|
 |
Details of project |
|
|
| Identifier |
104982 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Bartha, Tibor |
| Title in Hungarian |
Endokrin diszruptorok ösztrogén- és pajzsmirigyhormon receptorok expressziójára kifejtett hatásainak vizsgálata fejlődő patkányok kisagysejtjeiben. |
| Title in English |
Analysis of the effects of endocrine disruptors on the expression of estrogen receptors and thyroid hormone receptors in the developing rat cerebellum. |
| Keywords in Hungarian |
fejlődő, kisagy, endokrin diszruptorok, ösztrogén, pajzsmirigy, receptor |
| Keywords in English |
developing, cerebellum, endocrine disruptors, estrogen, thyroid, receptor |
| Discipline |
| Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences) | 95 % | | Animal physiology (Council of Complex Environmental Sciences) | 5 % |
|
| Panel |
Plant and animal breeding |
| Department or equivalent |
Department of Physiology and Biochemistry (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
| Participants |
Frenyó, Vilmos László
Győrffy, Andrea
Jócsák, Gergely
Kiss, Dávid Sándor
Somogyi, Virág
Tóth, István
Zsarnovszky, Attila
|
| Starting date |
2012-09-01 |
| Closing date |
2016-06-30 |
| Funding (in million HUF) |
26.412 |
| FTE (full time equivalent) |
10.92 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az ösztrogének (E2) és pajzsmirigyhormonok (PMH) meghatározó szerepet játszanak a kisagy fejlődésében. E hormonok E2- és PMH receptorokhoz (ER, PMHR) kapcsolódva hatnak, melyek transzkripciós faktorokként az idegi fejlődésben szerepet játszó specifikus géneket aktiválnak. Irodalmi adatok és saját kutatásaink afelé mutatnak, hogy az említett hormonok kölcsönösen hatnak saját- és egymás receptorainak expressziójára és ezáltal a saját- és egymás receptorai által mediált mechanizmusokra. Egyes környezeti anyagok a szervezetbe kerülve az endogén E2 és PMH agonistájaként vagy antagonistájaként hatnak (endokrin diszruptorok, ED). Hatásmechanizmusuk nem tisztázott, részben mert hatásuknak az agonista vagy antagonista jellege nem ismert, részben pedig mert csak korlátozott számú kísérleti modell alkalmas az ED hatások vizsgálatára. Több ED vegyület képes az ER és PMHR működését egyaránt befolyásolni.
Jelen pályázatunkban primer kisagyi sejtkultúrában, mint jól bevált, általunk továbbfejlesztett in vitro kísérleti modellben, fogjuk vizsgálni négy közismert, egészségügyileg és gazdasági szempontból egyaránt fontos ED (biszfenol A, zearalenon, az arzén és 4-methylbenzylidén kámfor) ER és PMHR mRNS és fehérjéik expressziójára kifejtett hatásait. Vizsgáljuk továbbá az egyidejűleg bekövetkező legalapvetőbb sejt-vitalitási paramétereket, úgymint neuronális plazmamembrán permeabilitást, laktát-dehidrogenáz felszabadulást, valamint mitogenezist és sejtproliferációt. A tervezett kísérletek eredményei rá fognak világítani az ED-hatásmechanizmus legfontosabb aspektusaira, valamint az alkalmazott ED vegyületek esetében a szervezetbe kerülésük idegfejlődéstani kockázataira 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.
Munkánk három alapkérdésre keres választ:
1. Befolyásolják-e az ED-k az ERb, valamint a PMHRa,b kifejeződési szintjeit?
2. Szerepet játszik-e az ERb a PMHR-ek kifejeződési szintjének kialakításában, és szerepet játszanak-e a PMHRa,b az ERb kifejeződési szintjének kialakításában?
3. Befolyásolják-e a vizsgált ED-k a kisagyi szemcsesejtek vitalitási paramétereit, és ha igen, vajon az ERb és PMHRa,b mediálják-e ezen hatásokat?
Ad. 1. Az első kérdés tisztázása egyértelműen mutatja majd, vajon a vizsgált ED-k milyen irányú és mértékű befolyást gyakorolnak az ER-PMHR expresszióra, valamint arra is fény derül, hogy az egyes ED-k hasonló, vagy egymástól eltérő módon hatnak-e az említett hormonok receptorainak kifejeződésére.
Ad. 2. A második kérdés tisztázása várhatóan mélyebb betekintést enged az ERb és PMHR-ek expresszióját illető lehetséges interakciókba, továbbá arra is választ kapunk, hogy vajon a vizsgált ED-k az említett hormon receptorokon keresztül fejtik-e ki hormon receptor kifejeződést befolyásoló hatásukat.
Ad. 3. A harmadik kérdés tisztázása élettani és kórélettani relevanciát ad az eredményeinknek, rámutatva, hogy az adott hormonok és ED-k különböző kombinációi hogyan alakítják az idegsejtek vizsgált vitalitási paramétereit. Ezzel együtt természetesen megmutatkozik majd a vizsgált ED-k potenciálisan káros hatása, és a többi eredmény fényében arra is lehet majd következtetni, hogy az ED hatások ebben a tekintetben receptor-mediáltak-e.
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!
Az iparosodott világ számos ipari környezetszennyező anyag káros élettani hatásával találja szembe magát. A környezeti szennyezőanyagok egyik legfontosabb vegyületcsoportja az élő szervezetbe kerülve képes a főbb biológiai szabályzórendszerek, így a hormonális funkciók befolyásolására (ED-k). Az ED-k immár nem csak a gyártási folyamatok során a nekik közvetlenül kitett emberekre jelentenek veszélyt, hanem a talajvízbe, élelmiszerekbe, a véráramba és az anyatejbe jutva már a fogamzás pillanatától befolyásolják az emberek és állatok fejlődését, majd hosszú távon befolyásolják az egyedek illetve teljes populációk életét és életminőségét. A modern nyugati társadalom egyedeinek bizonyos tulajdonságait a vegyi forradalom előtti állapotával vagy jelenkori, de kevéssé iparosodott országok lakóinak állapotával összehasonlítva szembeszökő, hogy néhány ösztrogén és/vagy pajzsmirigyhormon által szabályozott élettani állapot jelentősen, tartósan módosult. Például említhetjük a reprodukciós képességek jelentős csökkenését, aminek (hímnemű egyedek esetében) hátterében csökkent számú spermiumtermelés, illetve a spermiumok vitalitásának csökkenése áll, továbbá a női nemi ciklus több ponton való elégtelensége, esetleg a ciklicitás teljes hiánya. Etológiai vizsgálatok szerint az ED-k a szexuális identitás zavarait is előidézhetik. A táplálékfelvétel és az energia-metabolizmus gyakori zavarai tömeges elhízáshoz vezettek a modern nyugati társadalmakban, ami táptalajként szolgál egy sor szív- és érrendszeri betegség kialakulásához (lásd az un. metabolikus szindrómát).
Minthogy kevéssé remélhető, hogy az ED-k széles körétől egyhamar megszabadulhatunk, kiemelten fontos, hogy azonosítsuk azok káros élettani hatásait és azok alapján megpróbáljunk védekezni ellenük. A jelen pályázatnak ez a legfőbb célja. Korábbi, a biszfenol A káros hatásait kutató munkáink például jelentősen hozzájárultak ahhoz, hogy mind az amerikai kontinensen, mind pedig Európában betiltsák ezen anyag alkalmazását a gyermekjátékok és cumisüvegek gyártása során. A belátható eredmények ehhez hasonlóan további ED-k azonosításához és az ipari folyamatokból való kitiltásához (egyben azokat helyettesítő módszerek elterjedéséhez) fognak vezetni.
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.
A szervezet ivari működése és energia háztartása mellett az ösztrogén (E2) és pajzsmirigyhormonok (PMH) a szövetfejlődéstani folyamatokat is szabályozzák, beleértve a központi idegrendszer fejlődését. E hormonok hatásaikat javarészt az ő specifikus receptoraik (ER, PMHR) aktiválása révén érik el, mégpedig nem csupán saját, hanem egymás receptorainak mennyiségi szabályozásán keresztül is. Az ipari eredetű környezeti szennyező anyagok egy csoportja, hasonlóan néhány természetes növényi eredetű anyaghoz, a szervezetbe kerülve, képes e két hormon csoport hatásait utánozva, vagy éppen ezekkel ellentétesen hatva, a normális hormonális szabályozó folyamatok befolyásolására. Ezen anyagok az un. endokrin diszruptorok (ED). Pályázatunk célja, hogy korábbi vizsgálatainkra alapozva megvizsgáljuk négy jelentős ED anyag (biszfenol A, zearalenon, az arzén és 4-methylbenzylidén kámfor) azon képességét, hogy mennyire képesek befolyásolni az ER-k és PMHR-k természetes mennyiségi viszonyait, valamint ezen keresztül hogyan hatnak a kísérleti sejtkultúrában használt kisagyi idegsejtek meghatározott vitalitási mutatóira. A várható eredmények remélhetően körvonalazzák a vizsgált ED-k önállóan vagy kombináltan kifejtett káros hatásait, ezúton lehetőséget teremtve az általuk okozott káros hatások korrigálására, illetve a káros hatás igazolása esetén bizonyos ipari alkalmazások során történő használatuk kiküszöbölésére tehetünk megalapozott javaslatot.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Estrogens (E2) and thyroid hormones (THs) are crucial in the regulation of cerebellar development. These hormones bind to their receptors (ERs and TRs) that, act as transcription factors to activate specific genes important in neurodevelopment. Previous reports and our own results suggest that E2 and THs influence the expression level of their own and each-other’s receptors, thereby affect mechanisms mediated by these receptors. Certain environmental chemicals, when ingested, act as agonists or antagonists of E2 and THs (endocrine disruptors, EDs). Their mechanism of action is not yet clarified, partly because the agonistic or antagonistic nature of effects is not known, and also because a limited number of experimental systems are suitable to investigate such mechanisms. The ability of EDs to simultaneously influence ER and TR functions further complicates attempts to clearly justify the potential biological hazard that EDs may represent. We will investigate the effects of the four, biologically and economically most important and well known EDs (bisphenol A, zearalenone, arsenic and 4-methylbenzylidene camphor) on the expression levels of ER and TR mRNAs and proteins, using a well established in vitro experimental model (primary cerebellar granule cell culture). We will also examine simultaneously exerted effects of EDs on most important neuronal cell viability parameters, such as plasma membrane permeability, lactate-dehydrogenase release, mitogenesis and cell proliferation. The proposed experiments will reveal crucial aspects of ED action mechanisms and in addition, will result in a more precise definition of the hazards these chemicals represent to neurodevelopment.
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.
In the present proposal we will test the hypothesis that
1. Environmental endocrine disruptors influence the expression levels of ERb and TRa,b.
2. The regulation of ligand-dependent ER expression is, at least in part, mediated by TRs and the regulation of ligand dependent TR expression is, at least in part, mediated by ERs.
3. The environmental EDs influence the viability of cerebellar granule cells and this is, at least in part, mediated by ERs-TRs.
Ad. 1. Question 1. can clarify the exact modulatory effects of the tested EDs and can also reveal whether their modulatory effects in the regulation of ER-TR expression levels differ from one-another or follow comparable trends.
Ad. 2. Question 2. will provide a deeper insight into the possible interrelationship between ERs and TRs in the setting of their actual expression levels and, in addition, will answer the question of whether the applied EDs modify receptor expression levels through their binding to ERs or TRs.
Ad. 3. Question 3. will provide important physiologically and pathophysiologically relevant data on how the applied hormones alone or in combination affect cell viability, and how those viability parameters are influenced by the EDs used. Thus, answers to questions 1-3 will result new physiological reference data, reveal potentially harmful effects of the EDs used and, at the same time, will also shed light to whether or not the hormone- and/or ED effects examined are receptor-mediated.
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.
The industrialized societies face a plethora of hazardous effects of environmental pollutants. Many of these pollutants are able to influence the natural hormone-regulated mechanisms; such chemicals are known as endocrine disruptors (EDs). EDs get into natural waters, ingested nutrients and thereby into the blood (and milk) of humans and animals, thereby influence the developmental processes of individuals from the moment of conception. These effects lead to abnormalities in reproductive physiology, metabolic homeostasis and even behavioral patterns. When comparing some of the aforementioned parameters from contemporal western societies (or animal populations) to those characteristic before the industrial revolution or in populations that actually live in less industrialized countries, it becomes apparent that some E2 and/or TH-regulated processes have significantly and permanently changed. For example, fertility rates have markedly decreased, with specific causes in males (decreased sperm production and decreased sperm vitality) and females (abnormalities in ovarian cyclicity or the total lack of cycles) as well. Ethological studies identified abnormalities in sex-specific behavior and changes in sexual identity may also arise from ED effects. Alterations in energy metabolism has become a major initiator of mass obesity, leading to the recently termed metabolic syndrome and a multitude of heart- and vascular diseases.
Since there is no realistic chance to rid ourselves from ED-exposure any time soon, identification of ED effects/mechanisms and appropriate protection against these effects has become more important than ever before.
Our previous work has substantially contributed to indentifying the harmful effects of bisphenol A and played a major role in banning this chemical from the manufacture of baby bottles and toys in North America and the European Union. The expected results from our planned studies will likewise lead to the removal of further ED chemicals from the manufacture of food and beverage storing products and will push for alternative, not harmful solutions in the named manufacture processes. We also aim to point out the harmful effects of estrogenic toxicants in animals feeds (zearalenone).
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.
Besides the reproductive processes and energy household of the organism, estrogens (E2) and thyroid hormones (THs) regulate many of the developmental processes of humans and animals, including that of the central nervous system. These hormones act through the activation of their specific receptors, importantly however, they are able to regulate each other’s receptors as well. A group of environmental pollutants, as well as some plant-derived estrogenic factors, act as the aforementioned natural hormones or, for that matter, against these hormones, when ingested, thereby disrupt the normal regulatory effects of hormones mentioned. Therefore, this group of exogenous hormone-like substances is termed „endocrine disruptors” (EDs). The goal of the present proposal is to extend our previous work on E2 and TH receptors and now determine the effects of the four best known ED substances (bisphenol A, zearalenone, arsenic and 4-methylbenzylidene camphor) on the intracellular quantities of E2 and TH receptor mRNAs and proteins. Additionally, we also aim to investigate how the aforementioned effects influence the viability of developing nerve cells. Our expected results will reveal the harmful nature of the EDs examined along with the underlying mechanisms, allowing for recognition of these effects in the everyday life. Therefore, the expected results will help in the formulation of protection strategies against ED effects, including medical solutions and in providing with initiatives to use alternative techniques in the manufacture of industrial products that involve the use of the EDs examined in this proposal.
|
|
|
|
|
