See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8736
ETF8736 "Raku energeetiline puudulikkus kui südame- ja skeletilihase haiguste alus ja kaitsemehhanismide sihtmärk (1.01.2011−1.08.2015)", Margus Eimre, Tartu Ülikool, Arstiteaduskond.
ETF8736
Raku energeetiline puudulikkus kui südame- ja skeletilihase haiguste alus ja kaitsemehhanismide sihtmärk
Cellular energetic depression: basis of cardiac and skeletal muscle disorders and target of protective mechanisms
1.01.2011
1.08.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
3. Terviseuuringud3.1. BiomeditsiinB470 Füsioloogia 3.1. Biomeditsiin (anatoomia, tsütoloogia, füsioloogia, geneetika, farmaatsia, farmakoloogia, kliiniline keemia, kliiniline mikrobioloogia, patoloogia)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Arstiteaduskondkoordinaator01.01.2011−30.06.2015
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201120 028,00 EUR
01.01.2012−31.12.201220 028,00 EUR
01.01.2013−31.12.201320 028,00 EUR
01.01.2014−31.12.201420 028,00 EUR
01.01.2015−30.06.20150,00 EUR
80 112,00 EUR

Käesolev projekt käsitleb mitmeid omavahel seotud aspekte energeetilise metabolismi häirete rollist südame ja skeletilihaste haiguste patogeneesis, nagu (i) oksüdatiivse fosforüülimise (OXPHOS) regulatsiooni muutused mitokondrivälise Ca2+ toimel ja (ii) OXPHOSi ja glükolüüsi seoste muutused hüpoksia, südamepuudulikkuse ja vananemisega kaasneva sarkopeenia korral. (iii) Uuritakse ka mõningate signaalsüsteemide (HIF-1alfa, p38, MEK/Erk, and PKB/Akt) võimet südamehaiguste kaitses ja sarkopeenia pidurdamisel. 1) Soovime tõestada, et lihasrakud omavad mehhanismi, mis võimaldab stimuleerida OXPHOSi mitokondriväliselt nii, et Ca2+ aktiveerib glutamaat-aspartaadi transporteri – aralari, seostudes selle valgu mitokondri sisemembraani välisküljel oleva saidiga. Ühtlasi hinnatakse selle mehhanismi muutuste potentsiaalset rolli südamehaiguste ja sarkopeenia tingimustes. 2) Käsitlemaks OXPHOSi ja glükolüüsi interaktsiooni südame ja sekeletilihaste rakkudes planeerime välja selgitada heksokinaasi ekspressiooni, mitokondritesse liikumise ja võime stimuleerida hingamist ning glükoos-6-fosfaadi teket, samuti jälgida selle süsteemi muutusi erinevates patofüsioloogilistes tingimustes. 3) Selleks, et väljaselgitada bioenergeetiliste muutuste osa sarkopeenia tekkes, iseloomustatakse reie nelipealihase kontraktiilseid omadusi seoses lihasbiopsiates määratud energeetilise metabolismi ja põletiku näitajatega uuritavatel inimestel. Energeetilise metabolismi muutuste, diferentseerumimarkerite ekspressiooni ja signaalsüsteemide aktivatsiooni vahelisi seoseid uuritakse ka lihasbiopsiatest kultiveeritud müoblastidest. Seoses sellega püstitame hüpoteesi, et (i) lihase vananemine on seotud mitokondriaalsete kinaaside ja OXPHOSi funktsionaalse seose muutustega ja et (ii) vananevatele lihastele iselooomulik regeneratiivse potentsiaali vähenemine sisaldab endas enenrgeetilise metabolismi kahjustuse komponenti, mis suurendab müoblastide vastuvõtlikkust hüpoksiast ja Ca2+ ülekoormusest tingitud kahjustusele ning vähendab rakkude diferentseerumisvõimet signaalradade muutuste kaudu. Loodame esitada tõendeid selle kohta, et kreatiini lisamine söötmele võib soodustada diferentseerumist, pidurdades hüpoksia poolt indutseeritud IGF-1 müogeense toime pöördumist mitogeenseks, samal ajal suurendades fosforüülimise potentsiaali müoblastides.
The present project addresses several interrelated aspects of role of impaired energy metabolism in the pathogenesis of disorders of muscle cells, such as (i) alterations in regulation of oxidative phosphorylation (OXPHOS) by extramitochondrial Ca2+ and (ii) changes in cross-talk between OXPHOS and glycolysis in conditions of hypoxia, cardiac failure and aging related sarcopenia. (iii) The potential of some signaling pathways (HIF-1alpha, p38, MEK/Erk, and PKB/Akt) and metabolic substrates (creatine) in protection against cardiac disease and combating sarcopenia will be tested. 1) We aim at proving that muscle cells possess the mechanism of stimulation of OXPHOS by extramitochondrial Ca2+ which activates the glutamate-aspartate transporter, aralar, via binding on its sites localizing on the outer aspect of the inner mitochondrial membrane. Also, the potential role of changes in this mechanism in conditions of cardiac disease and sarcopenia will be evaluated. 2) To address the interaction of OXPHOS with glycolysis in cardiac and skeletal muscle cells, it is planned to reveal the relationships between the hexokinase expression, its translocation to mitochondria and capability to stimulate respiration and glucose-6-phosphate formation and to monitor the changes in that system under various pathophysiological conditions. 3) In order to dissect the bioenergetic alterations underlying sarcopenia, the contractile properties of m. quadriceps in correlation with indices of energy metabolism and inflammation in muscle biopsy samples will be characterized in subjects participating in the study. The relationships between the changes in energy metabolism, expression of differentiation markers and activity of signaling systems will be studied in primary myoblasts cultured from biopsy samples. We hypothesize that (i) muscle aging is associated with altered functional coupling of mitochondrial kinases to OXPHOS and (ii) that reduced regenerative potential of aged skeletal muscles includes a component of disordered energy metabolism which confers susceptibility of myoblasts to impairment by hypoxia and Ca2+ overload and reduces differentiation capacity through changes in signaling pathways. We expect that creatine, while added to the culture medium, may promote differentiation by suppressing the hypoxia-induced conversion of the myogenic action of IGF-1 into mitogenic action along with increasing the phosphorylation potential of myoblasts.
Koostöös väliskolleegidega täpsustasime mitokondritevälise Ca2+ poolt stimuleeritavate glutamaat/aspartaat transporteri ja α-glütseroolfosfaatdehüdrogenaasi osa ajurakkude energiavarustuses ja täheldasime samade süsteemide funktsioneerimist ka lihasrakkudes. Uurisime tsüklosporiin A ja tema analoogide toimet mitokondrite megakanalile, et leida ravimeid mis hoiaksid ära haigustega kaasnevat rakusurma mehhanismi algatamist mitokondrite poolt. Oleme näidanud inimese mahu ülekoormuse tõttu laienenud südamekodades heksokinaas 2-he suurenenud funktsionaalset seost mitokondritega. Kirjeldasime südame ja skeletilihase mitokondrite adaptatsiooni vastupidavustreeningule ning analüüsisime mitmete signaalsüsteemide rolli lihasrakkude energeetilise metabolismi moduleerimisel, samuti nende osatähtsust kaitses südamehaiguste vastu ja sarkopeenia pidurdamisel. Esitasime eetilised printsiipid, mida tuleb rakendada vananemisega seotud uuringute puhul. Avaldasime tulemused lihase kontraktsioonijõu seostest vananemisega kaasnevatest energeetilise metabolismi muutustest skeletilihases. Vananevatele lihastele iseloomuliku halva regeneratsioonivõime põhjuste selgitamiseks uurisime rakukultuurina kasvatatud müoblastide energeetilist metabolismi ja leidsime, et vananemisega kaasneb mitokondrite hingamiskiiruse ja energia ülekandes osalevate ensüümide aktiivsuse langus ning metaboolse profiili muutumine glükolüütilisemaks. Järeldadasime, et energeetilise metabolismi muutused diferentseerumata müoblastides vananemisel võivad olla nende halvema diferentseerumise ja seetõttu ka lihase regeneratsioonivõime languse põhjuseks. Tsütokiinid IL-1b ja TNF-α takistavad, IL-6 aga pigem soodustab müoblastide diferentseerumist. IL-1b langetas ja TNF-α suurendas OXPHOS-i kiirust, uuritud tsütokiinid vähendasid Ca2+ aktiveerivat toimet OXPHOS-ile ja vananedes suureneb mitokondrite resistentsus Ca2+ ülekoormusest tingitud kahjustuse suhtes. Wolframiindefitsiitsete hiirte lihastes leidsime olulisi muutusi energiaproduktsioonis ja ülekandes osalevate ensüümide aktiivsustes.