Investigation of the oxidation of beta-carotene and the effects of the formed derivatives in isolated hearts  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83808
Type PD
Principal investigator Bak, István
Title in Hungarian Béta-karotin oxidációjának és a képződött termékek hatásainak vizsgálata izolált szívben
Title in English Investigation of the oxidation of beta-carotene and the effects of the formed derivatives in isolated hearts
Keywords in Hungarian béta-karotin, meggymag, oxidáció, szív, iszkémia
Keywords in English beta-carotene, sour cherry seed kernel, oxidation, heart, ischemia
Discipline
Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences)70 %
Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Ortelius classification: Pharmacological sciences
Panel Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent Department of Pharmacology (University of Debrecen)
Starting date 2010-10-01
Closing date 2013-09-30
Funding (in million HUF) 11.735
FTE (full time equivalent) 2.10
state closed project
Summary in Hungarian
A világszerte intenzíven folyó kutatások ellenére a halálozási statisztikákat továbbra is a keringési betegségek, ezen belül a szív- és érrendszeri megbetegedések vezetik. A szívizom iszkémiás megbetegedéseiben az iszkémia/reperfúzió jelenségének központi szerepe van. A reperfúzió folyamán keletkezett szabad gyökök által okozott fokozott oxidatív stresszt tartják a reperfúzió indukálta károsodások egyik fő összetevőjének. Az egyik leggyakrabban alkalmazott antioxidáns, a béta-karotin melynek kardiovaszkuláris hatásival kapcsolatban több klinikai vizsgálatot is végeztek, azonban ezek meglehetősen ellentmondásosak. Egyes tanulmányok azt mutatják, hogy a dohányzók körében, akik esetében a plazma karotin szintje emelkedett volt, a halálozás nőtt az alacsonyabb plazma karotin szintű csoporthoz képest. A pályázat célja a béta-karotin oxidációjának tanulmányozása in vitro, a képződött termékek, valamint azok meggymag-extraktummal történő együttadásának hatására kimutatható változások vizsgálata izolált „dolgozó-szív” preparátumon. Eredményinek új ismereteket szolgáltathatnak a béta-karotinból fokozott oxidatív stressz során keletkező toxikus termékekről, azok szívizomra gyakorolt direkt és közvetett hatásairól, valamint a káros hatások befolyásolhatóságáról egyéb természetes hatóanyagok segítségével.
Summary
In spite of the intensive research, cardiovascular diseases are the leader cause of death worldwide. The ischemia/reperfusion phenomenon has a crucial role in the development of ischemic heart diseases. The increased oxidative stress caused by reactive free radicals being formed during reperfusion is regarded as one of the main sources of reperfusion-induced damages. One of the most frequently used antioxidant compound is the beta-carotene. Several clinical studies can be found having investigated the cardiovascular effects of this drug, but all these results are very controversial. Some studies show that in smokers with elevated plasma carotene levels increased the mortality compared to that of found in the low plasma carotene level group. The aims of this grant are the investigation of the oxidation of beta-carotene in vitro, and to study the effects of the formed products when applied alone or co-administered with sour cherry seed kernel extract in isolated "working heart" preparation. The results of these experiments presumably give us new pieces of information about the derivatives which could be formed from beta-carotene during increased oxidative circumstances, their possible direct and indirect effects on heart muscle and the control of the toxic effects by other natural drugs.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Kísérleteinkben különböző természetes eredetű anyagok oxidációját és farmakológiai hatását vizsgáltuk, különös tekintettel a béta-karotinra (BK) és a meggymag extraktumra (MME). A BK in vitro körülmények között végzett oxidációja során megállapítottuk, hogy oxidálószertől függően különböző termékek képződése fokozott. Megfigyeltük továbbá, hogy a két anyaggal külön-külön történő előkezelés következtében növekedik az egyes szervek totál antioxidáns kapacitása, kivéve a BK kezelést a tüdő esetében, ahol csökkenést tapasztaltunk. A kombinált kezelés nem fejtett ki szinergista hatást. Megvizsgáltuk hosszú távú nagydózisú BK kezelés hatását diabéteszes patkányokon. Normál dózisú kezelés javította a posztiszkémiás szívfunkciókat és csökkentette az infarktus mértékét. Az egészséges állatok szívfunkció értékeit magas dózisú kezelés rontotta. Kezelt beteg állatok esetében alacsonyabb vércukor értékeket mértünk dózis-független módon, míg egészséges állatok esetén nem figyeltünk meg változást. A MME toxicitását megvizsgálva elmondható, hogy az alkalmazott dózisokban nem tapasztaltunk toxicitásra utaló jeleket, továbbá alacsony mutagenitási index jellemzi. A humán kipróbálás során sem tapasztaltunk egyik vizsgált hematológiai paraméterben sem toxicitásra utaló mellékhatást. A MME gyulladásos folyamatok kezelésére kifejtett hatását vizsgálva elmondható, hogy alkalmas a gyulladás mértékének csökkentésére, amit részben a HO-1 enzim expresszió indukálásán keresztül fejt ki.
Results in English
We investigated the oxidation and pharmacologic effects of different agents of natural origin especially of beta carotene (BC) and sour cherry seed kernel extract (SCSE). Our results show that different oxidative products form depending on the oxidizing agents during in vitro oxidation of BC. Furthermore, we measured increased total antioxidant capacity (TAC) of different tissues in the case of pretreatment of the animals with BC and SCSE, respectively; expect the lungs where BC treatment resulted in a significant decrease in the TAC value. Combined treatment did not show synergistic effects. In further experiments we investigated the effects of long term high dose BC treatment in diabetic rats. Our results show that low dose treatment improved the recovery of postischemic cardiac functions and decreased infarct size. Interestingly, high dose treatment result in worse heart functions in healthy animals. Furthermore, we measured lower blood glucose levels in treated animals in contrast to control ones, which was dose-independent. Examining the toxicity of SCSE we can say that there was no evidence of toxicity at the used doses and SCSE possess low mutagenicity index. During the human trial we did not observe any signs of toxic side effects in any of the investigated hematological parameters. Investigating the effects of SCSE on inflammation our results show that SCSE is suitable to reduce the degree of inflammation which is mediated partly by the induction of HO-1 expression.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83808
Decision
Yes





 

List of publications

  
Mahmoud FF, Al-Awadhi R, Haines DD, Dashti A, Dashti H, Al-Ozairi E, Bak I, Tosaki A.: Sour cherry seed kernel extract increases heme oxygenase-1 expression and decreases representation of CD3+ TNF-α+ and CD3+IL-8+ subpopulations in peripheral blood leukocyte cultures from type 2 diabetes patients., Phytother Res. 2013 May;27(5):767-74., 2013
Meyer G, Czompa A, Reboul C, Csepanyi E, Czegledi A, Bak I, Balla G, Balla J, Tosaki A, Lekli I.: The Cellular Autophagy Markers Beclin-1 and LC3B-II are Increased during Reperfusion in Fibrillated Mouse Hearts., Curr Pharm Des. 2013 Apr 10. [Epub ahead of print], 2013
David Haines, Gregory Meyer, Attila Czompa, Andras Czegledi, Istvan Bak, Arpad Tosaki, Istvan Lekli: Evaluation of a protective versus pathological role for autophagy in ventricular fibrillation of the ischemic-reperfused heart., XVIII. Kardiológiai Napok Továbbképző Konferencia, Aktualitások a nemzetközi kardiológiai kutatásban (angol nyelvű szekció), 2013
Csépányi Evelin, Czompa Attila, Majnár Miklós, Lekli István, Tósaki Árpád, Bak István: Hosszú ideig tartó, alacsony- és magas dózisú béta-karotin kezelés kardiovaszkuláris hatásai Zucker Obese patkányokon., A Magyar Élettani, Farmakológiai és Mikrocirkulációs Társaságok 2013. évi közös Tudományos Kongresszusa, poszter: A-0044, 2013
Lekli István, Rigán Róbert, Bak István, Czompa Attila, Czeglédi András, Tósaki Árpád: Redox fehérjék szerepe az ösztrogén antihipertrófiás hatásában., Magyar Élettani, Farmakológiai és Mikrocirkulációs Társaságok 2013. évi közös Tudományos Kongresszusa, poszter: A-0099, 2013
Czompa Attila, Gyöngyösi Alexandra, Csépányi Evelin, Bak István, Tósaki Árpád, Lekli István: A keserű dinnye (Momordica charantia) hatásainak vizsgálata Zucker obese patkányokon., A Magyar Élettani, Farmakológiai és Mikrocirkulációs Társaságok 2013. évi közös Tudományos Kongresszusa, poszter: A-0100, 2013
Csiki Zoltán, Nagy Anikó, Lekli István, Bak István, Czompa Atilla, Tósaki Árpád: Meggymag bélre alapozott minőségi élelmiszer fogyasztói pilot vizsgálata., A Magyar Élettani, Farmakológiai és Mikrocirkulációs Társaságok 2013. évi közös Tudományos Kongresszusa, előadás: A-0060, 2013
Haines DD, Lekli I, Teissier P, Bak I, Tosaki A: Role of haeme oxygenase-1 in resolution of oxidative stress-related pathologies: focus on cardiovascular, lung, neurological and kidney disorders., Acta Physiol (Oxf). 2012;204(4):487-501., 2012
Tósaki Árpád, Bak István, Lekli István, Juhász Béla, Vecsernyés Miklós, Bácskay Ildikó, Csiki Zoltán: Meggymagbél alapú készítmény, P1200262, 2012
Evelin Csepanyi, Attila Czompa, Istvan Lekli, , Arpad Tosaki, Istvan Bak: Cardiovascular effects of high-dose long-term β-carotene supplementation in Zucker obese rats., SFRR-E/IUBMB, Advanced School, Dietary factors and redox signalling, Spetses, Görögország, poszter: P9, 2012
Attila Czompa, Istvan Lekli, Alexandra Gyongyosi, Evelin Csepanyi, Istvan Bak, Arpad Tosaki: Cardioprotection with sour cherry seed kernel extract., SFRR-E/IUBMB, Advanced School, Dietary factors and redox signalling, Spetses, Görögország, poszter: P10, 2012
Csépányi Evelin, Czompa Attila, Lekli István, Tósaki Árpád, Bak István: A hemoxigenáz-1 overexpressziója csökkenti az iszkémia/reperfúzió-indukálta kamrai fibrillációk kialakulását és az infarktus mértékét izolált egér szíven., Magyar Élettani Társaság, Magyar Anatómusok Társasága, Magyar Biofizikai Társaság és Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Kongresszusa (előadás), 2012
Attila Czompa, Gregory Meyer, Istvan Bak, Cyril Reboul, Arpad Tosaki, Istvan Lekli: Reperfusion induced ventricular fibrillation increases cellular autophagy in mouse heart: implication of Beclin 1, Magyar Élettani Társaság, Magyar Anatómusok Társasága, Magyar Biofizikai Társaság és Magyar Mikrocirkulációs és Vaszkuláris Biológiai Társaság Kongresszusa, poszter, 2012
Istvan Bak, Evelin Csepanyi, Attila Czompa, Istvan Lekli, Arpad Tosaki: Heme oxygenase-1 overexpression reduces ischemia/reperfusion-induced ventricular fibrillation and infarct size in isolated mouse hearts., 7th International Congress on Heme Oxygenases and Related Enzymes, Edinburgh, 2012.05.28-06.01. (poszter), 2012
Istvan Lekli, Attila Czompa, Alexandra Gyongyosi, Evelin Csepanyi, Istvan Bak, Arpad Tosaki: Cardioprotection with sour cherry seed kernel extract., 7th International Congress on Heme Oxygenases and Related Enzymes, Edinburgh, 2012.05.28-06.01. (poszter), 2012
Bela Juhasz, Balazs Varga, Rudolf Gesztelyi, Istvan Lekli, Istvan Bak, Attila Kertesz, Mariann Bombicz, Arpad Tosaki: Cardioprotective effects of Sour Cherry Seed Extract (SCSE) on hypercholesterolamic rabbit, 7th International Congress on Heme Oxygenases and Related Enzymes, Edinburgh, 2012.05.28-06.01. (poszter), 2012
Bak I, Czompa A, Csepanyi E, Juhasz B, Kalantari H, Najm K, Aghel N, Varga B, Haines DD, Tosaki A: Evaluation of systemic and dermal toxicity and dermal photoprotection by sour cherry kernels., Phytother Res.;25(11):1714-20., 2011
Haines DD, Varga B, Bak I, Juhasz B, Mahmoud FF, Kalantari H, Gesztelyi R, Lekli I, Czompa A, Tosaki A.: Summative interaction between astaxanthin, Ginkgo biloba extract (EGb761) and vitamin C in suppression of respiratory inflammation: a comparison with ibuprofen., Phytother Res. 2011;25(1):128-36., 2011
Czompa A, Gyongyosi A, Csepanyi E, Bak I, Lekli I, Tosaki A: Cardioprotection with sour cherry seed kernel extract, XXX. annual meeting of ISHR, Haifa, Izrael, poszter: P1-30, 2011
Bak I, Csépányi E, Bakondi E, Czompa A, Lekli I, Tósaki A: A meggymagban található bioaktív komponensek izolálása, analitikai és farmakológiai vizsgálata, Magyar Farmakológiai Anatómus, Mikrocirkulációs, Élettani Társaságok közös tudományos konferenciája, poszter: P24-03, 2011
Bak I, Csepanyi E, Czompa A, Lekli I, Tosaki A: Bioactive constituents and cardioprotective effects of sour cherry seed kernel extract in isolated rat hearts, XXX. annual meeting of ISHR, Haifa, Izrael, poszter: P3-7, 2011
Haines D, Kalantari H, Rezai M, Lekli I, Bak I, Tósaki A: Mutagenicity assessment of sour cherry seed kernel extract by single cell gel electrophoresis in rat hepatocytes, Magyar Farmakológiai Anatómus, Mikrocirkulációs, Élettani Társaságok közös tudományos konferenciája, poszter: P13-12, 2011
Rahman MM, Bak I, Das DK.: Effectiveness of Resveratrol Against Cardiovascular Disease, Mini-Rev Org Chem. 7(4): 256-261, 2010
Bak I, Hudivok Z, Csepanyi E, Tosaki A: Oxidation of beta-carotene, an in vitro study, Magyar Klinikai Farmakológusok XII. továbbképző kongresszusa, poszter, 2010
Csepanyi E, Hudivok Z, Czompa A, Lekli I, Tosaki A, Bak I: Isolation and analysis of bioactive constituents of sour cherry (Prunus cerasus) seed kernel, Magyar Klinikai Farmakológusok XII. továbbképző kongresszusa, poszter, 2010



Back »