atherosclerosis, homocysteine, signal transduction, endothelial damage, PARP
Discipline
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)
100 %
Panel
Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent
Institute of Biochemistry and Medical Chemistry (University of Pécs)
Starting date
2007-07-01
Closing date
2011-06-30
Funding (in million HUF)
9.000
FTE (full time equivalent)
1.20
state
closed project
Summary in Hungarian
Az atherosclerosis talaján kialakuló szív- és érrendszeri betegségek a halálozás okai között a vezető helyen állnak. Nagymértékű emberi és társadalmi érdek fűződik ahhoz, hogy az atherosclerosis kifejlődését mérsékeljük, illetőleg megelőzzük. Ennek legjobb lehetőségét az atherosclerosis prevenciója nyújtaná, a rizikófaktorok eliminálása révén. Számos adat támasztja alá a feltevést, hogy a homocisztein (HO) az érelmeszesedés önálló rizikófaktora. A HO atherosclerosist indukáló hatásai között legjelentősebb az endothelrendszer károsítása, ami az atherosclerosishoz vezető folyamatban az első lépcsőnek tekinthető. Vizsgálatainknak fő célkitűzése, hogy a HO-nak az endothelsejtekre kifejtett hatásait gátoljuk. Kísérleteinkben a homocisztein és a PARP gátlók együttes hatását vizsgálnánk az NF-κB transzkripciós faktor, az Akt és MAPK jelátviteli útvonalak aktiválására és az apoptózis kialakulására. Kísérleteink választ adhatnak arra a kérdésre, hogy a HO mely jelátviteli utakon fejti ki endothel károsító hatásait, valamint, hogy a PARP által aktivált útvonalak involválódnak-e a HO hatásaiban. A HO endothelsejtekben kifejtett pathológiai hatásai a PARP-gátlás útján feltehetően mérsékelhetők vagy kivédhetők. A kísérletek eredménye elvezethet egy olyan gyógyszer kifejlesztéséhez, amely meggátolja a HO atherosclerosist-indukáló hatásait, és ez felbecsülhetetlen lehetőségeket rejt magában az atherosclerosis prevenciója szempontjából.
Summary
At the present time, the leading cause of mortality is cardiovascular diseases developing as a consequence of atherosclerosis. It is of individual and social interest that the incidence of atherosclerosis should be decreased or prevented. The most favourable chance to reach this goal is to eliminate the risk factors of atherosclerosis. Numerous data support the concept that homocysteine (HO) is an independent risk factor for atherosclerosis. In the atherosclerosis-inducing effects of HO, damage of endothelial cells was found to be the most significant mechanism. This is considered as the first step in the process leading to atherosclerosis. The main goal of our investigations is to find a route to the inhibition of the damaging effects of HO on endothelial cells. In our experiments we want to investigate the combined effects of HO and PARP-inhibitors on the activation of NF-κB transcription factor, Akt and MAPK signal transduction pathways, and the development of apoptosis. Our investigations may reveal which signal transduction pathways are involved in the endothelial-damaging effects of HO, moreover, whether the pathways activated by PARP are involved in these effects. The pathological effects induced by HO on the endothelial cells presumably are attenuated or prevented by PARP-inhibition. These experiments finally may result in developing a therapeutical approach, a drug, which by inhibiting the atherosclerosis-inducing effects of HO would have an inestimable impact on the prevention therapy of atherosclerosis.
Final report
Results in Hungarian
Kísérleteinkben a PARP gátlás hatását vizsgáltuk oxidatív stressznek, illetve magas homocisztein koncentrációnak kitett, kultúrában tenyésztett sejtek túlélésére . Eredményeink azt mutatták, hogy a PARP-1 gátlásnak nincs hatása a homocisztein által kiváltott sejtpusztulásra, azonban kivédi a hidrogén-peroxid által kiváltott sejtpusztulást WRL-68 sejtkultúrában. Ezen kívül azt is kimutattuk, hogy a foszfatáz MKP-1 enzimnek mediátor szerepe van a jelátvitelben a nukleáris PARP-1 től a JNK és p38 MAPK jelátviteli utak felé. Eredményeink alapján úgy gondoljuk, hogy a PARP-1 gátlása az MKP-1 fokozott expresszióját idézi elő, ami a JNK és p38 MAPK-ok inaktivációján keresztül a sejtpusztulás gátlására vezet.
Egy másik munkában nyolc, az elmúlt években publikált homocisztein-csökkentő B vitamin trial eredményeit analizáltuk. Az előzetes várakozással szemben ezekben a nagy, randomizált klinikai trial-ekben a homocisztein-csökkentő B vitamin terápia nem volt hatásos a cardiovascularis kockázat csökkentésében. Munkánkban kimutattuk, hogy a trial-ek protokolljai figyelmen kívül hagytak néhány zavaró tényezőt, mint például a statinok, acetilszalicilsav és más gyógyszerek alkalmazását, ami az eredmények torzításához és téves értelmezéséhez vezethetett. Véleményünk szerint a vitamin szupplementáció feltételezhető hatékonysága a cardiovascularis betegségek prevenciójában nem kérdőjelezhető meg a vizsgált trial-ek eredményei alapján.
Results in English
We investigated the effects of PARP inhibition on cellular survival in different cell cultures under oxidative stress as well as at high homocysteine concentration. Our results showed that inhibition of PARP-1 enzyme had no effect on cell death elicited by homocysteine but protected cultured WRL-68 cells from death under oxidative stress induced by hydrogen-peroxide treatment. Furthermore we showed that the phosphatase enzyme MKP-1 plays role as a mediator in forwarding signals from nuclear PARP-1 to JNK and p38 MAPK signaling pathways. Based on our results we propose a model according to which inhibition of PARP-1 results in elevated MKP-1 expression which leads to increased overprotection through the inactivation of JNK and p38 MAPK pathways.
In another project we analyzed eight homocysteine-lowering B-vitamin trials published in the recent years. Contrary to previous expectations these large, randomized clinical trials did not substantiate a beneficial effect of homocysteine-lowering B vitamin supplementation in reducing cardiovascular risk. In our analysis we showed that the protocols of the trials neglected the impact of some confounding factors, such as use of statins, acetylsalicylic acid, and other drugs, which might have led to bias and inappropriate interpretation of the data. We concluded that the possible preventive effect of vitamin supplementation on cardiovascular disease can not be rejected in reference to the negative trial evidence.
