The role of alpha2-plasmin inhibitor natural heterogeneity in thrombotic diseases  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
120633
Type K
Principal investigator Katona, Éva
Title in Hungarian Az alpha2-plazmin inhibitor természetes heterogenitásának szerepe a trombotikus megbetegedésekben
Title in English The role of alpha2-plasmin inhibitor natural heterogeneity in thrombotic diseases
Keywords in Hungarian alpha2-plazmin inhibitor, proteolitikus módosítás, fibrinolízis, trombózis
Keywords in English alpha2-plasmin inhibitor, proteolytic modification, fibrinolysis, thrombosis
Discipline
Haematology, immunology, thrombosis, infectious diseases (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Ortelius classification: Haematology
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Panel Clinical Medicine
Department or equivalent Department of Laboratory Medicine, Division of Clinical Laboratory Science (University of Debrecen)
Participants Bagoly, Zsuzsa
Balogh, Gábor
Balogh, László
Baráth, Barbara
Bereczky, Zsuzsanna
Bogáti, Réka
Muszbek, László
Starting date 2016-10-01
Closing date 2022-01-31
Funding (in million HUF) 36.372
FTE (full time equivalent) 14.35
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 α2-plazmin inhibitor (α2-PI, SERPINF2) a szerin proteáz inhibitorok családjába tartozó enzim. Fő funkciója a plazmin azonnali gátlása irreverzibilis plazmin-antiplazmin complex (PAP) képződésén keresztül. A véralvadás során az aktivált XIII-as factor az α2-PI-t a fibrin α-láncához köti. A keresztkötött α2-PI megtartja eredeti plazmin-gátló képességét, ezáltal a fibrinhálót ellenállóvá teszi a plazmin hasításával szemben. A szekréciót követően a keringésben az α2-PI enzimatikus hasításokat szenved, melynek eredményeképpen négy különböző forma keletkezik. A molekulák kb. 70%-ának N-terminális végéről az APCE (antiplasmin cleaving enzyme) lehasít egy 12 aminosavból álló peptidet, mely az aktivált FXIII számára egy jobb szubsztrátot eredményez. Az APCE általi hasítást az Arg6Trp polimorfizmus csökkenti. A molekula a C-terminális végén is módosul, de sem a hasítás pontos helye, sem a hasítást végző enzim nem ismert. A C-terminális hasítás azt eredményezi, hogy a trunkált enzim nem tud plazminogénhez kötődni, ami jelntősen csökkenti a plazmin gátló hatását. Ezen tények ismeretében feltételezhető, hogy a különböző molekuláris formák aránya befolyásolja az α2-PI fibrinolízis gátló hatását. Munkánk során ezen molekuláris heterogenitás trombótikus megbetegedések kockázatára kifejtett hatását szeretnénk vizsgálni, valamint azonosítani a C-terminális hasítás helyét és a hasítást végző enzimet.

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.
Az α2-PI C-terminális végén milyen enzim és pontosan hol hasít?
Az α2-PI aktivitás, össz antigen koncentráció, az N- és C- terminálisan trunkált formák aránya és az APCE aktivitása hogyan befolyásolják a trombótikus megbetegedések kialakulásának kockázatát?
Befolyásolja-e az α2-PI-fibrin keresztkötés a trombolitikus kezelésben részesülő sztrókos betegek esetében a kezelés eredményességét?

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 C-terminális hasítás helyének és a hasítást végző enzimnek az azonosítása új ismereteket nyújthat a fibrinolízis szabályozásának pontosabb megismerésére. Új ELISA módszert fogunk kifejleszteni a C-terminálisan intact forma meghatározására, amely a már korábban kifejlesztett módszerekkel együtt lehetővé teszi az összes molekuláris forma és azok arányának meghatározását. Új ismereteket szerezhetünk a különböző formák arányának klinikai következményeiről. Az eredmények növelik majd ismereteinket a poszttranszlációs módosulások plazmin gátlásra kifejtett hatásáról. Az α2-PI fibrinolízisben betöltött szerepének jobb megismerése új terápiás lehetőségek kialakulásához vezethet.

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 fibrinolitikus rendszer fontos szerepet játszik a véralvadék feloldásában és az érpálya integritásának helyreállításában. A fibrinolitikus szerszer szabályozását a rendszer fő komponensei közötti molekuláris kölcsönhatások, és a plazminogén aktivátorok és inhibitorok szabályozott szintézise és eltávolítása biztosítja. A fibrinolízis túlzott aktiválódása vérzéses hajlamot, míg a csökkent aktiváció vagy fokozott gátlás thrombotikus komplikációkat okozhat. Az α2-plazmin inhibítor (α2-PI) a plazmin elsődleges inhibítora, mely egy inaktív, irreverzibilis komplexet alkot a plazminnal. A fibrinolízist hatékonyan gátolni csak az alvadás aktivációja során képződött, fibrinhez kovalens kötéssel kapcsolt α2-PI képes. Ezt a kötést az aktivált XIII-as véralvadási faktor végzi. A plazmában az α2-PI mind az N-, mind a C-terminális végén proteolitikus hasítást szenved. Ezek a módosítások befolyásolják a molekula plazminogénhez való kötődését, valamint az aktivált FXIII általi fibrinhez való kovalens kötését. Munkánk során ezen módosulások trombótikus megbetegedések kockázatára kifejtett hatását szeretnénk vizsgálni, valamint azonosítani a C-terminális hasítás helyét és a hasítást végző enzimet.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
α2-plasmin inhibitor (α2-PI, SERPINF2) is a member of the serine protease inhibitor family; its primary physiological function is the rapid inhibition of plasmin by forming an irreversible plasmin-antiplasmin (PAP) complex. During coagulation activated factor XIII cross-link α2-PI to the α chain of fibrin. Cross-linked α2-PI retains its full inhibitory activity and makes fibrin resistant to digestion by plasmin. During circulation in plasma, α2-PI is modified by proteolysis leading to four different plasmatic forms. The N-terminal twelve amino acids are removed by antiplasmin cleaving enzyme (APCE). About 70% of α2-PI become truncated. This modification results in a variant, which is better substrate for activated FXIII than the full length variant. Efficiency of the cleavage by APCE is modulated by a genetic variation of the SERPINF2 gene (rs2070873), which resulted in an Arg6Trp polymorphism and less efficient cleavage. There are also C-terminally truncated variants of the α2-PI molecule, but neither the exact site of the cleavage nor the enzyme doing it is known. Lacking the C-terminal end α2-PI also lack binding to plasminogen that strongly modulate its activity. It is assumed that the ratio of these differently modified molecular forms can strongly influences the fibrinolysis inhibitory effect of α2-PI. In this work we would like to investigate the effect of molecular heterogeneity of α2-PI on the risk of thrombotic disorders and to identify the C-terminal cleavage site and the enzyme doing it.

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.
1. Identification of the cleavage site for the C-terminal truncation of α2-PI.
2. Investigation of the role of α2-PI activity, total α2-PI antigen level, N- and C-terminally truncated α2-PI levels and APCE activity on the risk of thrombotic diseases.
3. Investigation of he role of α2PI cross-linking to fibrin on the therapeutic outcome of acute stroke patients treated with thrombolysis.

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.
Discovering the exact cleaving site for the C-terminal truncation of α2-PI and the enzyme that performs the action opens new insight into the regulation of fibrinolysis.
New ELISA assay will be developed for the determination of C-terminally intact α2-PI, which together with the recently developed N-terminally intact α2-PI and total α2-PI ELISA assays enable as to measure all of the circulating α2-PI forms.
New information can be obtained on the effect of altered ratios of various α2-PI forms for the risk of thrombotic disorders.
Results will increase our knowledge about the mechanisms of α2-PI posttranslational modifications and its effect on the regulation of plasmin inhibition. Understanding the effect of α2-PI on fibrinolytic system may lead to novel means of antithrombotic therapy.

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.
The fibrinolytic system plays an important role in the dissolution of blood clots and vascular remodelling. Regulation and control of the fibrinolytic system is mediated by specific molecular interactions among its main components and by controlled synthesis, release and clearance of plasminogen activators and inhibitors. Excessive activation of the fibrinolytic system may result in bleeding tendency, while impaired activation or excessive inhibition may lead to thrombotic complications. α2-plasmin inhibitor (α2-PI) is the main inhibitor of plasmin; it forms an irreversible, inactive complex with plasmin, but only α2-PI covalently cross-linked to fibrin by activated FXIII (FXIIIa) can inhibit fibrinolysis effectively. During circulation in plasma, α2-PI undergoes proteolytic cleavages both N- and C-terminally. These alterations modify the binding of the molecule to the plasmin(ogen) and the extent of cross-linking by FXIIIa. Arg6Trp polymorphism of α2-PI was demonstrated to modify the ratio of the N-terminally truncated α2-PI. It was hypothesized that the presence of Trp6 allele may decrease the risk of thrombotic diseases, but it was not investigated in clinical studies.
Our major aims are to investigate the effect of these modifications on the risk of thrombotic disorders and to identify the enzyme responsible for it.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Vizsgáltuk az α2-plazmin inhibitor (α2-PI) aktivitásnak, a proteolitikusan hasított formák koncentrációjának, a szolubilis fibroblaszt aktiváló proteinnek (sFAP) és p.Arg6Trp polimorfizmusnak a hatását a vénás tromboembólia (VTE) rizikójára. Az α2-PI aktivitás az össz és a plazminogént nem kötő α2-PI forma (NPB-α2-PI) szintjének emelkedése fokozott VTE rizikót eredményezett. Igazoltuk a p.Arg6Trp polimorfizmus trombózis rizikó csökkentő hatását emelkedett sFAP szinttel rendelkező egyénekben. Módszert fejlesztettünk a plasminogen kötő α2-PI forma (PB-α2-PI) és az α2-PI alvadékba való beépülésének vizsgálatára. Vizsgáltuk a FXIII koncentráció és a C-terminális hasítás hatását a beépülésre. Kimutattuk, hogy trombolízis kezelésen áteső betegekben a lízis előtt levett mintából meghatározott α2-PI beépülés összefüggést mutat a terápia hatásosságával. Vizsgáltuk az α2-PI plazma alvadékba való beépülését 2-es típusú diabetes mellitusban és tüdőembóliában szenvedő betegek mintáiban is. A DM-ben szenvedő nők plazma α2-PI szintje és az alvadékba való beépülés magasabb volt mint a férfiaké. Kísérleteink eredményei alapján a PB-α2-PI fibrinhez való keresztkötését a FXIII által, valamint az alvadék lízisidőt a plazma NPB-α2-PI szintjének emelkedése befolyásolhatja. Az α2-PI fibrin alvadékban és koronária trombusban való elhelyezkedését immunfluorescens technikával vizsgáltuk.
Results in English
We investigated the role of α2-plasmin inhibitor (α2-PI) activity, different plasmatic forms of α2-PI, soluble fibroblast activation protein (sFAP) and p.Arg6Trp polymorphism of α2-PI on the risk of venous thromboembolism (VTE). Elevated α2-PI activity, total- and non plasminogen-binding α2-PI (NPB-α2-PI) activity levels represented significant risk of VTE. We were able to demonstrate the protective effect of p.Arg6Trp polymorphism against thrombosis in individuals with high sFAP levels. We developed methods for the determination of plasminogen binding (PB-α2-PI) α2-PI and the incorporation of α2-PI into plasma clots. The effect of FXIII concentration and C-terminal truncation of α2-PI on the incorporation of A2PI into the clot was demonstrated. We have shown that in stroke patients undergoing intravenous thrombolysis treatment, α2-PI incorporation determined before the thrombolysis shows an association with the outcome of therapy. The incorporation of α2-PI was also investigated in patients with type 2 diabetes mellitus and pulmonary embolism. Female patients with T2DM had higher plasma α2-PI level and incorporation into the fibrin clot than men. Our results suggests that crosslinking of PB-α2-PI by FXIIIa to fibrin might be modified by the elevation of NPB-α2-PI concentration in plasma. Moreover, non-covalently attached NPB-α2-PI might also modify clot lysis. The localization of α2-PI in plasma clots and coronary thrombi was investigated by immunofluorescence staining.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=120633
Decision
Yes





 

List of publications

  
Zsuzsanna Bagoly, Barbara Baráth, Rita Orbán-Kálmándi, István Szegedi, Réka Bogáti, Ferenc Sarkady, László Csiba, Éva Katona: Incorporation of alpha2-Plasmin Inhibitor into Fibrin Clots and Its Association with the Clinical Outcome of Acute Ischemic Stroke Patients, BIOMOLECULES, 11, 347. https://doi.org/10.3390/biom11030347, 2021
Barbara Baráth: Effect of α2-plasmin inhibitor heterogeneity on the risk of venous thromboembolism, Thrombosis Research 203: 110–116, 2021
Baráth Barbara: Az α2-plazmin inhibitor szerepének vizsgálata trombotikus megbetegedésekben , https://dea.lib.unideb.hu/dea/bitstream/handle/2437/321320/Barath_Barbara_ertekezes_titkositott.pdf?sequence=1&isAllowed=y, 2021
Barbara Baráth, Rita Orbán-Kálmándi, Zsuzsa Bagoly, Éva Katona: Effect of alpha2-plasmin inhibitor C-terminal forms on in vitro clot lysis, ISTH virtual congress July 17-21, 2021. https://abstracts.isth.org/meetings/isth-2021-congress/?alpha=e, 2021
Barbara Baráth, Rita Orbán-Kálmándi, Zsuzsa Bagoly, Éva Katona: Investigation of alpha2-plasmin inhibitor C-terminal heterogeneity in normal human plasma samples and its effect on in vitro clot lysis time, MLDT 60 Virtual Congress, 2021
Katona É, Muszbek L.: The laboratory diagnosis of inherited FXIII deficiencies and the measurement of FXIII activity and antigen level, ECAT Foundation, Special Issue 7: 22-26, 2018
Muszbek L, Katona É, Pénzes K: Antibodies against factor XIII subunits, ECAT Foundation, Special Issue 7: 17-21, 2018
Barbara Baráth, Rita Orbán-Kálmándi, Zsuzsa Bagoly, Éva Katona: Effect of alpha2-plasmin inhibitor C-terminal forms on in vitro clot lysis, ISTH virtual congress July 17-21, 2021. https://abstracts.isth.org/meetings/isth-2021-congress/?alpha=e, 2021
Barbara Baráth, Rita Orbán-Kálmándi, Zsuzsa Bagoly, Éva Katona: Investigation of alpha2-plasmin inhibitor C-terminal heterogeneity in normal human plasma samples and its effect on in vitro clot lysis time, MLDT 60 Virtual Congress, 2021
Mezei ZA, Katona É, Kállai J, Bereczky Z, Somodi L, Molnár É, Kovács B, Miklós T, Ajzner É, Muszbek L: Factor XIII levels and factor XIII B subunit polymorphisms in patients with venous thromboembolism, THROMB RES 158: 93-97, 2017
Mezei ZA, Katona É, Kállai J, Bereczky Z, Somodi L, Molnár É, Kovács B, Miklós T, Ajzner É, Muszbek L: Factor XIII levels and factor XIII B subunit polymorphisms in patients with venous thromboembolism, THROMB RES 158: 93-97, 2017
Éva Katona, Réka Bogáti, Tünde Miklós, Réka Gindele, Marianna Speker, Viktória Fedoriska, Adrienn Teráz-Orosz, Zoltán Mezei, Zsuzsanna Bereczky: The effect of alpha-2 plasmin inhibitor activity and antigen levels and p.Arg6Trp polymorphism on the risk of venous thromboembolism, 64th Annual Meeting of the ISTH SSC, July 18-21 2018, Dublin, 2018
Barbara Baráth, Zsuzsa Bagoly, István Szegedi, Rita Kálmándi, László Csiba, Éva Katona: Incorporation of α2-plasmin inhibitor into fibrin clots and its association with the clinical outcome of acute ischemic stroke patients receiving thrombolytic therapy, 25th Biennial International Congress on Thrombosis, 2018. 05. 23-27., Venice, Italy, 2018
Baráth Barbara, Bogáti Réka, Miklós Tünde, Gindele Réka, Speker Marianna, Fedoriska Viktória, Teráz-Orosz Adrienn, Mezei Zoltán, Bereczky Zsuzsanna, Katona Éva: 1. Alpha-2 plazmin inhibítor aktivitás, antigén szintek és p.Arg6Trp polimorfizmus vénás tromboembólián átesett betegekben, MTHT XIV. Kongresszusa, 2018. szeptember 27-29, Mátraháza, 2018
Katona É, Baráth B, Szegedi I, Kálmándi R, Csiba L, Bagoly Z: 2. Az α2-plazmin inhibitor beépülése a fibrin alvadékba és kapcsolata a trombolízis kimenetelével akut iszkémiás stroke-on átesett betegekben, MTHT XIV. Kongresszusa, 2018. szeptember 27-29, Mátraháza, 2018
Muszbek L, Pénzes K, Katona É: Auto- and alloantibodies against factor XIII: laboratory diagnosis and clinical consequences, Journal of Thrombosis and Haemostasis 16: 822-832, 2018
Katona É, Muszbek L.: The laboratory diagnosis of inherited FXIII deficiencies and the measurement of FXIII activity and antigen level, ECAT Foundation, Special Issue 7: 22-26, 2018
Muszbek L, Katona É, Pénzes K: Antibodies against factor XIII subunits, ECAT Foundation, Special Issue 7: 17-21, 2018
Muszbek L, Pénzes K, Katona É: Auto- and alloantibodies against factor XIII: laboratory diagnosis and clinical consequences, Journal of Thrombosis and Haemostasis 16: 822-832, 2018
Teráz-Orosz A, Csapó A, Bagoly Z, Székely EG, Tóth E, Kovács B, Bereczky Z, Muszbek L, Katona É: A new ELISA method for the measurement of total alpha(2)-plasmin inhibitor level in human body fluids, JOURNAL OF IMMUNOLOGICAL METHODS, 471:27-33., 2019
Bryk ⁠AH, Siudut ⁠J, Broniatowska ⁠E, Bagoly ⁠Z, Baráth ⁠B, Katona ⁠É, Undas A: Sex-specific alteration to α2-antiplasmin incorporation in patients with type 2 diabetes, Thrombosis Research, DOI: 10.1016/j.thromres.2019.09.032, 2019
Éva Katona, Barbara Baráth, Réka Bogáti, Tünde Miklós, Dóra Pituk, Viktória Fedoriska, Adrienn Teráz-Orosz, László Muszbek, Zsuzsanna Bereczky: Alpha2-plasmin inhibitor and its C-terminal proteolytic variation in venous thrombosis, ECTH 2019 (European Congress on Thrombosis and Haemostasis), Oct 2-5, Glasgow, 2019
Barbara Baráth, Réka Bogáti, Tünde Miklós, Viktória Fedoriska, Dóra Pituk, Adrienn Teráz-Orosz, Zoltán Mezei, Zsuzsanna Bereczky, Éva Katona: Soluble fibroblast activation protein (sFAP) and alpha2-plasmin inhibitor p.Arg6Trp polymorphism in venous thrombosis, ECTH 2019 (European Congress on Thrombosis and Haemostasis), Oct 2-5, Glasgow, 2019
Teráz-Orosz A, Csapó A, Bagoly Z, Székely EG, Tóth E, Kovács B, Bereczky Z, Muszbek L, Katona É: A new ELISA method for the measurement of total alpha(2)-plasmin inhibitor level in human body fluids, JOURNAL OF IMMUNOLOGICAL METHODS, 471:27-33., 2019
Bryk ⁠AH, Siudut ⁠J, Broniatowska ⁠E, Bagoly ⁠Z, Baráth ⁠B, Katona ⁠É, Undas A: Sex-specific alteration to α2-antiplasmin incorporation in patients with type 2 diabetes, Thrombosis Research, DOI: 10.1016/j.thromres.2019.09.032, 2019
Bovet Julien, Hurják Boglárka, De Maistre Emmanuel, Katona Éva, Pénzes Krisztina, Muszbek László: Autoimmune factor XIII deficiency with unusual laboratory and clinical phenotype, JOURNAL OF THROMBOSIS AND HAEMOSTASIS 18: (6) pp. 1330-1334., 2020
Plamenova I, Zolkova J, Sokol J, Kolkova Z, Bereczky Zs, Katona É, Muszbek L, Kubisz P, Stasko J: Genetic background of inherited factor XIII-A subunit deficiency: Review of the literature and description of two new cases, Semin Thromb Hemost, DOI https://doi.org/ 10.1055/s-0041-1725170, 2021
Zabczyk M, Natorska J, Bagoly Z, Sarkady F, Barath B, Katona E, Bryk A, Zettl K, Wisniewski J R, Undas A: Plasma fibrin clots of pulmonary embolism patients present increased amounts of factor XIII and alpha2-antiplasmin at 3 months' anticoagulation since the acute phase., JOURNAL OF PHYSIOLOGY AND PHARMACOLOGY 71: (4) p. 1., 2020
Plamenova I, Zolkova J, Sokol J, Kolkova Z, Bereczky Z, Katona É, Muszbek L, Kubisz P, Stasko J: Genetic background of inherited factor XIII-A subunit deficiency: Review of the literature and description of two new cases, Semin Thromb Hemost 47(7):885-889., 2021




 

Events of the project

  
2018-11-14 09:11:32
Résztvevők változása



Back »