OETDK.

A hipofízis adenilát-cikláz aktiváló polipeptid (PACAP) neuropeptidet eredetileg idegrendszeri eredetű, neuroprotektív hatású hormonszerű molekulaként írták le, azonban egyre több bizonyíték támasztja alá jelenlétét és funkcionális szerepét más szövetekben is. Bár korábbi vizsgálatok igazolták a PACAP jelátviteli útvonal elemeinek jelenlétét kondrogenikus sejtekben és kedvező hatását az in vitro porc- és csontképződésre, az enchondrális csontosodásban betöltött szerepe mindmáig nem tisztázott.Kutatásunk célja fiatal Wistar patkányok epifízis porcának vizsgálata volt PACAP 1–38 intraartikuláris adagolását követően, monojód-acetáttal (MIA) indukált osteoarthritis modellben. A 10% EDTA-val dekalcinált ízületekből készült metszeteken hisztológiai (vDMMK, picrosirius vörös) és immunhisztokémiai analízist végeztünk, különös tekintettel a Sox9 és P-Sox9 expressziójára és sejtmag–citoplazma megoszlására konfokális mikroszkópiával.Az epifízis porc morfológiája az OA kialakulása ellenére nem mutatott jelentős eltérést, azonban a PACAP 1–38 jelenléte többször diszkontinuitást eredményezett az extracelluláris mátrixban, és megzavarta a hipertrófiás zóna lefutását. A kontrollhoz képest a PACAP-kezelés csökkentette az epifízis porc vastagságát. Polarizációs mikroszkópiával a MIA-kezelés nem változtatta meg a II-es típusú kollagén lefutását, és a jellemző máltai keresztek is megmaradtak. Ezzel szemben a PACAP 1–38 kezelés diffúzan megjelenő vastag kollagénrostokat eredményezett, és a máltai keresztek szabályossága csökkent. A Sox9 és P-Sox9 nukleáris lokalizációja jelentősen csökkent a MIA-kezelések hatására, míg a PACAP adagolása kifejezett magi P-Sox9 pozitivitást váltott ki, ami fokozott kondrogén aktivitásra utalhat.Konklúzióként elmondható, hogy a PACAP 1–38 jelentősen befolyásolja az epifízis porc szerkezetét és a kulcsfontosságú kondrogén transzkripciós faktorok aktivációját. Eredményeink arra utalnak, hogy a PACAP jelátvitel finom szabályozó szerepet tölthet be az enchondrális csontosodás folyamatában, ugyanakkor potenciális terápiás alkalmazása további vizsgálatokat igényel.Támogató: NKFIH K139396

Témavezető: Dr. Juhász Tamás és Fillér Csaba

A barna/bézs adipocitákra a nagy mennyiségű mitokondrium és az uncoupling protein 1 (UCP1) magas expressziója jellemző. E sejtek a mitokondrium belső membránjában zajló UCP1-vezérelt protoncsorgás - ami a légzési lánc ATP-szintézistől való szétkapcsolódásához vezet - révén hő formájában szabadítják fel az energiát. A termogenikusan aktív adipociták fokozott mennyiségben használnak fel tápanyagokat, többek között glükózt, zsírsavakat és aminosavakat. Adrenerg stimuláció hatására (sejtpermeábilis dibutiril (db)-cAMP kezeléssel) emelkedett az L-aminosav transzporter 1 és 2 (LAT1 és LAT2; a fehérjéket az SLC7A5 és SLC7A8 kódolja), valamint heterodimer partnerük, a 4F2hc fehérje (SLC3A2 által kódolt) expressziója humán nyaki eredetű adipocitákban. Korábbi vizsgálatunkban megállapítottuk, hogy a LAT1 expresszió csendesítése mérsékelte a termogenezist ezekben a sejtekben. Jelen kutatásunk célja annak vizsgálata volt, hogy a LAT transzporter család farmakológiai gátlója, a BCH milyen hatást gyakorol a termogenezisre humán nyaki eredetű adipocitákban.Humán cervikális zsírszövet biopsziából izolált sztrómális-vaszkuláris frakciót differenciáltattunk érett adipocitákká 14 napon keresztül. A differenciálódást követően a sejteket BCH-val, db-cAMP-vel, illetve ezek kombinációjával kezeltük 10 órán át. A termogén gének mRNS- és fehérje-szintű expresszióját RT-qPCR-rel, illetve western blottal határoztuk meg. A sejtek oxigénfogyasztási és extracelluláris acidifikációs rátáját Seahorse XF Pro Metabolic Analyzer segítségével vizsgáltuk. Az adipociták aminosav fluxusát a DE ÁOK BMBI Metabolomikai Szolgáltató Laboratóriuma analizálta.Eredményeink azt mutatták, hogy a LAT transzporterek farmakológiai gátlása csökkentette az elágazó-láncú aminosavak (leucin, izoleucin és valin), valamint az arginin, glutamin, tirozin, szerin, prolin és glicin fogyasztását, továbbá mérsékelte az etomoxir-rezisztens respirációt, amely az aminosavfelhasználást tükrözi. A db-cAMP hatására fokozódó UCP1 és PGC1α expressziót a BCH-kezelés megakadályozta. Az UCP1-dependens proton-szivárgásos respiráció szintén csökkent BCH jelenlétében, adrenerg stimuláció során a humán nyaki eredetű adipocitákban.Eredményeink arra utalnak, hogy a LAT transzporterek által közvetített aminosav felvétel lényeges a hatékony termogenezis indukciójához és fenntartásához humán adipocitákban, melynek fokozása egy biztonságos terápiás eljárás lehet az elhízás kezelésére.

Témavezető: Dr. Kristóf Endre Károly és Dr. Arianti Rini

A hypotalamusból izolált hypophysis adenilát-cikláz aktiváló polipeptid (PACAP) számos perifériás szövet fejlődésében meghatározó szerepet tölt be. Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy PACAP KO egerek térdízületeiben korai porcdegeneráció figyelhető meg, valamint az öregedéssel párhuzamosan csökken a receptorának jelenléte a humán térdízületben. A neuropeptid pontos hatásait osteoarthritis (OA) kialakulása során eddig még nem elemezték.Korábbi kutatásaink során kimutattuk, hogy a PACAP 1-38 adagolása pozitív hatással van az OA kezelésére. Kísérleteink célja a PACAP receptor gátlásának és a hialuronsavval (HA) kombinált kezelés hatásainak feltárása patkányok mesterségesen kiváltott ízületi gyulladással modellezett térdízületeiben.Wistar hím patkányok (320 g) térdízületeiben monojód-acetát (MIA) injekcióval 28 nap alatt OA-t indukáltunk (engedélyszám: HB/15-ÉLB/00136-116/2023). Ezt követően intraartikulárisan PACAP 6-38-at és PACAP 1-38 hialuronsavval (Monovisc) együtt adagoltunk, majd 21 napig követtük a kezelés hatásait. A kezelések után megmértük a térdátmérőket, ezt követően meghatároztuk a femur és a tibia közötti szög változásait. A kísérlet 50. napján az állatokat termináltuk. A térdízületeket preparáltuk, formalinban fixáltuk és dekalcináltuk. A minták beágyazását követően 10 µm vastag metszeteket készítettünk vizes DMMK és picrosirius red szövettani festésekhez. Meghatároztuk a metakromatikus porc vastagságát és elemeztük a kollagénrostok orientációját. Ezen túlmenően immunhisztokémiai vizsgálatokkal követtük nyomon a Sox9 és P-Sox9 expresszióját és lokalizációját.A kezelések hatására a térdízületek átmérője mérsékelten növekedett. A PACAP 6-38 kezelés a végtagok flexiós szögének növekedését eredményezte, azonban PACAP 1-38-HA sem javított a tüneteken. A DMMK festés alapján megállapítottuk, hogy a PACAP 6-38-al kezelt állatok térdízületeiben a szövettani paraméterek romlottak és porcvastagságuk is csökkent és a PACAP 1-38 és HA kombinált kezelésekhez hasonlóan. Polarizációs mikroszkóppal igazoltuk, hogy a kollagénrostok orientációja is romlott a PAC1 receptor gátlásának hatására, de nem detektáltunk jelentős javulást kombinált kezelés hatására sem. A Sox9-nek és aktívabb formájának a P-Sox9-nek a magi jelenléte csökkent PACAP 6-38 hatására.Összességében a PAC1 receptor gátlása negatív hatással van az osteoarthritis kezelésére, valamint a PACAP 1-38 önmagában korábban detektált pozitív hatása nem detektálható HA jelenlétében.

Témavezető: Dr. Juhász Tamás és Fillér Csaba

Introduction: The modulatory system of the spinal dorsal horn is characterized by a complexnetwork where excitatory and inhibitory neurons converge on to the same postsynaptic cell.The concurrent activity may therefore result in signal masking, and makes it difficult toassess the net effect of the modulatory input. Thus, while challenging, the precisequantification of the excitatory and inhibitory events is crucial. To perform suchquantification on several minutes of whole-cell patch-clamp recordings a high-throughputmethodology was needed to detect and analyse spontaneous and evoked synaptic events.Methods: Continuous and 4-second long epochs of whole-cell patch-clamp voltage clamprecordings from spinal dorsal horn neurons were used for the analysis. We first tried manualquantification of the postsynaptic currents using the evaluation software (Fitmaster – FM) ofthe amplifier used for data collection. Cursors were manually adjusted to measure amplitudeand time-to-peak, followed by a forward fit from the peak to the baseline to calculate decaytime. The other approach utilized Easy Electrophysiology (EE) a commercially availablesemi-automated analysis software. This method depended on generating detection templatesby sampling a representative event, to which a curve was fitted automatically followed bymanual parameter adjustment to ensure optimal alignment. The template based automateddetection was followed by manual review to identify false positive or missed events.Results: As expected a distinct disparity was observed between the two approaches regardingdata extraction time. EE analyses events and generates comprehensive accurate kineticparameters a lot faster compared to the manual method with FM. The auto-detection featurein EE is constrained by the three-template limit and is susceptible to skewing by suboptimalnoisy recording conditions, which typically led to false positives. Furthermore, events withmultiple peaks or prolonged decay phases, were efficiently detected by EE. In contrast, theextraction of parameters from complex events using FM was found to be considerably morelabor-intensive and technically challenging.Conclusion: Based on the performed comparison we concluded that the semi-automatedplatform, EE, demonstrates superior performance regarding efficiency and time management.It has to be noted though, that the manual verification of the events is essential, especially incase of suboptimal recording conditions.

Témavezető: Szücs Péter és Gömöri Lídia

White adipose tissue serves as an efficient energy reservoir, while brown adipose tissue (BAT) utilizes glucose and triglycerides to produce heat via thermogenesis. In adult humans, BAT can be found in various anatomical locations including the deep cervical (DeepC) region. However, the molecular signature of human brown adipocytes derived from DeepC remains unclear. Therefore, we aim to unveil the molecular identity of human cervical-derived brown adipocytes and provide an open access webtool to enable the dataset exploration by the public to facilitate the understanding of the physiological role of BAT in energy balance and the molecular background of therapeutic applications combatting metabolic disorders.RNA-sequencing data of our research group was retrieved from Sequence Read Archive (SRA) database (PRJNA1093362 and PRJNA607438). Transcriptomic profiling was performed to compare global gene expression patterns of human subcutaneous (SubQ)-derived white and DeepC-derived brown adipocytes. FASTQ files were analyzed by Galaxy (https://usegalaxy.org/) and differentially expressed genes (DEGs) were defined based on adjusted p values < 0.05 and log2 fold change > 1. Enrichment analysis was performed by using SRPlot (SRplot - Science and Research online plot). Single nuclei RNA-sequencing dataset was retrieved from https://batnetwork.org/. The publicly accessible webtool was generated by Looker Studio (Google).We identified 97 and 127 DEGs which were more or less expressed in DeepC as compared to SubQ-derived adipocytes, respectively. Thermogenic (UCP1 and CIDEA) and classical brown adipocyte markers (EBF2 and LHX8) were among the higher expressed genes in DeepC. Contrarily, Iruquois homebox (IRX) family including IRX1, 2, 5, and 6 were expressed at a lower extent in DeepC-derived adipocytes. Enrichment analysis showed that genes, whose levels were higher in DeepC, were overrepresented in biological processes including cold-induced thermogenesis and pathways such as axon guidance, ferroptosis, and regulation of lipolysis in adipocytes. HOXA3 and ADRB1, which were more expressed in DeepC, were exclusively enriched in adipocytes cluster within human BAT. Finally, we created an open access webtool ADIPORTAL to enable the exploration of our transcriptomic profile dataset from human SubQ and DeepC-derived adipocytes. In summary, our findings reveal distinct molecular features of human DeepC-derived adipocytes and underscore their thermogenic potential.

Témavezető: Dr. Arianti Rini és Kurniawan Aditya

Muscle weakness is considered to be a modifiable risk factor of osteoarthritis (OA), a leading cause of disability. OA affects approximately 240 million people worldwide, and it is characterized by the chronic, irreversible degeneration of articular cartilage. Alterations in subchondral bone microstructure are key features of OA. While strengthening periarticular muscles are recommended by orthopedic specialists, as they may improve joint stability and reduce symptoms, the effects of increased muscle mass on subchondral bone remain unclear. Understanding this link may clarify how muscle hypertrophy influences bone remodeling and joint health. Our aim was to examine how muscle hypertrophy affects the subchondral trabecular structure of the mouse knee using a myostatin-deficient (hypermuscular) model.Wild-type C57BL/6 mice (n = 6) were compared with hypermuscular myostatin-deficient mice (n = 4). Muscle performance was examined by grip strength, hang, and rotarod tests. Cross-sectional area and weight of tibialis anterior, extensor digitorum longus (EDL) and soleus muscles were measured. Tibial plateau subchondral bone microarchitecture was analyzed by high-resolution micro–computed tomography (micro-CT). Quantitative bone parameters of the medial and lateral compartments were statistically compared.Hypermuscular mice showed higher body weight (P = 0.0004), greater tibialis anterior (P < 0.0001) and EDL mass (P = 0.0002), and larger EDL cross-sectional area (P = 0.0007) compared to wild-type. They performed better in hanging (P = 0.0224) and absolute grip force (P = 0.0012), though their bodyweight-normalized grip force did not differ (P = 0.9031) and their rotarod performance was reduced (P = 0.0061). Micro-CT showed wider tibial plateaus (P < 0.0001), thicker medial and lateral subchondral bone plates (P ≤ 0.0213), increased trabecular separation (P ≤ 0.0445), fewer trabeculae (P = 0.0051), and lower bone surface density (P = 0.0227) in the lateral compartment.Our data show that hypermuscularity markedly alters the subchondral bone of the mouse knee, leading to subchondral bone plate thickening and trabecular loss. These site-specific changes suggest that excessive muscle mass promotes bone remodeling toward a weaker trabecular architecture by partially offloading the subchondral bone, and possibly the cartilage too. This load-alleviating role of muscle supports the potential usefulness of strength-enhancing therapies in osteoarthritis.

Témavezető: Dr. Oláh Tamás