Assessment and modification of the microcirculatory consequences of locomotor disorders  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
60752
Type K
Principal investigator Szabó, Andrea
Title in Hungarian Mozgásszervi zavarok mikrokeringési következményeinek vizsgálata és befolyásolása
Title in English Assessment and modification of the microcirculatory consequences of locomotor disorders
Keywords in Hungarian mikrokeringés, csonthártya, intravitális mikroszkópia, CGRP
Keywords in English microcirculation, periosteum, intravital microscopy, CGRP
Discipline
Orthopedics, sport medicine, rheumatology, rehabilitation (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Haematology, immunology, thrombosis, infectious diseases (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Clinical Medicine
Department or equivalent Institute of Surgical Research (University of Szeged)
Participants Boros, Mihály
Gera, László
Hartmann, Petra
Török, László
Varga, Gabriella
Varga, Renáta
Wolfárd, Antal
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-01-31
Funding (in million HUF) 12.112
FTE (full time equivalent) 9.18
state closed project
Summary in Hungarian
A csonthártya mikrokeringése jó korai indikátora a csontot érintő keringési elváltozásoknak, hiszen a periosteum vérellátásának helyreállítása önmagában biztosítja a csontgraft túlélését akkor is, ha a graft szerény vérellátású közegbe kerül. Az autotranszplantációt követő reperfúzió során létrejövő lokális gyulladásos reakciók és a mikrokeringési zavarok azonban veszélyeztetik a graftok túlélését. A csonthártya mikrokeringéséban létrejövő elváltozások patomechanizmusának tanulmányozására az általunk alkalmazott intravitális mikroszkópia új lehetőségeket biztosít.

A csonthártya gazdag somatosensoros idegvégződésekben, melyek szerepe nem teljesen ismert.
A calcitonin gene-related peptide (CGRP) számos élettani és kórélettani hatását leírták, melyek legtöbb szervben indirekt módon, számos faktor befolyásolása révén valósulnak meg. A CGRP befolyásolja az ischaemia-reperfúzió következményeit, ám pro- és antiinflammatorikus hatását egyaránt leírták. Ezek hátterében a hízósejtekkel és a nitrogenmonoxiddal való interakciók állhatnak. A csont és a csonthártya somatosensoros idegvégződéseinek szerepe nem ismert, így kutatásunk során a CGRP hatását kívánjuk vizsgálni a csonthártya mikrokeringés állapotváltozásai szempontjából ischaemia-reperfúzióban és ischaemiás prekondicionálás során.
Summary
The periosteal microcirculation is a good indicator of the bone perfusion, since restoration of the periosteal microcirculation results in the survival of the allograft even when it is placed into a hypoperfused environment. During reperfusion after autotransplantation, however the inflammatory processes and reduced efficacy of microvascular perfusion can jeopardize the survival of the graft. Intravital microscopy is a novel tool for the assessment of these periosteal microcirculatory changes.

The periosteum is rich is somatosensory nerve terminals of which importance is unclear. Several physiological and pathophysiological effects have been attributed to calcitonin gene-related peptide (CGRP) most of which are brought about indirectly, via various pathways in different organs. An alleviating role of CGRP against ischemia-reperfusion has been demonstrated, but it was found to be either pro- or anti-inflammatory when different tissue types examined. Interaction with mast cells and nitric oxide can be presumed behind these phenomena. Since the role of somatosensory nerve terminals in the bone and periosteum is unclear herein we aim at examining the role of CGRP in the periosteal ischemia-reperfusion and in ischemic preconditioning at the microcirculatory level.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Új, objektív intravitális videomikroszkópos módszert dolgoztunk ki a csonthártya és a térdízületi felszín mikrokeringésének kísérletes megfigyelésére. Kimutattuk, hogy a végtag ischaemia által kiváltott periosteális mikrokeringési zavarok során a mikrokeringés effektivitása csökken, a leukocyta-endothelsejt interakciók fokozódnak, emellett nő a szöveti hízósejt degranuláció. A szisztémás gyulladásos aktivációt CD11b adhéziós molekula expresszió, TNF-alfa felszabadulás és mieloperoxidáz aktivitás fokozódás jellemzi. Több, azonos irányú vizsgálatot folytattunk e jelenségek befolyásolása céljából, és kimutattuk az exogén foszfatidilkolin, az ösztrogén és kolloid terápiák (különösen a hidroxietil-keményítő) hatékonyságát, valamint az ischaemiás prekondícionálás lehetséges előnyeit, utóbbi esetben a TRPV-1 pozitív neuronok inaktiválódásának szerepét. Az intravitális paraméterek változását carrageenan arthritisben is igazoltuk, és a foszfatidilkolin gyulladáscsökkentő hatását ebben a modellben is kimutattuk. Intravitális mikroszkópos módszerünkkel elsőként mutattuk ki a tibia velőűrbe helyezett implantátumok hatását a periosteális érképződésre, melyről feltételezzük, hogy kompenzáló reakció lehet behelyezett anyagok érregenerációt gátló hatásának ellensúlyozására.
Results in English
We have developed a novel intravital method for the examination of the microcirculation of the periosteum and synovial membrane in rats. Periosteal microcirculatory disorders elicited by limb ischemia were traced by the examinations of the changes in the efficacy of microcirculatory perfusion, leukocyte-endothelial interactions and mast cell degranulation. The systemic inflammatory activation (CD11b adhesion molecule expression and TNF-alfa release, myeloperoxidase activity) was also characterized. These reactions could be effectively ameliorated by exogenous phosphatidylcholine, estrogen and colloid (hydroxyethyl starch) therapies and ischemic preconditioning (which appears to be mediated by the activation of TRPV-1 positive nerves). The intravital microscopic assessment of synovial inflammatory changes was assessed in carrageenan-induced arthritis also and the anti-inflammatory potential of oral phosphatidylcholine was established in this model, too. Intravital microscopy was also applied to assess the changes in periosteal vascular density in tibias with polyethylene or titanium implants were infixed. We described an increased periosteal vessel formation which may represent a compensatory mechanism against impaired endosteal regeneration caused by the implants.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60752
Decision
Yes





 

List of publications

  
Varga R, Gera L, Torok L, Kaszaki J, Szabo A, Nagy K, Boros M: A foszfatidilkolin utókezelés hatása a végtag ischemia-reperfúziós károsodásra., Magyar Sebészet 59(6): 429-436, 2006
R. Varga, A. Szabó, I. Gomez, K. Jánvári, G. Varga, L. Pap, M Boros: Responses of the tibial microcirculation to local iontophoretic treatment for osteopenia in rats., European Surgical Research 38(Suppl 1):95, 2006
L. Gera, R. Varga, L. Török, J. Kaszaki, A. Szabó, K. Nagy, M. Boros: Beneficial effects of phosphatidylcholine during hindlimb reperfusion, Journal of Surgical Research, 139(1):45-50, 2007
R. Varga, A. Szabó, M. Keresztes, J. Kaszaki, I. Németh, Z. Razga, M. Boros: Inflammatory changes after short-term ischemic preconditioning of the rat hindlimb, European Surgical Research 39 (S1):pp57, 2007
Varga R, Szabó A, Keresztes M, Kaszaki J, Németh I, Rázga Zs, Nagy K, Boros M: Adhéziós molekulák expressziójának változása ischaemiás prekondícionálás hatására teljes hátsó végtag ischaemia-reperfúziót követően patkányon, Magyar Élettani Társaság LXXI. Vándorgyűlése Programfüzet, 2007
Varga R, Szabó A, Keresztes M, Kaszaki J, Németh I, Rázga Zs, Nagy K, Boros M: Végtag ischaemia által okozott gyulladásos reakciók ovariektomizált és ösztrogénnel kezelt patkányokon, Magyar Élettani Társaság LXXI. Vándorgyűlése Programfüzet, 2007
Varga R, Szabó A, Keresztes M, Kaszaki J, Németh I, Rázga Zs, Nagy K, Boros M: Végtagon végzett ischaemiás prekondícionálás hatása neutrophil-endothel sejt interakciókat befolyásoló adhéziós molekulák expressziójára patkányon, Magyar Sebészet, 3: pp187, 2007
Gurabi D, Török L, Erős G, Varga G, Szabó A, Boros M: Kísérletes modell az arthritis funkcionális és mikrokeringési vizsgálatára, Érbetegségek Suppl.1: 11-12, 2007
L. Török, P. Hartmann, G. Erős, D. Gurabi, A. Szabó: Examination of the microcirculatory consequences of carragenan-induced subacute arthritis in rats, European Journal of Traumatology and Emergency Surgery, 2008
P. Hartmann, A. Szabó, D. Gurabi, G. Erős, L. Török, M. Boros: Phosphatidylcholine ameliorates the consequences of carrageenan-induced subacute arthritis in rats, British Journal of Surgery, 2008
P. Hartmann, A. Szabó, D. Gurabi, R. Varga, G. Erős, L. Török, M. Boros: Effects of phosphatidylcholine in subacute carrageenan-induced arthritis in rats, Shock, 2008
L. Török, P. Hartmann, A. Szabó, R. Varga, J. Kaszaki, F. Greksa, M. Boros: A csonthártya mikrokeringésének kísérletes vizsgálata intravitális videó-mikroszkópiával, Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet, 2008
R. Varga, L. Török, A. Szabó, F. Kovács, M. Keresztes, G. Varga, J. Kaszaki, M. Boros: Effects of colloid solutions on ischemia-reperfusion-induced periosteal microcirculatory and inflammatory reactions: Comparision of dextran, gelatin, and hydroxyethyl ..., Critical Care Medicine, 2008
I. Gomez, L. Pap, A. Szabó, M. Boros, Z. Szekanecz: Calcium and phosphate delivery into osteoporotic rat tibia by a new iontophoretic treatment in vivo., Annals of the Rheumatic Diseases 67 pp 146 (A50-A51), 2008
F. Greksa, A. Szabó, K. Wellinger, G. Sohár, M. Boros, K. Tóth: The effects of endomedullar implants on the periosteal vessel structures of the rat tibia, Osteoarthritis and Cartilage 17(S1): P155, 2009
P. Hartmann, A. Szabó, G. Erős, D. Gurabi, G. Horváth, I. Németh, Ghyczy, M. Boros: Anti-inflammatory effects of phosphatidylcholine in neutrophil leukocyte-dependent acute arthritis in rats., European Journal of Pharmacology 622:58-64, 2009, 2009
A. Szabó, R. Varga, M. Keresztes, C. Vízler, I. Németh, Z. Rázga, M. Boros: Ischemic limb preconditioning downregulates systemic inflammatory activation, Journal of Orthopaedic Research, 2009
P. Hartmann, A. Szabó, R. Varga, Z. Zobolyák, B. Csösz, J, Héger, M. Boros: C-afferent innervation mediates the microcirculatory effects of limb ischemic preconditioning in rats., British Journal of Surgery 96(S5):pp69(O-17-1), 2009, 2009
L. Pap, I. Gomez, L. Pap Jr. , A. Szabó, Z. Szekanecz: Development of natural calcium- and phosphate-donating microparticles and a new iontophoretic apparatus for the topical treatment of osteoporosis. Preliminary in vitro and in vivo studies., Joint Bone Spine (in press), 2010



Back »