A celluláris XIII-as faktor: új funkciói és lokalizációja  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
109543
típus K
Vezető kutató Muszbek László
magyar cím A celluláris XIII-as faktor: új funkciói és lokalizációja
Angol cím Cellular factor XIII: novel functions and localizations
magyar kulcsszavak XIII-as véralvadási faktor, vaszkuláris simaizom sejt, kalcifikáció, makrofágok, atherosclerosis, cornea, keratociták, sebgyógyulás, XIII-as faktor inhibitor
angol kulcsszavak Factor XIII of blood coagulation, vascular smooth muscle cell, calcification, macrophages, atherosclerosis, cornea, keratocytes, wound healing, factor XIII inhibitor
megadott besorolás
Hematológia, immunológia, trombózis, fertőző betegségek (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)40 %
Ortelius tudományág: Hematológia
Kardiovaszkuláris rendszer (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)30 %
Az előbbiekhez köthető betegségek biológiai alapjai (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)30 %
zsűri Élettan, Kórélettan, Gyógyszertan és Endokrinológia
Kutatóhely ÁOK Laboratóriumi Medicina Intézet, Klinikai Labóratóriumi Kutató Tanszék (Debreceni Egyetem)
résztvevők Bagoly Zsuzsa
Bereczky Zsuzsanna
Berta András
Fejesné Tóth Eszter
Hurják Boglárka
Katona Éva
Kerényi Adrienne
Komáromi István
Kovács Bettina Erzsébet
Kun Mária
Nagyné Dr. Orosz Zsuzsanna Zita
Pénzes-Daku Krisztina
Shemirani Amir Houshang
Somodi Laura
projekt kezdete 2014-01-01
projekt vége 2018-12-31
aktuális összeg (MFt) 41.792
FTE (kutatóév egyenérték) 18.42
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A kutatás elsődleges célja a XIII-as véralvadási faktor celluláris formája (cFXIII) új előfordulási helyeinek és funkcióinak a felfedezése. A kutatás két fő területe az aterogenezis és a cornea sebek gyógyulása. Választ kapunk az ateroszklerotikus plakkban extracellulárisan megjelenő FXIII plazma vagy sejtes eredetére és fibrinnel/fibronektinnek való együttes előfordilására. Megvizsgáljuk, hogy az alternatívan aktivált makrofágok valóban a cFXIII fő forrásai és hogy a makrofágok habos sejtekké történő transzformációja során változik-e a cFXIII expressziója. További vizsgálatunk tárgya lesz, hogy sejtkulturában vagy a plakkban osteokondrogenetikus transzformáción átmenő vaszkuláris simaizom sejtek (VSIS) fognak-e cFXIII-at expresszálni, és ha igen a megjelenő cFXIII részt vesz-e az extracelluláris matrix organizációjában és a plakk kalcifikációjában. A FXIII VSIS-ekre kifejtett direkt hatását is tanulmányozni fogjuk.
A projekt egy másik célja a cFXIII corneában való jelenlétének a megerősítése és keratocitákban történő szintézisének a bizonyítása. Megvizsgáljuk, hogy a cFXIII keresztbe köt-e cornea fehérjéket és így részt vesz-e a stroma organizációjában. Kiderítjük a cFXIII-at tartalmazó sejtek cornea stromában való megoszlását és karakterizáljuk e sejteket. Azt hogy a cFXIII elősegíti-e a cornea sebgyógyulását in vitro és in vivo egyaránt tesztelni fogjuk, és ha igen, kiderítjük a hatás biokémiai mechanizmusát.
Az aktivált FXIII egy jól karakterizált, terápiás potenciálla is rendelkező, általunk tervezett nem toxikus peptid inhibítora segíteni fogja a fenti kérdések megválaszolását.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A kutatás kiinduló hipotézise: a XIII-as alvadási faktor (FXIII) egy multifunkcionális fehérje, funkcióit még nem ismerjük teljesen és előfordulhat nem várt lokalizációban. Az alábbi feltételezések jelentik a projekt alapját: A FXIII extracellulárisan és intracellulárisan (elsődlegesen alternatívan aktivált makrofágokban) is jelen van ateroszklerotikus plakkokban. Oszteokondrogenetikus transzformált vaszkuláris simaizom sejtek (VSIS) és a cornea keratocytái expresszálják a cFXIII-at. A FXIII befolyásolja e sejtek migrációját/proliferációját és apoptózisát, és az extracelluláris matrix organizációját, elősegíti a corneában a sebgyógyulást és az ateroszkerotikus plakkokban a kalcifikációt.
A fenti feltételezések bizonyításához az alábbi kérdések megválaszolása szükséges:
1/ Mi FXIII a lokalizációja az ateroszklerotikus plakkokban és honnan származik?
2/ Az extracelluláris FXIII aktív-e és kötött-e a fibrinhez és fibronektinhez?
3/ Az alternatívan aktivált makrofágok jelentik-e a FXIII elsődleges forrását a plakkokban?
4/ A makrofágok habos sejtekké való átalakulása során változik-e a cFXIII expresszió?
5/ Az oszteokondrogenetikus transzformáció során megjelenik-e a VSIS-ben a cFXIII és ez hogyan viszonyul a matrix képződéshez és a kalcifikációhoz?
6/ A cornea stromában lévő keretocyták tartalmaznak-e és szintetizálnak-e cFXIII-at; ha igen, mi az eloszlása az ilyen sejteknek a corneában?
7/ A cornea keratocytáiban lévő FXIII keresztbe köti-e a stroma fehérjéit?
8/ A FXIII befolyásolja-e a VSIS-ek és a corneális epiteliális sejtek migrációját/proliferációját és apoptózisát?
9/ A cFXIII elősegíti-e a corneában a sebgyóygulást, és ha igen mi ennek a mechanizmusa?

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

Reményeink szerint a projekt néhány valóban új felfedezést eredményez:
1/ A celluláris XIII-as faktor (cFXIII) expressziója két új sejttípusban, közülük az egyik az osteoblasztosan transzformálódott vaszkuláris simaizom sejt (VSIS), valóban új eredmény, mely kiszélesíti a FXIII kutatás területét és fontos az ateroszklerózis kutatás számára is. Szintén fontos új eredmény lenne a VSIS-ek által expresszált cFXIII szerpének a bizonyítása az extracelluláris matrix organizációjában és a kalcifikáció folyamatában. Ez új dimenziót adna az aterosclerosis patomechanizmusának kutatásához és, érdekes módon, közel hozna két távolinak hitt kutatási területet, a FXIII-nak a csont és porcképződésben, ill. az aterogenezisben játszott szerepét.
2/ Az ateroszkelotikus plakkok immunmofológiai tanulmányozása új információkat hozhat a felszínre. Például megtudnánk az ateroszkelotikus plakkban melyik makrofág szubpopuláció tartalmaz nagy mennyiségben cFXIII-at. Külön érdekes lenne a habos sejtek cFXIII exprssziójának a vizsgálata. A plakkban extracellulárisan lévő FXIII vizsgálata is gazdagíthatná az aterogenezissel kapcsolatos ismereteinket.
3/ Talán a legváratlanabb, előkísérletekkel már alátámasztott eredmény a cFXIII előfordulása és szintézise cornea stroma sejtekben, minden valószínűség szerint keratocitákban. Úgy hisszük ez a felfedezés új irányt fog elindítani a kísérletes és klinikai cornea kutatásban. A cFXIII cornea sebgyógyulásra kifejtett hatásának vizsgálata fényt deríthetne e folyamat igen fontos részmechanizmusaira.
4/ Az aktivált FXIII (FXIIIa) új nem toxikus gátlószere új lehetőségeket fog nyújtani a kutatóknak a FXIIIa fiziopatológiás jelenségekben játszott szerepének kutatásához.

Nyilvánvaló, hogy az ateroszklerózisra és a cornea sebgyógyulásra vonatkozó ismereteink gazdagodása befolyásolhatja és elősegítheti ezeken a területeken a transzlációs kutatások indítását. Jelenleg két olyan terület látszik, mely megcélozhat klinikai alkalmazáshoz vezető kutatásokat: a rekombináns FXIII lokális alkalmazása a cornea sebek gyógyulásának elősegítésére és a FXIIIa inhibitor trombolízist adjuváló hatásának kihasználása.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A kutatás két, látszólag távollévő területet fog át, az egyik az érelmeszesedés a másik a szaruhártya, ill. a szaruhártyán esett sebek gyógyulása. Mindkét jelenségben szerepet játszik egy eredetileg véralvadási faktorként ismert többfunkciós fehérje, a XIII-as faktor (FXIII), mely fehérjéket köt össze a vérplazmában és bizonyos sejtekben fordul elő.
Kísérleteinkben megvizsgálnánk, hogy a FXIII hogyan jelenik meg az érelmeszesedett érfalban, a sejteken kívül lévő alapanyagban olyan fehérjékhez kötődik-e melyeket az alapanyagba beépíthet. Megvizsgálnánk azt is mely, az érelmeszesedett területen előforduló sejtek tartalmaznak FXIII-at. Egyik lehetőség a nagy faló sejtek bizonyos fajtája, ill. az ezekből kialakuló habos sejtek. Az érelmeszesedett területre az érfal simaizom sejtjei is bevándorolnak és alapanyagok termelésével és kalcium lerakodással megerősítik azt. A kalcium lerakódást a simaizom sejtek olyan átalakulása előzi meg mely hasonlatossá teszi őket a csontépítő un. oszteoblaszt sejtekhez. Az oszteoblasztok tartalmaznak FXIII-at, ami fontos szerepet játszik a csont alapanyag képzésében és a mészlerakódásban. Megvizsgálnák, hogy a simaizom sejtek átalakulása együtt jár-e a FXIII megjelenésével és ez összefügg-e mészlerakódással.
A FXIII-nak a szem szaruhártyájában való megjelenését és szerepét is vizsgálnánk. Előkísérleteink azt mutatják, hogy a szaruhártya bizonyos sejtjeiben található FXIII. Ezt további kísérletekkel szeretnénk megerősíteni és e sejteket azonosítanánk. Feltételezzük, hogy a bennük lévő FXIII szerepet játszik a szaruhártyán esett sérülések gyógyulásában, amit sejtkultúrákon és állatkísérletekben kívánunk bizonyítani.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

TThe main aim of proposed project is to find new localizations and functions for the cellular form of coagulation factor XIII (cFXIII). Research will cover two areas, atherogenesis and corneal wound healing. It will be explored if FXIII present in extracellular localization within the atherosclerotic plaque is in co-localization with fibrin and fibronectin and the plasmatic or cellular origin of extracellular FXIII will be clarified. It will be tested if alternatively activated macrophages are the major source of cFXIII in the plaque, and if cFXIII of macrophages is retained during their transformation into foam cells. It will be explored if cFXIII becomes expressed in vascular smooth muscle cells (VSMCs) undergoing osteochondrogenetic transformation. A further question to be answered is whether FXIII of VSMCs, transformed in vitro or in the plaque, and macrophages contribute to the organization of extracellular matrix and to the process of calcification. The direct effect of FXIII on VSMCs will also be studied.
Another aim of research is to confirm the presence and prove the synthesis of cFXIII in corneal keratocytes and to explore if cFXIII plays a role in the organization of corneal stroma by cross-linking proteins. The distribution of cFXIII producing keratocytes in the corneal stroma will be established and the cells will be characterized. The question whether cFXIII promotes corneal wound healing will be answered by in vitro and in vivo experiments and, if it does, the biochemical mechanism of such effect will be clarified.
A well-characterized new non-toxic peptide inhibitor of active FXIII, with therapeutic potential, will help in answering the above questions.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

TThe starting hypothesis of the project: coagulation FXIII (FXIII) is a multifunctional protein with still unexplored functions and it occurs in unexpected localization. The project is based on the following presumptions: FXIII is present in atheroscleriotic plaques both extra-, and intra-cellularly (mainly in alternatively activated macrophages). Cellularis FXIII (cFXIII) is also expressed in vascular smooth muscle cells (VMSCs) undergoing osteochondrogenetic transformation and in keratocytes of corneal stroma. FXIII affects migration/proliferation and apoptosis of these cells and plays a role in the organization of extracellular matrix. It promotes corneal wound healing and the calcification in atherosclerotic plaques.
The questions need to be answered to test the above hypotheses:
1/ What is the localization and origin of FXIII in the atherosclerotic plaque?
2/ Is extracellular FXIII active and is it in co-localization with fibrin and fibronectin.
3/ Are alternatively activated macrophages the primary source of cFXIII in the plaque.
4/ How cFXIII expression by macrophages changes during transformation into foam cells?
5/ Does cFXIII become expressed in VSMCs undergoing osteochondrogenetic transformation and how it is related to matrix formation and calcification?
6/ Do keratocytes of corneal stroma contain and synthesize cFXIII; are these cells evenly or unevenly distributed within the stroma?
7/ Does cFXIII of keratocytes cross-link proteins in the stromal matrix?
8/ Does FXIII influence the migration, proliferation and apoptosis of VSMCs and corneal epithelial cells?
9/ Does cFXIII promote the healing of corneal injury and if yes what is its mechanism?

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

The project is expected to result in several new discoveries:
1/ The expression of cellular factor XIII (cFXIII) will be revealed in two novel cell types: one of which is vascular smooth muscle cells (VSMCs) undergoing osteoblastic transformation. This finding would extend FXIII research to a new area that directly relates to atherosclerotic diseases. Another new finding will be the involvement of cFXIII expressed by transformed VSMCs in the organization of extracellular matrix and the process of calcification. This finding would add a new dimension to research on the pathomechanism of atherosclerosis and quite interestingly it will bring together two far away areas, the role of FXIII in osteo-, and chondrogenesis and in atherogenesis.
2/ The immunomorphological study of atherosclerotic plaques could bring out several new pieces of information. For instance, we expect to learn which subpopulation of macrophages in the atherosclerotic plaque expresses cFXIII in a significant amount. The finding concerning the expression of cFXIII in foam cells seems to be of particular interest. The characterization of extracellular FXIII in the atherosclerotic plaque would also add to our knowledge on the process of atherogenesis.
3/ Perhaps the most unexpected discovery, based on our preliminary finding and will be elaborated in the project, is the presence and synthesis of cFXIII by the keratocytes in the cornea. This is expected to initiate a new field of research in experimental and clinical research on cornea. Experiment exploring the effect of cFXIII on corneal wound healing could shed new light on the repair mechanism in corneal injury.
4/ A new non-toxic inhibitor of activated FXIII (FXIIIa) would provide a new tool for researchers exploring the role of FXIIIa in physiopathological phenomena.

Obviously, enrichment of our knowledge on the process of attherosclerosis and corneal wound healing could influence and initiate translational research on these fields. There seems to be two directions, which might target later clinical applications: the topical application of recombinant FXIII to promote corneal wound healing and the use of FXIIIa inhibitor as adjuvant to thrombolytic therapy.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Research will be conducted on two, seemingly far away fields: atherosclerosis and wound healing of cornea. A multifunctional protein, originally a clotting factor, factor XIII (FXIII), is involved in both phenomenon. FXIII occurs in plasma and in certain cells.
We plan to investigate how FXIII appears in the atherosclerotic vessel wall. Is it bound to proteins, which are incorporated into the matrix by FXIII. It will also be explored which cells of the atherosclerotic area contain FXIII. One possibility is certain type of macrophages and foam cells derived from them. Vascular smooth muscle cells (VSMCs) also migrate to the area of atherosclerosis and strengthen it by producing matrix and calcium deposits. Calcification is preceded by a transformation of VMSCs, which makes them similar to osteoblasts, the cells building the bone. Osteoblasts contain FXIII, which plays important role in production of bone matrix and in calcium deposition. We would investigate if osteoblastic transformation of VSMCs is associated with the expression of FXIII and if the expression of FXIII leads to the initiation of calcification.
The presence and function of FXIII in the cornea will also be investigated. Our preliminary experiments showed that FXIII is present in certain cells of the cornea. This finding will be confirmed by further experiments and FXIII-containing cells will be identified. It is presumed that FXIII in these cells plays a role in the healing of corneal injury, and this hypothesis will be tested by experiments performed in tissue culture and experimental animals.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
1/ Megterveztünk és megszintetizáltunk egy az aktivált XIII-as afktort (FXIIIa) gátló peptidet. Kifejlesztettünk egy a FXIII-A és FXIII-B kölcsönhatását gátló monoklonális antitestet, ami új lehetőséget nyújt a plazma FXIII szintjének a csökkentésére. 2/ Kimutattuk, hogy az ateroszklerotikus plakkban a FXIII fibrinnel asszociálva és habos (foam) sejtekben található. Tanulmányoztuk aspirációs trombectomiával coronariákból nyert trombus struktúráját. „Friss” trombusokban a FXIII-A trombocitákban és fibrinnel asszociálva volt kimutatható. A fibrinbe beágyázva nagy számú elasztáz pozitív granulocitát találtunk, ami azt mutatja, hogy ezeknek a sejteknek szerepük lehet a trombus feloldásában. A trombusban neutrofil extracelluláris csapdát (NET-et) is sikerült kimutatni. 3/ A humán aorta simaizom sejtek nem expresszáltak FXIII-A-t. Ha azonban sejttenyészetükhöz FXIIIa-t adtunk ez fokozta a sejtek proliferációt, migrációt és kollagén szintézist. Ugyanakkor csökkentette a mediumban a trombospondin-1 (Tsp-1) koncentrációját. Utóbbit sejt-asszociált Tsp-1 tartalmú granulák képződése okozta. 4/ A szaruhártya (cornea) stromában lévő keratociták szintetizáltak és expresszáltak cFXIII-at. A cFXIII+ keratociták a cornea subepiteliális rétegében koncentrálódtak. Cornea topográfiás vizsgálatok a FXIII-A hiányos betegek egy részében cornea deformitást mutattak, ami arra utal, hogy a cFXIII részt vesz a cornea struktúrájának stabilizációjában.
kutatási eredmények (angolul)
1/ A new peptideinhibitor of activated factor XIII (FXIIIa) was designed and synthesized. Monoclonal antibody was developed, which inhibited the interaction of FXIII-A and FXIII-B subunits and provided a new tool for decreasing plasma FXIII content. 2/ FXIII was detected in the athrosclerotic plaques in association with fibrin and within foam cells. In coronary thrombi obtained by aspiration thrombectomy the structure of fibrin was studied. In “fresh” thrombi FXIII-A was mainly located in platelets and extracellularly it was always associated to fibrin. Fibrin was also in close association with elastase positive granulocytes that suggests the importance of these cells in the fibrinolytic process. We also revealed neutrophil extracellular traps (NETs) in the thrombus. 3/ Human aorta smooth muscle cells (HAoSMC) did not express cellular FXIII (cFXIII), but added FXIIIa accelerated their proliferation, migration and collagen expression. It decreased the trombospondin-1 (Tsp-1) concentration in the culture medium. The latter phenomenon was due to the formation of cell-associated Tsp-1 containing granules. 4/ A significant part of keratocytes in the corneal stroma expressed and synthesized cFXIII. FXIII-A+ cells were concentrated in the subepithelial region. Cornea deformity could be observed in several FXIII-A deficient patients by corneal topography. This finding suggests that FXIII is involved in stabilization of the cornea structure.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=109543
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Muszbek L, Katona É: Diagnosis and management of congenital and acquired FXIII deficiencies, Semin Thromb Hemost 42: 429-39,, 2016
Csomós K, Kristóf E, Jakob B, Csomós I, Kovács G, Rotem O, Hodrea J, Bagoly Z, Muszbek L, Balajthy Z, Csősz É, Fésüs L.: Protein cross-linking by chlorinated polyamines and transglutamylation stabilizes neutrophil extracellular traps., Cell Death Dis. 7: e2332,, 2016
Muszbek L, Katona É: Diagnosis and management of congenital and acquired FXIII deficiencies, Semin Thromb Hemost 42: 429-39,, 2016
Csomós K, Kristóf E, Jakob B, Csomós I, Kovács G, Rotem O, Hodrea J, Bagoly Z, Muszbek L, Balajthy Z, Csősz É, Fésüs L.: Protein cross-linking by chlorinated polyamines and transglutamylation stabilizes neutrophil extracellular traps., Cell Death Dis. 7: e2332,, 2016
Muszbek L. Pénzes K, Katona É: Auto-, and alloantibodies against factor XIII: laboratory diagnosis and clinical consequences, J Thromb Haemost accepted, 2018
Muszbek L. Pénzes K, Katona É: Auto-, and alloantibodies against factor XIII: laboratory diagnosis and clinical consequences, J Thromb Haemost 16: 822-32,, 2018
Katona É, Pénzes K, Csapó A, Fazakas F, Udvardy ML, Bagoly Z, Orosz ZZ, Muszbek L.: Interaction of factor XIII subunits, Blood, 2014
Katona É, Pénzes K, Csapó A, Fazakas F, Udvardy ML, Bagoly Z, Orosz ZZ, Muszbek L.: Interaction of factor XIII subunits, Blood 123: 1757-63, 2014
Árokszállási A, Kerényi A, Katona É, Bereczky Z, Muszbek L, Boda Z, Schlammadinger Á.: The use of recombinant factor XIII in a major bleeding episode of a patient with congenital factor XIII deficiency – the first experience, Haemophilia 21: e118-21, 2015
Muszbek L, Katona É: Diagnosis and management of congenital and acquired FXIII deficiencies, Semin Thromb Hemost DOI http://dx.doi.org/ 10.1055/s-0036-1572326, 2016
Kovacs Bettina, Bereczky Zsuzsanna, Selmeczi Anna, Gindele Reka, Olah Zsolt, Kerenyi Adrienne, Boda Zoltan, Muszbek Laszlo: Progressive chromogenic anti-factor Xa assay and its use in the classification of antithrombin deficiencies, CLIN CHEM LAB MED 52: (12) 1797-1806, 2014





 

Projekt eseményei

 
2019-05-30 10:05:41
Résztvevők változása
2016-03-04 10:49:12
Résztvevők változása
2014-12-05 08:55:51
Résztvevők változása
2014-05-09 16:20:40
Résztvevők változása
2014-02-02 23:11:20
Résztvevők változása




vissza »