Oxidation of hemoglobin in the development of vascular diseases  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
132828
Type K
Principal investigator Balla, József
Title in Hungarian A hemoglobin oxidációja az érrendszeri betegségek kialakulásában
Title in English Oxidation of hemoglobin in the development of vascular diseases
Keywords in Hungarian hemoglobin, oxidáció, hem, heme oxygenase, vas, ferritin, simaizomsejtek, érelmeszesedés, média szklerózis, kalcifilaxis
Keywords in English hemoglobin, oxidation, heme, heme oxygenase, iron, ferritin, smooth muscle cells, atherosclerosis, media sclerosis, calciphylaxis
Discipline
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)50 %
Ortelius classification: Cardiovascular system
Nephrology, urology (Council of Medical and Biological Sciences)25 %
Ortelius classification: Nephrology, urology
Biological basis of diseases related to the above (Council of Medical and Biological Sciences)25 %
Panel Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent Institute of Internal Medicine (University of Debrecen)
Participants Balla, György
Balláné Oros, Melinda
Combi, Zsolt Sándor
Gáll, Tamás
Hendrik, Zoltán
Nagy, Annamária
Pethő, Dávid
Posta, Niké
Potor, László
Sikura, Katalin Éva
Zavaczki, Erzsébet
Starting date 2019-12-01
Closing date 2023-11-30
Funding (in million HUF) 47.960
FTE (full time equivalent) 15.80
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Új patofiziológiai útvonalat ismertünk fel, amely az emberi szervezet érrendszerében a komplikált érelmeszesedéses léziók kialakulásához járul hozzá. Az artériák falában történő vörösvértest infiltráció és a következményes hemoglobin oxidáció ferril-hemoglobin képződést, globin fragmentáció eredetű peptid akkumulációt, és hem felszabadulást eredményez. A molekuláris változások endotheliális aktivációt, endoplazmatikus retikulum stresszt, a vaszkuláris simaizomsejtek kóros transzformációját, és a makrofágok kóros polarizációját hozzák létre. Ezen kórfolyamatokat, az erek kóros átépülését a kénhidrogén, a deszferrikoprogén, és az alfa-1-mikroglobulin fehérje képes gátolni. Továbbá az artériák és a szívbillentyűk meszesedésének kivédését szolgáló új szabályozási mechanizmusokat írtunk le. Kimutattuk, hogy a kénhidrogén, a H-ferritinhez kötött forroxidáz aktivitása, és a cink gátolja az érrendszer szöveti mineralizációját. A szabályozási útvonalak feltárása révén azonosítani tudtunk molekuláris célpontokat, amelyekre hatva az artériák és az aorta szívbillentyű rezidens sejtjeinek, a vaszkuláris simaizomsejteknek, a valvuláris interstíciális sejteknek csontsejt irányú kóros differenciálódása gátolható.
Results in English
We described a novel pathophysiologic pathway that contributes to the development of complicated atherosclerotic lesions in human atherosclerosis. Red blood cell infiltration is followed by hemoglobin oxidation leading to ferryl-hemoglobin generation, fragmentation of globin moieties and heme release within the affected arteries. These molecular alterations provoke endothelial cell activation, endoplasmic reticulum stress, phenotype switch of vascular smooth muscle cells, and proatherogenic polarization of macrophages. Such remodeling has been shown to be preventable by hydrogen sulfide, desferricoprogen, and alpha-1-microglobulin. We also revealed novel therapeutic approaches for inhibition of vascular mineralization (aortic valve calcification, medial and intimal calcification), and the molecular mechanisms involved in such benefit. It was demonstrated that hydrogen sulfide, ferroxidase activity of H-ferritin, and zinc provide a significant retardation of arterial calcification, and the mechanism at cellular level was shown to be mediated by prevention of osteochondrogenic trans-differentiation of vascular and valvular resident cells such as vascular smooth muscle cells and valvular interstitial cells.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=132828
Decision
Yes





 

List of publications

  
Éva Sikura K, Combi Z, Potor L, Szerafin T, Hendrik Z, Méhes G, Gergely P, Whiteman M, Beke L, Fürtös I, Balla G, Balla J.: Hydrogen sulfide inhibits aortic valve calcification in heart via regulating RUNX2 by NF-κB, a link between inflammation and mineralization, J Adv Res, 2021
Pethő D, Hendrik Z, Nagy A, Beke L, Patsalos A, Nagy L, Póliska S, Méhes G, Tóth C, Potor L, Eaton JW, Jacob HS, Balla G, Balla J, Gáll T.: Heme cytotoxicity is the consequence of endoplasmic reticulum stress in atherosclerotic plaque progression, Sci Rep., 2021
Potor L, Hendrik Z, Patsalos A, Katona É, Méhes G, Póliska S, Csősz É, Kalló G, Komáromi I, Combi Z, Posta N, Sikura KÉ, Pethő D, Oros M, Vereb G, Tóth C, Gergely P, Nagy L, Balla G, Balla J.: Oxidation of Hemoglobin Drives a Proatherogenic Polarization of Macrophages in Human Atherosclerosis, Antioxid Redox Signal., 2021
Fige É, Szendrei J, Sós L, Kraszewska I, Potor L, Balla J, Szondy Z.: Heme Oxygenase-1 Contributes to Both the Engulfment and the Anti-Inflammatory Program of Macrophages during Efferocytosis, Cells., 2021
Gáll T, Pethő D, Nagy A, Balla G, Balla J.: Therapeutic Potential of Carbon Monoxide (CO) and Hydrogen Sulfide (H 2 S) in Hemolytic and Hemorrhagic Vascular Disorders-Interaction between the Heme Oxygenase and H 2, Int J Mol Sci., 2020
Pethő D, Gáll T, Hendrik Z, Nagy A, Beke L, Gergely AP, Méhes G, Tóth C, Gram M, Åkerström B, Balla G, Balla J: Ferryl Hemoglobin and Heme Induce A 1-Microglobulin in Hemorrhaged Atherosclerotic Lesions with Inhibitory Function against Hemoglobin and Lipid Oxidation, Int J Mol Sci., 2021
Nagy A, Pethő D, Gesztelyi R, Juhász B, Balla G, Szilvássy Z, Balla J, Gáll T.: BGP-15 Inhibits Hyperglycemia-Aggravated VSMC Calcification Induced by High Phosphate, Int J Mol Sci., 2021
Sarah E Machado, Daryll Spangler, Delores A Stacks, Victor Darley-Usmar, Gloria A Benavides, Min Xie, József Balla, Abolfazl Zarjou: Counteraction of Myocardial Ferritin Heavy Chain Deficiency by Heme Oxygenase-1, Int J Mol Sci, 2022
Tamás Gáll, Péter Nagy, Dorottya Garai, László Potor, György Jázon Balla, György Balla, József Balla: Overview on hydrogen sulfide-mediated suppression of vascular calcification and hemoglobin/heme-mediated vascular damage in atherosclerosis, Redox Biol ., 2022
Sarah E Machado, Daryll Spangler, Laurence M Black, Amie M Traylor, József Balla, Abolfazl Zarjou: A Reproducible Mouse Model of Moderate CKD With Early Manifestations of Osteoblastic Transition of Cardiovascular System, Front Physiol ., 2022
József Balla, Abolfazl Zarjou: Heme Burden and Ensuing Mechanisms That Protect the Kidney: Insights from Bench and Bedside, Int J Mol Sci ., 2021
Combi Z, Potor L, Nagy P, Sikura KÉ, Ditrói T, Jurányi EP, Galambos K, Szerafin T, Gergely P, Whiteman M, Torregrossa R, Ding Y, Beke L, Hendrik Z, Méhes G, Balla G, Balla J.: Hydrogen sulfide as an anti-calcification stratagem in human aortic valve: Altered biogenesis and mitochondrial metabolism of H2S lead to H2S deficiency in calcific aortic valve disease, Redox Biology, 2023
Domán A, Dóka É, Garai D, Bogdándi V, Balla G, Balla J, Nagy P.: Interactions of reactive sulfur species with metalloproteins, Redox Biology, 2023
Sümegi Andrea, Hendrik Zoltán, Gáll Tamás, Felszeghy Enikő, Szakszon Katalin, Antal-Szalmás Péter, Beke Lívia, Papp Ágnes, Méhes Gábor, Balla József, Balla György: A novel splice site indel alteration in the EIF2AK3 gene is responsible for the first cases of Wolcott-Rallison syndrome in Hungary, BMC MEDICAL GENETICS 21:61, 2020
Annamária Nagy, Dávid Pethő, Tamás Gáll, Erzsébet Zavaczki, Mónika Nyitrai, József Posta, Abolfazl Zarjou, Anupam Agarwal, György Balla, József Balla: Zinc Inhibits HIF-Prolyl Hydroxylase Inhibitor-Aggravated VSMC Calcification Induced by High Phosphate, Front. Physiol. 10 1-15, 2020
László Potor, Katalin Éva Sikura, Hajnalka Hegedűs, Dávid Pethő, Zsuzsa Szabó, Zsuzsa M. Szigeti, István Pócsi, György Trencsényi, Dezső Szikra, Ildikó Garai, Tamás Gáll, Zsolt Combi, János Kappelmayer, György Balla, József Balla: The Fungal Iron Chelator Desferricoprogen Inhibits Atherosclerotic Plaque Formation, Int. J. Mol. Sci. 21 (13), 4746-, 2020
Niké Posta, Éva Csősz, Melinda Oros, Dávid Pethő, László Potor, Gergő Kalló, Zoltán Hendrik, Katalin Éva Sikura, Gábor Méhes, Csaba Tóth, József Posta, György Balla, József Balla: Hemoglobin oxidation generates globin-derived peptides in atherosclerotic lesions and intraventricular hemorrhage of the brain, provoking endothelial dysfunction, Lab. Invest. 100 (7), 986-1002, 2020
Zavaczki Erzsébet, Gáll Tamás, Zarjou Abolfazl, Hendrik Zoltán, Potor László, Tóth Csaba Zsigmond, Méhes Gábor, Gyetvai Ágnes, Agarwal Anupam, Balla György, Balla József: Ferryl Hemoglobin Inhibits Osteoclastic Differentiation of Macrophages in Hemorrhaged Atherosclerotic Plaques, Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2020 1-17, 2020
Sikura, K., Combi, Z., Potor, L., Szerafin, T., Hendrik, Z., Méhes, G., Gergely, P., Whiteman, M., Beke, L., Fürtös, I., Balla, G., Balla, J.: Hydrogen sulfide inhibits aortic valve calcification in heart via regulating RUNX2 by NF-[kappa]B, a link between inflammation and mineralization, J. Adv. Res. 27 165-176, 2021
Alvarado, G., Tóth, A., Csősz, É., Kalló, G., Dankó, K., Csernátony, Z., Smith, A., Gram, M., Akerström, B., Édes, I., Balla, G., Papp, Z., Balla, J.: Heme-Induced Oxidation of Cysteine Groups of Myofilament Proteins Leads to Contractile Dysfunction of Permeabilized Human Skeletal Muscle Fibres, Int. J. Mol. Sci. 21 (21), 1-17, 2020
Katalin Éva Sikura, László Potor, Tamás Szerafin, Melinda Oros, Péter Nagy, Gábor Méhes, Zoltán Hendrik, Abolfazl Zarjou, Anupam Agarwal, Niké Posta, Roberta Torregrossa, Matthew Whiteman, Ibolya Fürtös, György Balla, József Balla: Hydrogen sulfide inhibits calcification of heart valves; implications for calcific aortic valve disease, Br. J. Pharmacol. 177 (4), 793-809, 2020



Back »