The role of correction of the most frequent CFTR mutation and of stimulation of alternative Cl-channels in bicarbonate transport of CFTR-deficient epithelial cells.
A leggyakoribb CFTR mutáció korrekciójának és alternatív CI- csatornák aktiválásának szerepe CFTR-deficiens hámsejtek bikarbonát transzportjában.
Title in English
The role of correction of the most frequent CFTR mutation and of stimulation of alternative Cl-channels in bicarbonate transport of CFTR-deficient epithelial cells.
Panel
Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent
Clinical Research Dept. (Semmelweis University)
Participants
Adamkó, Ferencné Köles, László Komlósi, Péter
Starting date
2002-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
8.325
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A cystás fibrosis (CF) a leggyakoribb autoszomális, recesszív öröklődés menetet mutató halálos kimenetelű megbetegedés a fehérbőrű populációban. Hazánkban átlagosan 2500-3000 élveszületésre jut egy CF beteg. A CF-et a „cystic fibrosis transmembrane conductance regulator” (CFTR) fehérjét kódoló génben bekövetkezett mutáció okozza, amely vagy a fehérje teljes hiányához, vagy elégtelen működéséhez vezet. Kutatásaink során olyan cAMP-től független anion csatornát szerettünk volna találni, amely in vivo is helyettesíthetné a CFTR Cl- csatornát. Eredményeink azt mutatják, hogy a P2X purinerg receptor csatornák stimulálása alkalmas lehet e cél elérésére. Enyhén alkalikus közegben (pH 7.8-7.9), ATP és cink jelenlétében sikerült in vitro tartós és reverzibilis kálcium jelet kiváltanunk, amely a szignál ideje alatt folyamatos klorid szekrécióhoz vezetett CF légúti hámsejtekben. Annak érdekében, hogy a sejten kívüli térben magas koncentrációban lévő Na+ ne akadályozza a Ca2+ beáramlást a kísérleteket nátrium-szegény környezetben végeztük. Az in vitro nem-polarizált sejteken elvégzett kísérletek mellett in vivo kísérletekkel is igazoltuk a módszer hatékonyságát. CF egerek orrüregébe juttatott ATP-t és cinket tartalmazó, Na+ mentes, alkalikus oldat tartósan, reprodukálhatóan, de egyúttal reverzibilisen serkentette a lumenbe történő Cl- kiválasztást.
Results in English
The cystic fibrosis (CF) is the most common autosomal recessive hereditary disease among the Caucasians. CF affects one newborn upon 2500-3000 life birth in Hungary each year. CF is caused by mutations in the gene encoding the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein, which functions as a cAMP-dependent Cl- channel. Mutations in CF gene leads to either a complete loss or impaired function of CFTR protein. Our goal was to identify cAMP-independent anion channels that could substitute for CFTR not only in vitro experiment but in vivo studies as well. Our results demonstrate the stimulation of P2X purinergic receptor channels are suitable for this purpose. In slightly alkaline environment (pH 7.8-7.9) ATP and zinc induced an intracellular calcium signal which was reversible and reproducible. During this calcium signal Ca2+-activated Cl- channels were activated in CF airway epithelial cells. We performed these experiments in Na+-free environment in order to enhance Ca2+ entry through P2X receptor channels. Importantly, in vivo data confirmed our in vitro observations. ATP and zinc in Na+-free, alkaline environment induced a sustained, reversible and reproducible anion secretion in two different CF mouse models in vivo.
Kovacs G., Zsembery Á., Anderson SJ., Komlosi P., Gillespie GY., Bell PD., Benos DJ., Fuller CM: Changes in intracellular Ca2+ and pH in response to thapsigargin in human glioblastoma cells and normal astrocytes, American Journal of Physiology - Cell Physiol., 2005
Zsembery A, Boyce AT, Liang L, Peti-Peterdi J, Bell PD, Schwiebert EM: Sustained calcium entry through P2X nucleotide receptor channels in human airway epithelial cells, Journal of Biological Chemistry, 2003
Schwiebert EM, Zsembery A: Extracellular ATP as a signaling molecule for epithelial cells, Biochemical and Biophysical Acta Biomembranes, 2003
Tucker TA, Varga K, Bebok Z, Zsembery A, McCarty NA, Collawn JF, Schwiebert EM, Schwiebert LM: Trasient transfection of polarized epithelial monolayers with CFTR and reporter genes using efficacious lipids, American Journal of Physiology Cell Physiology, 2003
Zsembery A, Fortonberry JA, Liang L, Bebok Z, Tucker TA, Boyce AT, Braunstein GM, Welty E, Bell PD, Sorscher EJ, Clancy JP, Schwiebert EM: Extracellular zinc and ATP restore chloride secretion across cystic fibrosis airway epithelia by triggering calcium entry, Journal of Biological Chemistry, 2004
Braunstein GM, Zsembery A, Tucker TA, Schwiebert EM: Autocrine purinergic signaling underlies CFTR-driven modulation of human airway epithelial cell volume regulation, Journal of Cystic Fibrosis, 2004
Komlosi P, Frische S, Fuson AL, Fintha A, Zsembery A, Peti-Peterdi J, Bell PD: Characterization of basolateral chloride/bicarbonate exchange in macula densa cells, American Journal of Physiology Renal Physiol., 2004
Liang L., Zsembery Á., Schwiebert EM.: RNA interference targeted against multiple P2X receptor subypes attenuates zinc-induced calcium entry, American Journal of Physiology Cell Physiol., 2005
Schwiebert EM., Liang L., Cheng NI., Williams CR., Olteanu D., Welty EA., Zsembery A.: Extracellular zinc and ATP-gated P2X receptor calcium entry channels: new zinc receptors as physiological sensors and therapeutic targets, Purinergic Signalling, 2005
