Proteolytic destruction of the thrombus matrix: characterization of new targets and tools for thrombolysis  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83023
Type K
Principal investigator Kolev, Kraszimir
Title in Hungarian A trombus mátrix proteolitikus lebontása: új célpontok és eszközök a trombolízis területén
Title in English Proteolytic destruction of the thrombus matrix: characterization of new targets and tools for thrombolysis
Keywords in Hungarian fibrinolízis, nanorészecske, proteáz, enzimológia
Keywords in English fibrinolysis, nanoparticle, protease, enzymology
Discipline
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent Dept. of Medical Biochemistry (Semmelweis University)
Participants Bóta, Attila Géza
Keresztes, Zsófia
Komorowicz, Erzsébet
Léránt, István
Machovich, Raymund
Szabó, László
Tanka-Salamon, Anna
Varjú, Imre
Starting date 2011-07-01
Closing date 2015-06-30
Funding (in million HUF) 37.408
FTE (full time equivalent) 12.37
state closed project
Summary in Hungarian
A vérlemezkében gazdag artériás trombusok relatíve ellenállók a jelenleg elérhető trombolitikus szerekkel szemben, amelyek a plazminogént plazminná alakítják és az utóbbi proteáz feloldja a trombus szilárd vázát (a fibrint). A pályázat két magyar kutatócsoport tapasztalatán alapul, akik együttműködnek a következő főcélok elérése érdekében: 1. Azonosítani olyan érfal-komponenseket, amelyek hozzájárulnak a fibrin rezisztenciájához proteolitikus lebontás során. 2. Kvantitatíve jellemezni a fibrinszerkezet hatását a fibrin érzékenységére eltérő, fiziológiásan releváns proteázokra (kitágítva a plazmin rendszer klasszikus körét a mátrix metalloproteináz család néhány tagjával). 3. Kifejleszteni nanorészecske alapú, fibrinolitikus proteázokat hordozó rendszert, amely hatékony mind tiszta fibrinben, mind vérplazma alvadékban. 4. Karakterizálni a nanohordozóval bejuttatott proteázok trombolitikus hatását változó összetételű modellrendszerekben és az eredményeket egyértelmű kvantitatív formában prezentálni. A nanorészecske alapú trombolitikus hordozó rendszer kifejlesztésének végeredménye közvetlenül egy gyógyszerjelölt lehet az ischaemiás érbetegségek területén és mindenképpen iránymutató lesz jövőbeli hasonló vizsgálatoknál.
Summary
Platelet-rich arterial thrombi are relatively resistant to the currently available thrombolytic agents designed to dissolve their solid matrix (fibrin) through generation of plasmin from plasminogen. The proposed project builds upon the experience of two Hungarian research teams collaborating to achieve the following main goals: 1. To identify vessel wall components present in arterial thrombi, which render the fibrin matrix more resistant to proteolytic dissolution. 2. To characterize quantitatively the impact of altered fibrin architecture on the susceptibility of fibrin to a broad range of physiologically relevant proteases (adding members of the matrix metalloproteinase family to the classic set of the plasmin system). 3. To develop nanoparticle-based delivery system for fibrinolytic proteases efficient in pure fibrin and blood plasma clots. 4. To characterize the thrombolytic action of nanovehicle-carried proteases in a variety of model systems and express results in a clear and quantitative way. The final outcome of the development of the nanoparticle-based thrombolytic delivery system may be an immediate drug candidate for treatment of ischemic vascular disease and will guide future studies in the field.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Koronária és periferiás artériás trombusok összetétele és szerkezete képezte a kutatás egyik tárgyát. Sejtes elemeket (vörös vértestek–VVT, vérlemezkék, leukociták) és intracelluláris komponenseket (DNS, hisztonok) detektáltunk a trombusokban, valamint az eltérő nyíróerők hatásait a fibrinre értékeltük. Ezen in vivo adatok birtokában adekvát in vitro kísérleti összeállításokban jellemeztük az azonosított hatásos tényezőkhöz köthető fibrin módosításokat szerkezetben (szálátmérő, gélpórus méret), viszkoelaszticitásban és litikus érzékenységben (plazminogén aktiváció,plazmin működés). A VVT, neutrofil extracelluláris csapdák és komponenseik, valamint a mechanikai stressz stabilizálták a fibrint, míg a sejtproteázok által felszabadított extracelluláris mátrix fehérjék csökkentették az alvadék stabilitását. Új elméleti (fraktál kinetikai) modellt dolgoztunk ki és validáltunk a plazmin működésének jellemzésére 3D fibrinben, ami kiegészítő kísérleti adatokkal együtt tovább fejlesztette jelenlegi elképzeléseinket a plazmin doménjeinek szerepéről eltérő szerkezetű fibrin feloldásában. Összefoglalva, munkánkkal kimutattuk, hogy a VVT, neutrofil extracelluláris csapdák és a biomechanikai erők alapvetően módosítják a fibrin szerkezeti, mechanikai és litikus tulajdonságait és közvetlen bizonyítékot szolgáltattunk arra, hogy e hatások felfüggesztése (pl. integrinek blokkolásával vagy DN-ázokkal) kedvez a klasszikus trombolitikus terápiának szöveti plazminogén aktivátorral.
Results in English
The research focused on the composition and structure of thrombi from coronary or peripheral arteries. Cells (red blood cells – RBC, platelets, leukocytes) and their intracellular elements (DNA, histones) were the target of detection and the impact of varying shear forces on fibrin structure was also evaluated. Based on these in vivo data adequate in vitro experimental models were developed to characterize the modifying effect of the identified efficient factors on fibrin ultrastructure (fiber diameter, gel pore size), viscoelasticity and lytic susceptibility (plasminogen activation, plasmin action). RBC, neutrophil extracellular traps and their components, as well as mechanical stress stabilized the fibrin matrix, whereas extracellular matrix proteins released by cellular proteases compromised the clot stability. A novel theoretical (fractal kinetic) model was introduced and validated for characterization of the action of plasmin in 3D fibrin, which together with other experimental data improved the current understanding for the role of separate plasmin domains in its lytic efficiency in various fibrin networks. In summary, our work showed that RBC, neutrophil extracellular traps and biomechanical forces are essential modifiers of the structural, mechanical and lytic properties of fibrin and provided direct evidence that targeting these factors (e.g. with integrin blockers or DNAses) potentiates the classic thrombolytic therapy with tissue-type plasminogen activator.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83023
Decision
Yes





 

List of publications

  
Varjú I, Longstaff C, Szabó L, Farkas AZ, Varga-Szabó VJ, Tanka-Salamon A, Machovich R, Kolev K: DNA, histones and neutrophil extracellular traps exert anti-fibrinolytic effects in a plasma environment, THROMB HAEMOSTASIS 113: (6) 1289-1298, 2015
Longstaff C; Thelwell C; Williams S; Silva MMCG; Szabó L; Kolev K: The interplay between tissue plasminogen activator domains and fibrin structures in the regulation of fibrinolysis: kinetic and microscopic studies, Blood 117: 661-668, 2011
Varjú I; Sótonyi P; Machovich R; Szabó L; Tenekedjiev T; Silva M; Longstaff C; Kolev K: Hindered dissolution of fibrin formed under mechanical stress, J Thromb Haemost 9: 979-986, 2011
Rottenberger Z; Kolev K: Matrix metalloproteinases at key junctions in the pathomechanism of stroke, Cent Eur J Biol 6: 471-485, 2011
Wohner N; Sótonyi P; Machovich R; Szabó L; Tenekedjiev K; Silva MMCG; Longstaff C; Kolev K: Lytic resistance of fibrin containing red blood cells, Arterioscl Thromb Vasc Biol 31: 2306-2313, 2011
Wohner N; Kovács A; Machovich R; Kolev K: Modulation of the von Willebrand factor-dependent platelet adhesion through alternative proteolytic pathways, Thromb Res 129: e41-e46, 2012
Tenekedjiev K; Nikolova N; Kolev K: Applications of Monte Carlo Simulation in Modelling of Biochemical Processes, Charles J Mode (Ed.) Applications of Monte Carlo Methods in Biology, Medicine and Other Fields of Science. (ISBN:978-953-307-427-6) pp. 57-76, 2011
Kolev K; Longstaff C: Retarded tissue plasminogen activator and facilitated plasmin action in fibrin modified by carboxypeptidase B, J Thromb Haemost 10: e23-e24, 2012
Kolev K; Rottenberger Z; Komorowicz E; Szabó L; Machovich R: Fibrinolysis at the interface of blood vessel wall and thrombi, J Thromb Haemost 10: e21, 2012
Longstaff C; Varju I; Szabo L; Thelwell C; Kolev K: The effect of DNA and histones on fibrin structure and the regulation of plasminogen activation and fibrinolysis, J Thromb Haemost 10: e18-e19, 2012
Rottenberger Z; Komorowicz E; Szabó L; Bóta A; Varga Z; Machovich R; Longstaff C; Kolev K: Lytic and mechanical stability of clots composed of fibrin and blood vessel wall components, J Thromb Haemost 11: 529-538, 2013
Longstaff C; Varjú I; Sótonyi P; Szabó L; Krumrey M; Hoell A; Bóta A; Varga Z; Komorowicz E; Kolev K: Mechanical stability and fibrinolytic resistance of clots containing fibrin, DNA and histones, J Biol Chem 288: 6946-6956, 2013
Nikolova ND; Toneva-Zheynova D; Kolev K; Tenekedjiev K: Monte Carlo Statistical Tests for Identity of Theoretical and Empirical Distributions of Experimental Data, Theory and Applications of Monte Carlo Simulations, Prof. Wai Kin (Victor) Chan (Ed.), pp. 1-26, 2013
Kovács A; Szabó L; Machovich R; Kolev K: FIBRIN SZERKEZET MÓDOSÍTÁSA KARBOXIPEPTIDÁZ B-VEL ÉS ARGININNEL: HATÁSOK A FIBRINOLÍZISRE, Hematológia-Transzfuziológia 45: 54, 2012
Varjú I; Longstaff C; Szabó L; Thelwell C; Kolev K: DNS ÉS HISZTONOK HATÁSA A FIBRINSZERKEZETRE ÉS A FIBRINOLÍZISRE, Hematológia-Transzfuziológia 45: 73-74, 2012
Rottenberger Z; Komorowicz E; Szabó L; Machovich R; Kolev K: ÉRFALKOMPONENSEK HATÁSA A TROMBUS STABILITÁSÁRA, Hematológia-Transzfuziológia 45: 67, 2012
Görög A; Sillo P; Szabo L; Kolev K; Karpati S: Decreased fibrinolytic potential in transglutaminase 3 antibody positive dermatitis herpetiformis patients, JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY Volume: 133 Supplement: 1 Pages: S51-S51, 2013
Kovacs A; Tenekedjiev K; Wohner N; Szabó L; Sótonyi P; Szelid Z; Nagy A; Szabó G; Merkely B; Kolev K: Sign and shape: correlation of clinical findings and clot ultrastructure in arterial thrombi, J Thromb Haemost 11 Suppl. 2: 1-2, 2013
Varjú I; Kolev K; Longstaff C; Szabó L; Varga-Szabó V; Farkas AZ; Machovich R: The interplay of DNA, histones and neutrophil leukocytes with plasmin dependent lysis of plasma clots, J Thromb Haemost 11 Suppl. 2: 35, 2013
Longstaff C; Varjú I; Sótonyi P; Szabó L; Krumrey M; Hoell A; Bóta A; Varga Z; Komorowicz E; Kolev K: The effects of DNA and histones on fibrin clot structure-function and on the regulation of fibrinolysis, J Thromb Haemost 11 Suppl. 2: 45, 2013
Varjú I; Kolev K; Keresztes Z; Pap A; Tenekedjiev K; Machovich R: Fractal kinetic models of plasmin-catalyzed dissolution, J Thromb Haemost 11 Suppl. 2: 791-2, 2013
Kovács A; Szabó L; Longstaff C; Tenekedjiev K; Machovich R; Kolev K: Ambivalent roles of carboxypeptidase B in the lytic susceptibility of fibrin, Thromb Res 133: 80-87, 2014
Varjú I; Kolev K: Fibrinolysis at the interface of thrombosis and inflammation – the role of neutrophil extracellular traps, Fibrinolysis and thrombolysis Edited by K. Kolev, ISBN 978-953-51-1265-5, 206 pages, Publisher: InTech, pp. 31-59, 2014
Kolev K (szerk.): Fibrinolysis and thrombolysis, ISBN 978-953-51-1265-5, 206 pages, Publisher: InTech, 2014
Nagy AI; Szabo GY; Sotonyi P; Bagyura ZS; Kovacs A; Kolev K; Merkely B; Szelid ZS: Correlation of clinical findings and clot ultrastructure in coronary and peripheral arterial thrombi, EUROPEAN HEART JOURNAL 34 ( Suppl. 1 ): 891-892, 2013
KOVACS A; TENEKEDJIEV K; WOHNER N; SZABÓ L; KOVALSZKY I; SÓTONYI P; SZELID Z; NAGY A; SZABÓ G; MERKELY B; KOLEV K: Clinical determinants of arterial thrombus structure and lytic sensitivity: ultrastructural and immunohistochemical studies, 22nd Congress on Fibrinolysis and Proteolysis, Marseille, France, 2014
Varjú I; Longstaff C; Szabó L; Varga-Szabó VJ; Farkas AZ; Kolev K: Neutrophil extracellular trap (NET) components preserve thrombin activity and exert anti-fibrinolytic effects in a plasma environment, 22nd Congress on Fibrinolysis and Proteolysis, Marseille, France, 2014
Varjú I, Tenekedjiev K, Keresztes Z, Pap AE, Szabó L, Thelwell C, Longstaff C, Machovich R, Kolev K: Fractal Kinetic Behavior of Plasmin on the Surface of Fibrin Meshwork, BIOCHEMISTRY-US 53: (40) 6348-6356, 2014
Kovács A, Sótonyi P, Nagy AI, Tenekedjiev K, Wohner N, Komorowicz E, Kovács E, Nikolova N, Szabó L, Kovalszky I, Machovich R, Szelid Z, Becker D, Merkely B, Kolev K: Ultrastructure and composition of thrombi in coronary and peripheral artery disease: correlations with clinical and laboratory findings, THROMB RES 135: (4) 760-766, 2015
Gábor L Sándor, Zoltán Kiss, Zoltán I Bocskai, Krasimir Kolev, Ágnes I Takács , Éva Juhász, Kinga Kránitz, Gábor Tóth, Andrea Gyenes, Imre Bojtár, Tibor Juhász, Zoltán Z Nagy: Comparison of the Mechanical Properties of the Anterior Lens Capsule Following Manual Capsulorhexis and Femtosecond Laser Capsulotomy, J REFRACT SURG 30: (10) 660-664, 2014
Sandor GL, Kiss Z, Bocskai ZI, Kolev K, Takacs AI, Juhasz E, Kranitz K, Toth G, Gyenes A, Bojtar I, Juhasz T, Nagy ZZ: Evaluation of the mechanical properties of the anterior lens capsule following femtosecond laser capsulotomy at different pulse energy settings., J REFRACT SURG 31: (3) 153-157, 2015
Ecsedy M, Sandor GL, Takacs AI, Kranitz K, Kiss Z, Kolev K, Nagy ZZ: Femtosecond laser-assisted cataract surgery in Alport syndrome with anterior lenticonus., EUR J OPHTHALMOL doi: 10.5301/ejo.5000603, 2015
Longstaff C, Kolev K: Basic mechanisms and regulation of fibrinolysis, J THROMB HAEMOST 13: S98-S105, 2015
Bannish B, Kolev K, Longstaff C: Experimental validation of a stochastic multiscale model of fibrinolysis, J THROMB HAEMOST 13: (Suppl. 2) 337, 2015
Kolev K: Cellular and mechanical modulators of fibrin structure, J THROMB HAEMOST 13: (Suppl. 2) 55, 2015
Tanka-Salamon A, Komorowicz E, Szabo L, Machovich R, Kolev K: Free fatty acids modulate thrombin activity on fibrinogen and destabilise fibrin clots, J THROMB HAEMOST 13: (Suppl. 2) 838, 2015
Varjú I, Longstaff C, Szabó L, Varga-Szabó VJ, Farkas AZ, Komorowicz E, Kolev K: Mechanisms by which DNA, histones and neutrophil extracellular traps stabilise clots towards mechanical and fibrinolytic breakdown, J THROMB HAEMOST 13: (Suppl. 2) 1-2, 2015
Farkas AZ, Varga-Szabó VJ, Varjú I, Szabó L, Kolev K: A NEUTROFIL EXTRACELLULARIS CSAPDA (NET) KOMPONENSEI STABILIZÁLJÁK A PLAZMAALVADÉKOT, METABOLIZMUS 12: (4) 248, 2014
Komorowicz E, Balázs N, Varga Z, Bóta A, Szabó L, Kolev K: HIALURONSAV JELENLÉTÉBEN VASTAGABB SZÁLÚ, DE A PLAZMINOGÉN/PLAZMIN RENDSZERREL SZEMBEN MÉGIS ELLENÁLLÓBB FIBRINHÁLó KELETKEZIK, METABOLIZMUS 12: (4) 252-253, 2014
Kovács A, Tenekedjiev K, Wohner N, Szabó L, Kovalszky I, Sótonyi P, Szelid Zs, Nagy A, Szabó Gy, Merkely B, Kolev K: AZ ARTÉRIÁS TROMBUSSZERKEZET KLINIKAI DETERMINÁNSAI: ULTRASTRUKTURÁLIS ES IMMUNFLUORESZCENS MEGFIGYELÉSEK, METABOLIZMUS 12: (4) 253, 2014
Varjú I, Longstaff C, Varga-Szabó VJ, Farkas AZ, Kolev K: A HISZTONOK KIVÉDIK A TROMBIN INAKTIVÁCIÓJÁT ÉS SEMLEGESÍTIK A HEPARIN HATÁSÁT, METABOLIZMUS 12: (4) 263, 2014
Nagy AI, Szabo GY, Sotonyi P, Bagyura ZS, Kovacs A, Kolev K, Merkely B, Szelid ZS: Correlation of clinical findings and clot ultrastructure in coronary and peripheral arterial thrombi, EUR HEART J 34: (Suppl 1) 891-892, 2013




 

Events of the project

  
2014-08-04 15:13:17
Résztvevők változása
2011-07-27 16:27:10
Résztvevők változása



Back »