Immunológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Immunológia
zsűri
Immun-, Tumor- és Mikrobiológia
Kutatóhely
Élettani Intézet (Semmelweis Egyetem)
résztvevők
Csépányi-Kömi Roland Hably Csilla Kittel Ágnes Lévay Magdolna Lőrincz Márton Ákos Timár Csaba István
projekt kezdete
2009-01-01
projekt vége
2013-12-31
aktuális összeg (MFt)
36.723
FTE (kutatóév egyenérték)
12.91
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Szubcelluláris vezikulumok (SCV), mint exoszómák és mikropartikulumok, elsősorban hematopoetikus és endotél sejtekből keletkeznek. Biológiai funkcióik között leírták plazma membrán receptorok átvitelét egyik sejtből a másikba, az antigénprezentáció erősítését, a véralvadás serkentését valamint szignál-peptid nélküli fehérje mediátorok (pl. IL-1β) és különböző RNS-ek kijuttatását a termelő sejtből. A sejtek közötti kommunikáció új elemének tekintik a SCV-kat, amelyek lényeges szerepet játszhatnak a gyulladásos és allergiás betegségek, valamint daganatok kialakulásában. Saját előkísérleteinkben megfigyeltük, hogy S. aureus-sal stimulált neutrofil granulocitákból (PMN) keletkező SCV-k egyértelmű baktériumölő hatással rendelkeznek. Elsődleges elektron mikroszkópos felvételeink szerint az általunk vizsgált SCV frakció nem homogén. A jelen kutatási terv fő célkitűzései: a PMN-SCV keletkezés mechanizmusának megismerése (hasonlóságok/különbségek apoptózissal és a korábban már leírt neutrofil extracelluláris hálóval); homogén, bakteriotoxikus hatással bíró SCV frakció előállítása; a homogén SCV frakció fehérje-összetételének és felszíni markereinek jellemzése; a PMN-SCV baktériumölő hatásának jellemezése és a határmechanizmus megismerése. Az eredményektől függően kezdeményezünk együttműködéseket a PMN-SCV in vivo szerepének vizsgálatára. Tervezett kísérleteink egy teljesen új, extracelluláris baktériumölő mechanizmus felfedezését eredményezhetik. Nemzetközi szintű közlemények mellett 2 vagy 3 PhD értekezés és 2 egyetemi diplomamunka elkészítése várható.
angol összefoglaló
Subcellular vesicles (SCV) such as exosomes and microparticles are formed mainly from heamatopoetic and endothelial cells. They were reported to transfer plasma membrane receptors from one cell to another, to promote antigen recognition and blood coagulation and to contain leaderless signaling molecules such as IL-1β or different RNAs. SCVs are regarded as new, potential mediators of intercellular communication that may play significant role also in the pathogenesis of allergic and inflammatory diseases or cancer. In our preliminary experiments we observed that a SCV fraction, obtained from neutrophilic granulocytes (PMN) stimulated with opsonized S. aureus, possesses definitive bactericidal effect. In a pilot electron microscopic investigation, our SCV fraction proved to be inhomogenous. The main goals of the present research project are: to reveal the mechanism of generation of SCV from PMN (similarities/differences to apoptosis and the previously described neutrophil extracellular traps); to prepare a homogenous SCV fraction with bacteriotoxic activity; to characterize the protein content and surface properties of the homogenous SCV and to investigate the spectrum and mechanism of antimicrobial effect of PMN-SCVs. Depending on the results, collaborations will be initiated to investigate the in vivo role of PMN-SCVs. The projected experiments may lead to the discovery of a completely new extracellular mechanism of bacterial killing. In addition to publications in internation journals, 2 or 3 PhD thesis and 2 diploma thesis will be prepared.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Egyértelműen kimutattuk, hogy eltérő stimulusok hatására neutrofil granulociták eltérő összetételű és funkciójú extracelluláris vezikulumokat (ECV) termelnek. Eltérő összetételű ECV-ket más sejtek esetében is leírtak velünk egyidőben, de egyik esetben sem sikerült semmilyen funkcióval kapcsolatot találni. Eltérő funkciójú ECV-ket eddig csak a mi kísérleteink mutattak ki.
Felfedeztük, hogy opszonizált baktériumok hatására a neutrofil granulociták olyan ECV-t termelnek, amelyek gátolják más baktériumok növekedését. Az antibakteriális hatás független a granulociták szuperoxid-termelő képességétől, a mikroorganizmusok opszonizáltságától, függ viszont a vezikuláris szerkezettől és az ECV-k citoszkeletális állapotától. Ezzel bebizonyítottuk, hogy az ECV-k baktérium-növekedést gátló hatása alapjaiban eltér mind az intakt neutrofil granulociták intracelluláris ölési mechanizmusától, mind a NET-ektől, az egyetlen eddig ismert extracelluláris antibakteriális mechanizmustól, amelyben neutrofil granulociták vesznek részt. Kísérleteinkkel tehát egy új extracelluláris antibakteriális mechanizmust fedeztünk fel.
kutatási eredmények (angolul)
We have clearly demonstrated that upon stimulation with different agents, neutrophilic granulocytes are able to produce extracellular vesicles (ECV) that have different composition and different function. Differences in the composition of ECVs released from the same cells were shown parallel to our data also in case of other cell types, but none of these observations was related to any functional alteration of the ECVs.
We discovered that opsonized bacteria induce the formation of ECVs from neutrophils that are able to impair the growth of fresh bacteria. The antibacterial effect is independent of superoxide production and opsonisation of the microorganism, but it depends on the vesicular structure and the state of the actin cytoskeleton in the ECVs. Our data indicate that the antibacterial effect of neutrophil-derived ECVs is basically different both from the intracellular killing of intact neutrophils and from the effect of Neutrophil Extracellular Traps (NETs), the only extracellular antibacterial process where hitherto neutrophils have been shown to be involved.
Thus our experiments revealed a new extracellular antibacterial mechanism.
Timár CI, Lőrincz AM, Ligeti E.: Changing world of neutrophils., Pflugers Arch. 2013 Nov;465(11):1521-33., 2013
Ligeti Erzsébet: Formation and effects of microvesicles originating from neutrophilic granulocytes, 15th Symposium on Signals and Signal Processing in the Immune System, 2009
Timár C.I. A.Lörincz, A. Vályi-Nagy, G.Nagy, E. Buzás, Á. Kittel, E. Ligeti: Antibacterial effect of neutrophilic granulocytes derived subcellular vesicles, European J. of Immunol. 39. S1.S96., 2009
Erzsébet Ligeti, Stefan Welti, Klaus Scheffzek: Inhibition and termination of physiological responses by GTPase activating proteins, Physiological Reviews, 92. 237-272., 2012
Roland Csépányi-Kömi, Gábor Sirokmány, Miklós Geiszt, Erzsébet Ligeti: ARHGAP25, a novel Rac GTPase activating protein regulates phagocytosis in neutrophilic granulocytes, Blood 119. 573-582., 2012
Vályi-Nagy Anna: Mikrovezikulumok élettani és kórtani szerepe, Semmelweis Egyetem Központi Könyvtára, 2010
E. Ligeti, C.I.Timár, A.M. Lőrincz, D.W.Powell, K.R.McLeish: Antibacterial effect of subcellular vesicles derived of neutrophilic granulocytes, Current Opinion Conference on Cellular Host-Pathogen Interactions, 2010
Ákos Lőrincz, Csaba I. Timár, Kenneth R. McLeish, David W Powell, Erzsébet Ligeti: Antibacterial effect of neutrophil-derived microvesicles, International Workshop on Exosomes, S2-O1, 2011
Csépányi-Kömi R, Lévay M, Ligeti E.: Small G proteins and their regulators in cellular signaling, Molecular and cellular endocrinology 353. 10-20., 2012
Ligeti E., Csépányi-Kömi R and Hunyady L: Physiological mechanism of signal termination in biological systems, Acta Physiologica Scandinavica 204. 469-478., 2012
Cs. Timár, M.A.Lörincz, E. Ligeti, K.R.McLeish, D.W.Powell: Antibacterial microvesicles from neutrophilic granulocytes, Eur. J. Clin. Invest. 41. Suppl. 1., p36, 2011
Ákos Lőrincz, Csaba Timár, D. Powell, K. McLeish, Erzsébet Ligeti: New extracellular antibacterial weapon of the neutrophilic granulocytes – Microvesicles, Gordon Research Conference, 2011
Timár CI, Lorincz AM, Csépányi-Kömi R, Vályi-Nagy A, Nagy G, Buzás EI, Iványi Z, Kittel A, Powell DW, McLeish KR, Ligeti E.: Antibacterial effect of microvesicles released from human neutrophilic granulocytes, Blood 121: 510-518., 2013
