MSG-induced retinal degeneration and the neuroprotective effect of PACAP

Help

Back »

Details of project

Identifier

61766

Type

Principal investigator

Gábriel, Róbert

Title in Hungarian

MSG-indukálta retinális degeneráció és a PACAP neuroprotektív hatásának vizsgálata

Title in English

MSG-induced retinal degeneration and the neuroprotective effect of PACAP

Keywords in Hungarian

glutamát, PACAP, sejttípusok, kalciumkötő fehérjék

Keywords in English

glutamate, PACAP, cell types, calcium-binding proteins

Discipline

Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)

100 %

Panel

Neurosciences

Department or equivalent

Department of Zoology and Neurobiology (University of Pécs)

Participants

Atlasz, Tamás
Reglődi, Dóra
Wilhelm, Márta Marianna

Starting date

2006-02-01

Closing date

2010-07-31

Funding (in million HUF)

11.966

FTE (full time equivalent)

3.59

state

closed project

Summary in Hungarian

A pályázat célja a nátrium-glutamát (MSG) retinára kifejtett neurotoxikus hatása mechanizmusának felderítése, összekötve a PACAP neuroprotektív szerepének vizsgálatával. Fény- és elektronmikroszkópos módszerekkel vizsgáljuk az MSG excitotoxikus hatásának következményeit. Célunk a hatásmechanizmus felderítése mellett egy olyan tesztrendszer kialakítása, amelyben a PACAP neuroprotektív hatásának mechanizmusa jól tanulmányozható. Megerősíteni vagy elvetni kívánjuk azt a feltevést is, hogy a kálciumkötő fehérje tartalmú neuronok rezisztensebbek a neurodegeneratív behatásokkal szemben, mint a többi idegsejt.
A megfelelő MSG-indukálta neurodegenerációs modell létrehozása után a PACAP neuroprotektív hatásásnak mechanizmusát és erősségét vizsgáljuk. Kísérletet teszünk arra, hogy a PACA 27 aminosavból álló természetes formájából kiindulva rövidebb peptidláncokkal hasonló neuroprotektív hatást érjünk el. Ez lehetővé tenné, hogy a rövidebb peptidláncot kipróbálhassuk olyan retinadegenerációs modellekben, amelyekben sejthetően a glutamát-indukálta excitotoxicitás okozza az elváltozások megindulását. Végső fokon ezek a kísérletek arra irányulnak, hogy a retinális ischemiában és a glaucoma egyes típusaiban tapasztalt elváltozások kezeléséhez használható gyógyszerjelölt molekulát állítsunk elő.

Summary

The aim of this project proposal is to study the neurotoxic effects of monosodium-L-glutamate (MSG) in the retina, connected with the examination of the potential neuroprotective effect of pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP). With the use of light- and electron microscopic techniques the mechanism of action of MSG will be revealed. Apart from studying the mechanisms we also aim at to establish a test system, in which the neuroprotective effects of PACAP can be examined in detail. We also wish to confirm if the calcium-binding protein containing neurons are more resistant to degeneration than the other nerve cells.
After establsihing the suitable model of MSG-induced degeneration, we shall study the effectiveness of PACAP, as well as its mechanism of action. We shall try the 27 amino acid long natural form of PACAP if it is as good against neurotxic insults as the longer form. Starting out of this from we shall try peptide fragments if the in retina degeneration modells neuroprotective effect can be retained after shortening the natural peptide. This would make it possible that in disease in which extracellular glutamate is suspected to be high in the retina (ischemia, certain froms of glaucoma) a therapeutic agent candidate molecule could be developed.

Final report

Results in Hungarian

A monosodium-glutamát (MSG) egy ismert ízfokozó, amelyet a kínai konyha nagy mennyiségben adagol ételeihez. E vegyulet retinakárosító hatását, valamint annak kivédésének lehetséges módszereit vizsgáltuk patkányban. Újszülött patkányokba subcutan MSG-t injektáltunk. Három hét elteltével vizsgáltuk a retinákat. Az kísérletek egy részeben a MSG injekciókkal együtt neuroprotektív szereket, főleg PACAP-ot, alkalmaztunk a degeneratív hatások kivédésére. Munkánk során a MSG-modellt optimalizáltuk és kifejlesztettünk egy ischemiás modellt is, amikor 2 hetes állatokon bilaterális carotis communis lekötést alkalmaztunk és 1 hét elteltével vizsgáltuk a retinákat. Ebben a modellben is lehetőség nyílt a protektív ágensek alkalmazására. Mindezen modellekben morfológiai, morfometriai, immuncitokémiai, és biokémiai módszerekkel vizsgáltuk a sejt- és molekuláris szintű eseményeket. Főbb eredményeink a következőkben foglalhatók össze: 1. A MSG modellben elsősorban a belső retinális rétegek károsodnak. 2. Az ischemisás modellben minden sejtrétegben találtunk károsodott sejteket. 3. A PACAP intravitreálisan adagolva mindkét modellben protektív hatású. 4. A PACAP protektív hatását a proapoptikus faktorok gátlásával és az anti-apoptotikus faktorok serkentésén keresztül éri el. 5. A védő hatás következtében a retina rétegei és sejttípusai mergtartottak maradnak, a javulás funkcionális vizsgáló módszerrel (elektroretinogram) is igazolható. 6. Védő hatást gyakorol az ingergazdag környezet is.

Results in English

Monosodium-glutamát (MSG) is a well-known aromatizer which is widely used in the chinese cuisine. The retinotoxic effects of this substance and the possible neuroprotective strategies against this compound were examined in rats. Newborn rats were injected subcutaneously with MSG and their retinas were examined after three weeks. In some experiments neuroprotective agents were simulatneously applied with MSG. During the project we optimized the MSG model and also developed an ischemic retina model, in which the common carotid arteries of 2-week-old rats were ligated and the retinas were processed one week after the ligation. Also, a screen for neurorotective agents was executed. The experimental results were obtained with morphological, morphometric, immunocytochemical and biochemical methods. The mai results are as follows: 1. After MSG treatment the inner retinal layers were damaged. 2. In the ischemic modell we found damaged cells in all cellular layers of the retina. 3. PACAP is neuroprotective in both models. 4. This effect of PACAP is mediated through inhibition of proapoptotic and stimulation of anti-apopototic factors. 5, Due to this protective effect, the histological layers and the cells of the retina remain relatively intact. These results are also supported by functional examinations (electroretinogram). 6. Enriched environments proved to be retinoprotective too.

Full text

https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=61766

Decision

Yes

List of publications

Racz B, Reglodi D, Babai N, Atlasz T, Gabriel R, Lubics A, Gallyas F, Gasz B, Toth G, Roth E, Hegyi O, Lengvari I, Tamas A: In vivo neuroprotection by PACAP in excitotoxic retinal injury: review of effects on retinal morphology and apoptotic signal transduction, International Journal of Neuroprotection and Neurodegeneration 2, 80-85, 2006

Kiss P, Tamas A, Lubics A, Lengvari I, Szalai M, Hauser D, Horvath ZS, Racz B, Gabriel R, Toth G, Reglodi D: Effect if systemic PACAP treatment in monosodium glutamate-induced behavioral changes and retinal degeneration, Annales of New York Academy of Sciences 1070, 365-370, 2006

Babai N, Atlasz T, Tamas A, Reglodi D, Tóth G, Kiss P, Gabriel R: Search for the optimal monosodium-glutamate treatment schedule to study the neuroprotective effects of PACAP in the retina, Annales of New York Academy of Sciences 1070, 149-155, 2006

Atlasz T, Babai N, Reglodi D, Kiss P, Tamas A, Szabadfi K, Toth G, Hegyi O, Gabriel R: Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP) is protective in retinal lesion induced by bilateral carotid occlusion, General and Comparative Endocrinology 153, 108-114, 2007

Atlasz T, Kőszegi Z, Babai N, Tamas A, Reglodi D, Kovács P, Hernádi I, Gabriel R: In vivo microiontophoretically applied PACAP blocks the excitatory effects of kainic acid, Annales of New York Academy of Sciences 1070, 143-148, 2006

Atlasz T, Babai N, Reglodi D, Kiss P, Tamás A, Bari F, Domoki F, Gábriel R: Diazoxide is protective in the rat retina against ischemic injury induced by bilateral carotid occlusion and glutamate-induced degeneration, Neurotoxicity Research 12, 105-111, 2007

Schaffer D, Gábriel R: GABA-immunoreactive photoreceptors in the retina of an anuran, Pelobates fuscus, Neuroscience Letters 416, 202-205, 2007

Atlasz T, Szabadfi K, Kiss P, Babai N, Köszegi Zs, Tamás A, Reglodi D, Gábriel R: PACAP-mediated Neuroprotection of neurochemically identified cell types in MSG-induced retinal degeneration, Journal of Molecular Neuroscience 36, 97-104, 2008

Witkovsky P, Gábriel R, Krizaj D: Anatomical and neurochermical characterization of dopaminergic interplexiform processes in mouse and rat retinas, Journal of Comparative Neurology 510, 158-174, 2008

Atlasz T, Szabadfi K, Reglődi D, Kiss P, Tamás A, Tóth G, Molnár A, Szabó K, Gábriel R: Effects of PACAP and its fragments on retinal degeneration induced by neunatal MSG treatment, Annales of New York Academy of Sciences 1163, 348-352, 2009

Kiss P, Szogyi D, Reglodi D, Horvath G, Farkas J, Lubics A, Tamas A, Atlasz T, Szabadfi K, Babai N, Gabriel R, Kppan M: Effects of perinatal asphyxia on the neurobehavioural and retinal development of newborn rats, Brain Research 1255, 42-50, 2009

Szabadfi K, Atlasz T, Horváth G, Kiss P, Hanza L, Farkas J, Tamás A, Lubics A, Gábriel R, Reglődi D: Early postnatal enriched environment decreases retinal degeneration induced by monosodium glutamate treatments in rats, Brain Research 1259, 107-112, 2009

Szabadfi K, Atlasz T, Reglodi D, Kiss P, Dányádi B, Fekete EM, Zorilla EP, Tamás A, Szabó K, Gábriel R: Urocortin 2 protects against retinal degeneration following bilateral common carotid artery occlusion in the rat, Neuroscience Letters 445, 42-45, 2009

Mester L, Szabó A, Atlasz T, Szabadfi K, Reglődi D, Kiss P, Rácz B, Tamás A, Gallyas F, Sümegi B, Hocsák E, Gábriel R, Kovács K: Protetion against chronic hypoperfusion-induced retinal neurodegeneration by PARP inhibition via activation of PI-3-kinase Akt pathway and suppression of JNK and p38 MAP kinases, Neurotoxicity Research 16, 68-76, 2010

Atlasz T, Szabadfi K, Kiss P, Tamas A, Toth G, Reglodi D, Gabriel R: Evaluation of the protective effects of PACAP with cell-specific markers in ischemia-induced retinal degeneration, Brain Research Bulletin 81, 497-504, 2010

Atlasz T, Szabadfi K, Kiss P, Tamas A, Gaal V, Marton Z, Reglodi D, Gabriel R: Review of PACAP in the retina: focus on the neuroprotective effects, Annales of New York Academy of Sciences 1200, 128-139, 2010

Szabadfi K, Mester L, Reglodi D, Babai N, Racz B, Kovacs K, Szabó A, Tamas A, Gabriel R, Atlasz T: Novel neuroprotective startegies in ischemic retinal lesions, International Journal of Molecular Sciences 11, 544-561, 2010

Atlasz T, Szabadfi K, Kiss P, Marton Z, Griecs M, Hamza L, Gaal V, Biro Z, Tamas A, Hild G, Nyitrai M, Toth G, Reglodi D, Gabriel R: Effects of PACAP in UV-A radiation-induced retinal degeneration models in rats, Journal of Molecular Neuroscience, in press, 2010

Varga B, Szabadfi K, Kiss P, Fabian E, Tamas A, Griecs M, Gabriel R, Reglodi D, Kemany-Beke A, Pamer Z, Biro Z, Atlasz T, Juhasz B: PACAP improves functional outcome in excitotoxic retinal lesion: an electroretinographic study, Journal of Molecular Neuroscience, in press, 2010

Babai N: Neurodegenerációs modellek morfológiai elemzése patkány retinán, Pécsi Tudományegyetem Biológiai Doktori Iskola, 2007

Atlasz T: Különböző neuroprotektív anyagok hatásainak vizsgálata retinadegenerációs modelleken patkányban, Pécsi Tudományegyetem Biológiai Doktori Iskola, 2008

Szabadfi K: Két retinadegeerációs modell két protektív tényező tükrében: neuroprotektív szer és ingergazdag környezet, Pécsi Tudományegyetem Biológia Doktori Iskola, 2010

Events of the project

2009-01-22 08:18:51

Résztvevők változása

Back »