív stressz hatása sertés primer májsejttenyészetre, Magyar Állatorvosok Lapja 2013/10 Az állatorvos-tudományi kutatások 2012-ben, az akadémiai beszámolók tükrében. 4. rész, 2013
Pásztiné Dr. Gere Erzsébet: Strategies for protecting enterocytes from oxidative stress induced inflammation, PhD thesis, 2013
Piros Andrea Gabriella Témavezetők: Pásztiné Dr. Gere Erzsébet, Dr. Gálfi Péter: LPS által előidézett sejtszintű gyulladásos folyamatok és védő hatású anyagok tesztelése IPEC-J2 bélhámsejt modellrendszeren, Tudományo Diákkör, 2013
O Farkas, G Mátis, E Pászti-Gere, O Palócz, A Kulcsár, J Petrilla, Gy Csikó, Zs Neogrády, P Gálfi: Effects of Lactobacillus plantarum 2142 and sodium n-butyrate in LPS-triggered inflammation: comparison of IPEC-J2 and primary hepatocyte mono-cultures with a porcine enterohepatic co-culture system, JOURNAL OF ANIMAL SCIENCE 92:(9) pp. 3835-3845, 2014
Paszti-Gere E , Barna RF , Kovago Cs , Szauder I , Ujhelyi G , Jakab C , Meggyesházi N , Szekacs A: Changes in the Distribution of Type II Transmembrane Serine Protease, TMPRSS2 and in Paracellular Permeability in IPEC-J2 Cells Exposed to Oxidative Stress, INFLAMMATION -: Paper 10.1007/s10753-014-9988-9., 2014
Pásztiné Gere E , Barna R F , Kővágó Cs , Meggyesházi N , Fodor L , Gálfi P: Bélgyulladások vizsgálata és kezelési lehetőségei IPEC-J2 modellrendszerben, TOX'2014 Visegrád, Magyarország, 2014.10.08-2014.10.10, 2014
Palócz Orsolya, Farkas Orsolya, Csikó György, Pásztiné Gere Erzsébet, Mátis Gábor, Kulcsár Anna, Petrilla Janka, Neogrády Zsuzsanna, Gálfi Péter: PROBIOTIKUMOK HATÁSA LPS KIVÁLTOTTA GYULLADÁS MELLETT IN VITRO BÉLHÁM-MÁJSEJT KO-KULTÚRA MODELLEN, SZIE-ÁOTK Akadémiai Beszámolók 2014 január 27-30., 2014
Paszti-Gere E, Szeker K, Csibrik-Nemeth E, Csizinszky R, Marosi A, Palocz O, Farkas O, Galfi P: Metabolites of Lactobacillus plantarum 2142 Prevent Oxidative Stress-Induced Overexpression of Proinflammatory Cytokines in IPEC-J2 Cell Line, INFLAMMATION 35:(4) pp. 1487-1499., 2012
Pásztiné Gere Erzsébet, Palócz Orsolya, Fébel Hedvig, Jakab Csaba, Gálfi Péter: A nátrium-n-butirát hatásának in vivo és in vitro vizsgálata oxidatív stressz okozta bélgyulladásokban, MAGYAR ÁLLATORVOSOK LAPJA 134:(12) pp. 726-732., 2012
Paszti-Gere E, Csibrik-Nemeth E, Szeker K, Csizinszky R, Palocz O, Farkas O, Peter Galfi: Friend microbes act as smooth regulators of intestinal oxidative stress in optimized in vitro systems, ACTA PHYSIOLOGICA HUNGARICA, közlésre elfogadva 2012-ben, 2013
E Pászti-Gere, K Szekér, R Csizinszky, O Palócz, O Farkas, P Gálfi: The Effect of Oxidative Stress and Probiotics on Polarized Ipec-J2 and Caco-2 Cell Activity, International Scientific Conference on Probiotics and Prebiotics. Kassa, Szlovákia, 2012.06.11-2012.06.14, 2012
Paszti-Gere E, Szeker K, Csibrik-Nemeth E, Csizinszky R, Marosi A, Palocz O, Farkas O, Galfi P: Metabolites of Lactobacillus plantarum 2142 Prevent Oxidative Stress-Induced Overexpression of Proinflammatory Cytokines in IPEC-J2 Cell Line, INFLAMMATION 35:(4) pp. 1487-1499., 2012
Paszti-Gere E, Csibrik-Nemeth E, Szeker K, Csizinszky R, Palocz O, Farkas O, Peter Galfi: Lactobacillus plantarum 2142 prevents intestinal oxidative stress in optimized in vitro systems, ACTA PHYSIOLOGICA HUNGARICA, 100(1) pp 89-98, 2013
E. Paszti-Gere, G Matis, O Farkas, A Kulcsar, O Palocz, Gy Csiko, Zs Neogrady, P Galfi: The effects of intestinal LPS exposure on inflammatory responses in a porcine enterohepatic co-culture system, INFLAMMATION, 2013
György Csikó, Gábor Nagy, Gábor Mátis, Zsuzsanna Neogrády, Anna Kulcsár, Ákos Jerzsele, Krisztina Szekér, Péter Gálfi: Effects of dietary sodium butyrate on hepatic biotransformation and pharmacokinetics of erythromycin in chickens, Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics közlésre elfogadva, 2014
Mátis Gábor, Pászti-Gere Erzsébet, Farkas Orsolya, Kulcsár Anna, Palócz Orsolya, Petrilla Janka, Csikó György, Neogrády Zsuzsanna, Gálfi Péter: Effects of LPS Challenge and the Role of Probiotics in IPEC-J2 Cell Monoculture and a Novel Porcine Enterohepatic Co-culture System, Proceedings of the International Scientific Conference on Probiotics and Prebiotics IPC 2013, 2013
Farkas Orsolya, Palócz Orsolya, Csikó György, Pásztiné Gere Erzsébet, Mátis Gábor, Kulcsár Anna, Petrilla Janka, Neogrády Zsuzsanna, Gálfi Péter: Oxidatív stressz és gyulladás hatásának vizsgálata in vitro bélhám- és májsejt ko-kultúra modellen, Magyar Állatorvosok Lapja 2013/10 Az állatorvos-tudományi kutatások 2012-ben, az akadémiai beszámolók tükrében. 4. rész, 2013



Back »