Elucidation of characteristics of intracellular processes during activation of Th1, Th2, regulatory T and Th17 cell types with a novel flow cytometry technique.
Intracelluláris folyamatok jellemzése a Th1, Th2, regulátoros T sejtek és Th17 sejtek esetében áramlási citométerrel
Title in English
Elucidation of characteristics of intracellular processes during activation of Th1, Th2, regulatory T and Th17 cell types with a novel flow cytometry technique.
Biological basis of immunity related disorders (e.g. autoimmunity) (Council of Medical and Biological Sciences)
70 %
Neuroimaging and computational neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Medical engineering and technology (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Panel
Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent
HAS-SE Research Group for Peditrics and Nephrology (Office for Research Groups Attached to Universities and Other Institutions)
Participants
Cseh, Áron Kaposi, Ambrus Mészáros, Gergő Szalay, Balázs Toldi, Gergely
Starting date
2012-03-01
Closing date
2015-02-28
Funding (in million HUF)
18.000
FTE (full time equivalent)
7.79
state
closed project
Summary in Hungarian
Az áramlási citométer lehetőséget ad arra, hogy specifikus festékekkel jelzett sejtekben a fluoreszcens jel változását nyomon lehessen követni. Munkacsoportunk egy olyan algoritmust dolgozott ki (http://calciumflux.intralab.eu), amivel objektíven jellemezhetőek a kinetikus áramlási citometriás mérések adatai. Több áramlási citométeres módszert dolgoztunk ki, amelyekkel lehetőségünk nyílt a különböző intracelluláris folyamatok, például a NO, O2 termelés, membránpotenciál és az intracelluláris Ca2+ ([Ca2+]cyt ) szint jellemzésére. Több vizsgálatban elemeztük a Th1 és Th2 sejtekben a káliumcsatornák [Ca2+]cyt szabályozásban betöltött szerepét és jellegzetes különbségeket mutattunk ki. Későbbi vizsgálataink kapcsán több más [Ca2+]cyt regulációs mechanizmus esetében is különbségeket észleltünk a Th1 és Th2 sejtek között.
A pályázat célja, hogy a Th1 és Th2 limfociták esetében a [Ca2+]cyt más intracelluláris paraméterek változását is vizsgáljuk a rövid távú aktiváció során. Tervezzük regulátoros T sejtek és Th17 sejtek vizsgálatát is, mivel ezek központi szerepet játszanak az autoimmunitás kialakulásában. Ezeket a vizsgálatokat eredetileg egészséges személyekben végezzük; célkitűzésünk, hogy az észlelt különbségeket autoimmun betegségekben szenvedő betegek perifériás vérében is vizsgáljuk.
A pályázat során kapott adatok segíthetnek a limfocita-aktivációt érintő különbségek felismerésében, ezáltal olyan célpontok azonosításában, melyek révén a sejtműködés szelektíven modulálható.
Summary
Flow cytometry provides an opportunity to determine fluorescence emission intensities in sequentially measured cells identified with specific dyes. Our team has developed an algorithm and a software (http://calciumflux.intralab.eu) for characterization of kinetic data obtained by flow cytometry measurements. We worked out several kinetic flow cytometry techniques for the assessment of different intracellular processes such as NO, O2 generation, membrane potential and intracellular Ca2+ ([Ca2+]cyt ) handling. Using this approach we tested the contribution of potassium channels in Th1 and Th2 cells to [Ca2+]cyt and detected specific differences. Later we revealed delicate differences in other elements regulating [Ca2+]cyt kinetics in Th1 and Th2 lymphocytes during short-term activation.
The aims of this proposal are to get a further insight into differences in signalling mechanisms during short term activation of Th1 and Th2 lymphocytes. In addition, we are also planning to investigate regulatory T cell and Th17 cell functions as these cells have a major role in autoimmunity. Finally, we would like to test whether the differences established in healthy controls are present in peripheral blood of patients with autoimmune disorders.
The information to be collected during the proposal would help us clarify differences in lymphocyte activation properties between lymphocytes subsets. This would enable us to find elements for selective modulation of activation in these cell types.
Final report
Results in Hungarian
1. Stimuláció hatására a legnagyobb citoplazma kalciumszint értékeket Th1, míg a legalacsonyabbakat Treg sejtekben mértük. Th1 és Th17 sejtekben mindkét káliumcsatorna gátlása esetén csökkent az aktivált sejtekben mért kalciumflux. Ezzel szemben Th2 sejtekben csak a Kv1.3 csatornák gátlása esetén változott a kalciumflux. Treg sejtekben a káliumcsatorna gátlásnak nem volt hatása a calcium beáramlására. A IKCa1 csatorna gátlása esetén a proinflammatorikus sejtek rövid távú aktiválhatósága célzottan csökkent, míg az antiinflammatorikus T-alcsoportok működése nem változott. Ez a T-sejtek szelektív modulációjának lehetőségét jelzi.
2. Újszülöttekben a CD4+ és CD8+ sejtek esetében a mitokondriumok mennyisége és működése markánsan eltér a felnőttekétől. A mitokondrium Ca2+-felvétel és depolarizáció neonatalis CD4+ T sejtekben nagyobb, míg CD8+ T-sejtekben kisebb a felnőttekéhez viszonyítva.
3. Rheumatoid arthritises betegeknél leírtuk az immune fenotípus és a T-sejt aktiváció jellemzőit a standard antireumatikus kezelés és a biológiai terápia alatt.
4. Számos vizsgálat kapcsán elemeztük értékeltük egyes solubilis és sejtfelszíni markerek klinikai értékét jellegzetes Th1 vagy Th2 polarizációval járó betegségekben.
Results in English
1. Highest cytoplasmic calcium concentration was observed in stimulated Th1 cells, while the lowest level was measured in Treg cells. In Th1 and Th17 cells, inhibition of both investigated potassium channels decreased calcium influx. In Th2 cells only the inhibitor of Kv1.3 channels, while in Treg cells none of the inhibitors had significant effect. Upon the inhibition of IKCa1 channels, short-term activation of pro-inflammatory cells was specifically decreased without affecting anti-inflammatory subsets, indicating that selective immunomodulation is possible.
2. Characteristic differences in mitochondrial mass and function of CD4+ and CD8+ cells were detected between the neonate and the adult. Mitochondrial Ca2+-uptake and depolarization increased in CD4+ neonatal T cells while decreased in CD8+ T-cells.
3. We characterized the change of immune phenotype and T-cell activation characteristics in rheumatoid arthritis during standard and biological therapy.
4. We also performed several experiments to test the clinical utility of soluble and cell-surface immune markers in disorders with characteristic Th1 or Th2 polarization.
Toldi G, Vásárhelyi B, Biró E, Fügedi G, Rigó J Jr, Molvarec A.: B7 costimulation and intracellular indoleamine-2,3-dioxygenase expression in peripheral blood of healthy pregnant and pre-eclamptic women., Am J Reprod Immunol, 2013
Toldi G, Saito S, Shima T, Halmos A, Veresh Z, Vásárhelyi B, Rigó J Jr, Molvarec A.: The frequency of peripheral blood CD4+ CD25high FoxP3+ and CD4+ CD25- FoxP3+ regulatory T cells in normal pregnancy and pre-eclampsia., Am J Reprod Immunol, 2012
Toldi G, Bekó G, Kádár G, Mácsai E, Kovács L, Vásárhelyi B, Balog A.: Soluble urokinase plasminogen activator receptor (suPAR) in the assessment of inflammatory activity of rheumatoid arthritis patients in remission., Clin Chem Lab Med., 2012
Kollár S, Sándor N, Molvarec A, Stenczer B, Rigó J Jr, Tulassay T, Vásárhelyi B, Toldi G.: Prevalence of intracellular galectin-1-expressing lymphocytes in umbilical cord blood in comparison with adult peripheral blood., Biol Blood Marrow Transplant., 2012
Bajnok A, Kaposi A, Kovács L, Vásárhelyi B, Balog A, Toldi G.: Analysis by flow cytometry of calcium influx kinetics in peripheral lymphocytes of patients with rheumatoid arthritis., Cytometry A, 2013
Toldi G, Szalay B, Bekő G, Kovács L, Vásárhelyi B, Balog A.: Plasma soluble urokinase plasminogen activator receptor (suPAR) levels in ankylosing spondylitis., Joint Bone Spine, 2013
Toldi G; Vásárhelyi B; Biró E; Fügedi G; Rigó J Jr; Molvarec A.: B7 costimulation and intracellular indoleamine-2,3-dioxygenase expression in peripheral blood of healthy pregnant and pre-eclamptic women, Am J Reprod Immunol. 2013 Mar;69(3):264-71, 2013
Cseh A; Farkas KM; Derzbach L; Muller K; Vasarhelyi B; Szalay B; Treszl A; Farkas V.: Lymphocyte subsets in pediatric migraine., Neurol Sci. 2013 Jul;34(7):1151-5., 2013
Bajnok A; Kaposi A; Kovács L; Vásárhelyi B; Balog A; Toldi G.: Analysis by flow cytometry of calcium influx kinetics in peripheral lymphocytes of patients with rheumatoid arthritis., Cytometry A. 2013 Mar;83(3):287-93., 2013
Szalay B; Vásárhelyi B; Cseh A; Tulassay T; Deák M; Kovács L; Balog A: The impact of conventional DMARD and biological therapies on CD4+ cell subsets in rheumatoid arthritis: a follow-up study., Clin Rheumatol. 2014 Feb;33(2):175-85., 2014
Toldi G, Bekó G, Kádár G, Mácsai E, Kovács L, Vásárhelyi B, Balog A.: Soluble urokinase plasminogen activator receptor (suPAR) in the assessment of inflammatory activity of rheumatoid arthritis patients in remission., Clin Chem Lab Med., 2013
Orbán C, Bajnok A, Vásárhelyi B, Tulassay T, Toldi G.: Different calcium influx characteristics upon Kv1.3 and IKCa1 potassium channel inhibition in T helper subsets., Cytometry A., 2014
