Koncsos G, Varga ZV, Baranyai T, Boengler K, Rohrbach S, Li L, Schlüter KD, Schreckenberg R, Radovits T, Oláh A, Mátyás C, Lux Á, Al-Khrasani M, Komlódi T, Bukosza N, Máthé D, Deres L, Barteková M, Rajtík T, Adameová A, Szigeti K, Hamar P, Helyes Z, Tretter L, Pacher P, Merkely B, Giricz Z, Schulz R, Ferdinandy P. Diastolic dysfunction in prediabetic male rats: Role of mitochondrial oxidative stress. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016 Oct 1;311(4):H927-H943. doi: 10.1152/ajpheart.00049.2016. Epub 2016 Aug 12. PMID: 27521417; PMCID: PMC5114470.

V tejto publikácii sme skúmali vplyv prediabetu u potkanov na rozvoj diastolickej dysfunkcie a patologickej remodelácie. Napriek tomu, že sa nepreukázalo prepojenie medzi kontraktilnou dysfunkciou a aktivitou CaMKII, na úrovni vápnikového hospodárenia sme ukázali, že došlo k poklesu fosforylácie fosfolambánu a teda k potenciálnemu zníženiu funkcie SERCA2a pumpy. Navyše sa ukázalo, že diastolická dysfunkcia a remodelácia bola spojená so zníženým markera mitofágie (odstraňovania poškodených mitochondrií) a zvýšeným oxidačným stresom spolu s už spomenutým znížením fosforylácie fosfolambánu regulovaného PKA kinázou.

Szobi A, Rajtik T, Carnicka S, Ravingerova T, Adameova A. Mitigation of postischemic cardiac contractile dysfunction by CaMKII inhibition: effects on programmed necrotic and apoptotic cell death. Mol Cell Biochem. 2014 Mar;388(1-2):269-76. doi: 10.1007/s11010-013-1918-x. Epub 2013 Dec 18. PMID: 24347176.

V tejto práci sme skúmali účinnosť inibítora CaMKII, látky KN-93 na výskyt kontraktilnej dysfunkcie a bunkovej smrti v ischemicko-reperfúznom poškodení u potkanov. Prezentovali sme zlepšenie postischemického obnovenia LVDP. Ďalším originálnym zistením bolo, že inhibícia CaMKII znižovala expresiu vybraných proteínov zapojených do kaskád a apoptotickej a nekroptotickej bunkovej smrti, čím sme naznačili aj prepojenie medzi aktivitou CaMKII a kaskádami bunkovej smrti, čo dovtedy, v prípade nekroptózy, nebol známy jav a teda sme naznačili, že normalizácia vápnikového obratu má vplyv aj na nekroptotické odumieranie kardiomyocytov.

Lichý M, Szobi A, Hrdlička J, Horváth C, Kormanová V, Rajtík T, Neckář J, Kolář F, Adameová A. Different signalling in infarcted and non-infarcted areas of rat failing hearts: A role of necroptosis and inflammation. J Cell Mol Med. 2019 Sep;23(9):6429-6441. doi: 10.1111/jcmm.14536. Epub 2019 Jul 21. PMID: 31328381; PMCID: PMC6714220.

V uvedenej publikácii sme sledovali úlohu zápalu na indukciu nekroptózy v modeli chronického srdcového zlyhávania aj s prihliadnutím na rozdiferencovanie zón poškodenia po infarkte myokardu v ľavých komorách potkanov. Výsledky práce naznačujú, že pri infarkte myokardu nie je apoptotická bunková smrť hlavnou charakteristikou poškodeného a rizikového tkaniva, ale, že aktivácia zápalových kaskád v týchto zónach vedie k patologickej remodelácii spojenej s aktiváciou signalizačného komplexu pre nekroptotickú bunkovú smrť.

Rajtik T, Goncalvesova E, Varga ZV, Leszek P, Kusmierczyk M, Hulman M, Kyselovic J, Ferdinandy P, Adameova A. Posttranslational modifications of calcium/calmodulin-dependent protein kinase IIδ and its downstream signaling in human failing hearts. Am J Transl Res. 2017 Aug 15;9(8):3573-3585. PMID: 28861149; PMCID: PMC5575172.

Táto publikácia charakterizuje viaceré typy chronického srdcového zlyhávania u ľudí na podklade rôznej etiológie (ischemické vs. neischemické; dilatované vs. hypertrofická kardiomyopatia) so zreteľom na kaskády vápnikového obratu spojeného s aktivitou CaMKII a potenicálnou úlohou oxidačného stresu na jej aktivitu. Ukázali sme, že posttranslačná aktivácia CaMKIIδ sa pri SZ líši v závislosti od etiológie. Nižšie hladiny downstreamových molekulárnych cieľov CaMKIIδ nekorelujú ani s aktiváciou CaMKIIδ, ani s expresiou hlavných proteínových fosfatáz v HF a ani jej oxidatívna aktivácia sa nelíši v závislosti od typu SZ.

Rajtik T, Carnicka S, Szobi A, Giricz Z, O-Uchi J, Hassova V, Svec P, Ferdinandy P, Ravingerova T, Adameova A. Oxidative activation of CaMKIIδ in acute myocardial ischemia/reperfusion injury: A role of angiotensin AT1 receptor-NOX2 signaling axis. Eur J Pharmacol. 2016 Jan 15;771:114-22. doi: 10.1016/j.ejphar.2015.12.024. Epub 2015 Dec 13. PMID: 26694801.

V uvedenej publikácie sme skúmali či blokátor AT1 receptorov losartan dokáže ovplyvniť oxidatívnu aktiváciu CaMKII, a teda či takéto pôsobenie môže byť podkladom jeho pleiotropného pôsobenia v modeli ischemicko-reperfúzneho poškodenia. Jeho pôsobenie sme rozdiferencovali použitím selektívneho inhibítora CaMKII a vyhodnotili sme aj ich konkomitantné použitie. Ukázalo sa, že losartan je schopný zlepšovať postischmiecké obnovenie funkcie ľavej komory, avšak takéto obnovenie nekorelovalo s expresiou žiadnej z aktívnych foriem CaMKII (oxidovanej/fosforylovanej). Napriek tomu súbežná blokáda AT1 receptorov a inhibítorom CaMKII látkou KN-93 rušila tento kardioprotektívny efekt, takže sme poukázali na možnú klinickú interakciu medzi týmto dvomi liečivami.

Bartosova L, Horvath C, Galis P, Ferenczyova K, Kalocayova B, Szobi A, Duris-Adameova A, Bartekova M, Rajtik T. Quercetin alleviates diastolic dysfunction and suppresses adverse pro-hypertrophic signaling in diabetic rats. Front Endocrinol (Lausanne). 2022 Dec 8;13:1029750. doi: 10.3389/fendo.2022.1029750. PMID: 36568083; PMCID: PMC9772025.

V tejto publikácii sme sa zaoberali potenciálnymi terapeutickými efektmi kvercetínu (Qct) na srdce obéznych diabetických potkanov sme pozorovali anti-hypertrofické pôsobenie Qct, ako na molekulárnej úrovni tak aj na úrovni štrukturálnych zmien ľavej komory. Qct v diabetických zvieratách inhiboval pro-hypertrofickú kaskádu HDAC4/MEF2, kalcineurín/NFAT, ako aj „upstream“ modulátora Erk5. Na štrukturálnej úrovni redukoval hrúbku stien ľavej komory a naopak potencoval zväčšenie vnútorného diametru. Qct ďalej selektívne redukoval obsah kolagénu v ľavých komorách u diabetických zvierat. Chronická terapia Qct rovnako účinne zvrátila marker diastolickej dysfunkcie (zvýšený E/A pomer) u ZDF potkanov, pričom tento efekt bol selektívny u diabetických zvierat. Týmito výsledkami sme podporili doteraz skúmaný kardioprotektívny potenciál Qct a navrhli jeho nové potenciálne ciele v rámci anti-hypertrofického pôsobenia.

Rajtik T, Galis P, Bartosova L, Paulis L, Goncalvesova E, Klimas J. Alternative RAS in Various Hypoxic Conditions: From Myocardial Infarction to COVID-19. Int J Mol Sci. 2021 Nov 26;22(23):12800. doi: 10.3390/ijms222312800. PMID: 34884604; PMCID: PMC8657827.

Cieľom tohto prehľadu je priniesť komplexný pohľad na mechanizmy rôznych foriem hypoxických inzultov na aktivitu alternatívnych vetiev RAAS systému, na základe rôzneho trvania podnetov a príčin (akútne vs. intermitentné vs. chronické), lokalizácie a tkaniva ( srdce vs. cievy vs. pľúca) a klinický význam študovaného javu (experimentálny vs. klinický stav). Okrem toho v tejto publikácii poskytujeme nové pohľady na budúce stratégie využívajúce alternatívny RAAS ako diagnostický nástroj, ako aj sľubný farmakologický cieľ pri závažných kardiovaskulárnych a kardiopulmonálnych ochoreniach súvisiacich s hypoxiou a ischémiou.

Lichý M, Szobi A, Hrdlička J, Horváth C, Kormanová V, Rajtík T, Neckář J, Kolář F, Adameová A. Different signalling in infarcted and non-infarcted areas of rat failing hearts: A role of necroptosis and inflammation. J Cell Mol Med. 2019 Sep;23(9):6429-6441. doi: 10.1111/jcmm.14536. Epub 2019 Jul 21. PMID: 31328381; PMCID: PMC6714220.

V uvedenej publikácii sme sledovali úlohu zápalu na indukciu nekroptózy v modeli chronického srdcového zlyhávania aj s prihliadnutím na rozdiferencovanie zón poškodenia po infarkte myokardu v ľavých komorách potkanov. Výsledky práce naznačujú, že pri infarkte myokardu nie je apoptotická bunková smrť hlavnou charakteristikou poškodeného a rizikového tkaniva, ale, že aktivácia zápalových kaskád v týchto zónach vedie k patologickej remodelácii spojenej s aktiváciou signalizačného komplexu pre nekroptotickú bunkovú smrť.

Bartosova L, Balis P, Garaj V, Kovac A, Rajtik T, Piestansky J. A simple UHPLC-MS/MS method for determination of SET2, a selective antagonist of TRPV2 receptor, in rat plasma samples. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2024 Mar 1;1235:124067. doi: 10.1016/j.jchromb.2024.124067. Epub 2024 Feb 23. PMID: 38422619.

Táto štúdia predstavuje jednoduchú metódu UHPLC-MS/MS na kvantifikáciu SET2, selektívneho antagonistu TRPV2 receptorov, v plazmatických vzorkách potkanov. Metóda umožňuje rýchlu a presnú analýzu s vysokou citlivosťou a selektivitou. Validácia preukázala vynikajúce parametre, ako sú presnosť a spoľahlivosť, čo z nej robí vhodný nástroj pre farmakokinetické štúdie. Výsledky boli testované na plazme potkanov po intraperitoneálnom podaní SET2, a metóda sa osvedčila ako efektívna pre terapeutické monitorovanie.

Galis P, Bartosova L, Farkasova V, Bartekova M, Ferenczyova K, Rajtik T. Update on clinical and experimental management of diabetic cardiomyopathy: addressing current and future therapy. Front Endocrinol (Lausanne). 2024 Jul 30;15:1451100. doi: 10.3389/fendo.2024.1451100. PMID: 39140033; PMCID: PMC11319149.

Táto publikácia poskytuje prehľad o patofyziologických mechanizmoch diabetickej kardiomyopatie (DCM), pričom sa zameriava na úlohu zápalu, oxidačného stresu a metabolických porúch. V článku sú diskutované súčasné terapeutické prístupy, vrátane využívania liekov ako SGLT2 inhibítory a GLP-1 agonisty, a potenciál budúcich liečebných možností. Hlavným prínosom je identifikácia nových molekulárnych cieľov a ich význam pre zlepšenie liečby pacientov s DCM.

[o1] 2019 ~ Hall, J.E. - do Carmo, J.M. - da Silva, A.A. - Wang, Z. - Hall, M.E.: Nature Reviews Nephrology, Vol. 15, No. 6,2019, s. 385 -- SCOPUS

[o1] 2018 ~ Zhang, Y.M. - Whaley-Connell, A.T. - Sowers, J.R. - Ren, J.: Pharmacology & Therapeutics, Vol. 191, 2018, s. 22 -- SCI

[o1] 2019 ~ Depaoli, M.R. - Bischof, H. - Eroglu, E. - Burgstaller, S. - Ramadani-Muja, J. - Rauter, T. - Schinagl, M. - Waldeck-Weiermair, M. - Hay, J.C. - Graier, W.F. - Malli, R.: Pharmacology and Therapeutics, vol. 202, 2019, s. 98-119 --SCI ; SCOPUS

[o1] 2016 ~ Moreno-Gonzalez, G. - Vandenabeele, P. - Krysko, D.V.: American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, Vol. 194, No. 4, 2016, s. 428 -- SCOPUS

[o1] 2018 ~ Lahm, T. - Douglas, I.S. - Archer, S.L. - Bogaard, H.J. - Chesler, N.C. - Haddad, F. - Hemnes, A.R. - Kawut, S.M. - Kline, J.A. - Kolb, T.M. - Mathai, S.C. - Mercier, O. - Michelakis, E.D. - Naeije, R. - Tuder, R.M. - Ventetuolo,C.E. - Vieillard-Baron, A. - Voelkel, N.F. - Vonk-Noordegraaf, A. - Hassoun, P.M.: American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, Vol. 198, No. 4, 2018, s. e43 -- SCOPUS

VEGA 1/0500/25 - Úloha TRPV kanálov a ich farmakologickej modulácie v modeli objemového preťaženia srdca vedúceho ku chronickému srdcovému zlyhávaniu a v ischemicko-reperfúznom poškodenia myokardu

Zodpovedný riešiteľ

TRPV kanály (vaniloidné kanály s prechodným receptorovým potenciálom) sú dôležitým prvkom vápnikovej signalizácie v kardiovaskulárnom systéme (KVS) a sú esenciálne pre správny vývoj ciev a myokardu. V prípade narušenia ich signalizácie dochádza ku vzniku mnohých závažných fenotypov od zhoršenia kontraktilnej funkcie myokardu až po indukciu zápalu spojenú s remodeláciou, fibrózou a bunkovou smrťou. Cieľom projektu je charakterizovať farmakologický potenciál a úlohu TRPV kanálov použitím vybraných agonistov a antagonistov v experimentálnom modeli aortokaválnej fistuly u potkanov, vedúcej k objemovému preťaženiu a zlyhávaniu srdca, ktoré nemá dodnes dostatočne efektívnu farmakoterapiu. V projekte ďalej charakterizujeme vplyv týchto modulácií a TRPV-asociovaných kaskád aj v modeli ischemicko-reperfúzneho poškodenia na izolovaných srdciach potkanov. Získané poznatky napomôžu pochopeniu TRPV-sprostredkovanej signalizácie v KVS, ako aj pri výskume nových liečiv na srdcové zlyhávanie a iné vážne ochorenia KVS.

VEGA 1/0775/21 - Kardioprotektívny potenciál TRP kanálov: úloha v remodelácii, zápale a vápnikovej dysregulácii.

Zodpovedný riešiteľ.

Úloha TRP kanálov (TRP) bola potvrdená vo viacerých kardiálnych patológiách akými sú ischemicko-reperfúzne poškodenie (IR), remodelácia či srdcové zlyhanie (SZ). Podobne aj úloha kalmodulín-dependentnej kinázy II (CaMKII) v srdci je považovaná za dôležitú súčasť rozvoja IR a SZ, avšak v jej pôsobení stále existujú diskrepancie, prejavujúce sa v klinických štúdiách, limitujúce možnosti jej modulácie v reálnom scenári. Nie je preskúmané či existuje priama súvislosť medzi funkciou TRP a s CaMKII-asociovanými kaskádami vo vzniku závažných fenotypov ako IR či SZ. Vývoj nových modulátorov TRP, pričom niektoré sú už v klinickom skúšaní ako potenciálna terapia pri zlepšovaní symptómov SZ, predstavuje farmakologický nástroj na objasnenie prepojenia medzi týmito kanálmi a s CaMKII-asociovanými dráhami. Spolu s použitím modulátorovTRP kanálov relevantných pre SZ a IR chceme v in vitro/in vivo modeloch srdcového poškodenia stanoviť úlohu takéhoto spojenia pri vývoji IR a SZ objasniť ich kardioprotektívny potenciál.

VEGA 2/0151/17 - Hypoxia ako prevencia zlyhávania srdca potkana a jej vplyv v rôznych fázach zlyhávania: Charakteristika funkčných, štrukturálnych a molekulárnych zmien.

Spoluriešiteľ za Farmaceutickú fakultu.

Aplikácia spektra kardioprotektívnych zásahov môže spomaliť progresiu od hypertrofie srdca k srdcového zlyhania, avšak účinnosť týchto intervencií je negatívne ovplyvnená prítomnosťou kardiovaskulárnych komorbidít ako aj vyšším vekom. Projekt je zameraný na štúdium možností reaktivácie adaptačného potenciálu v patologicky zmenenom (remodelovanom) myokarde aj v prípade starších jedincov prostredníctvom modulácie intenzity a načasovania adaptačného stimulu. Doteraz boli stanovené markery oxidačného stresu v rôznych bunkových kompartmentoch, ktoré sme korelovali s aktivitou CaMKII v modeli ischemického srdcového zlyhávania u potkanov. Aktuálne výsledky naznačujú, že zvýšená aktivita CaMKII v membránovej frakcii kardiomyocytov koreluje modifikáciou membránových proteínov cez S-glutationyláciu. Tento mechanizmus, spolu s „up-reguláciou“ antioxidačnej katalázy môže naznačovať endogénnu ochranu membránových proteínov zabránením proteínovej karbonylácie.

VEGA 1/0016/20 - Prepojenie niektorých foriem bunkovej smrti nekrotického fenotypu: signalizácia a multicieľový nástroj pre zmiernenie poškodenia srdca v dôsledku ischémie?

Zástupca zodpovedného riešiteľa.

Regulovaná bunková smrť (BS) s nekrotickým fenotypom (nekroptóza, pyroptóza) a autofágia sa zdajú hrať významnejšiu úlohu pri poškodení srdca než samotná apoptóza. Ich signalizácia je komplexná a zahŕňa niektoré spoločné proteíny, ktorých aktivácia v závislosti od podmienok vedie k príslušnej forme BS. V ischemickom srdci preskúmame vzťah medzi týmito formami BS a zistíme či nekroptoticky poškodená časť srdca vyvolá propagáciu poškodenia okolitého tkaniva v dôsledku uvoľnených molekúl schopných aktivácie pyroptózy. Analýza molekúl, vrátane TNF, bude predmetom štúdia indukcie BS, ktorú rozdiferencujeme na jednotlivé bunky srdca a ohodnotíme parakrinnú pro-nekroptotickú signalizáciu. Preštudujeme, či autofágia indukovaná ischémiou srdca koexistuje s nekroptózou alebo či ju sprostredkúva. Otestujeme, či súčasná inhibícia príslušných foriem BS, v porovnaní s individuálnou inhibíciou, je účinnejšia v limitácii odumierania funkčného tkaniva a v zmiernení dysfunkcie a remodelácie srdca.  

APVV-20-0242 - Nekroptotické a pleiotropné účinky RIP3 kinázy pôsobiacej ako konvergentný bod pri strate srdcových buniek: pochopenie základných mechanizmov v ischemickom srdci s metabolickým stresom alebo bez neho ako nástroj návrhu terapeutických prístupov.

Člen riešiteľského kolektívu

Nekroptóza, ktorá bola zistená v ischemickom srdci, sa zdá byť významným činiteľom v osude organizmu. Mechanizmy zodpovedné za vykonanie tejto bunkovej smrti nie sú plne objasnené a zdá sa, že kanonická dráha RIP1-RIP3-MLKL nie je jediná zodpovedná za takúto stratu buniek. V našich predchádzajúcich štúdiách sme naznačili duálnu pronekroptotickú a prozápalovú úlohu RIP3 kinázy v patogenéze post-infarktového srdcového zlyhávania. Okrem toho máme indície, ktoré naznačujú ďalšie pleiotropné pôsobenie RIP3 asociované s oxidačným stresom ako aj s ovplyvnením činnosti a dynamiky mitochondrií. Týmto sa zdá, že RIP3 namiesto RIP1 môže byť významným uzlom vo vnútrobunkovej signalizácii. Navrhované procesy v srdci poškodenom ischémiou a reperfúziou je potrebné detailne preskúmať a tiež je potrebné zistiť, či RIP3 inhibícia je schopná tieto procesy limitovať a tým zmierniť dysfunkciu a remodeláciu srdca. Nemalú originalitu projektu predstavuje štúdium nekroptózy v metabolicky-stresovanom srdci v dôsledku diabetu a jeho prekurzoru prediabetu a jej príspevku k poškodeniu takéhoto srdca. Preskúmame kanonickú ako aj novo-navrhované signalizácie sprostredkované RIP3 a prehodnotíme ich aktiváciu v závislosti od hladín glukózy a ďalších biochemických charakteristík týchto porúch v metabolizme glukózy. Predpokladáme, že antidiabetická terapia je schopná zmierniť poškodenie srdca v dôsledku limitácie nekroptózy, čo je zintenzívnené antinekroptotickým prístupom. Významným konceptom projektu je prehodnotenie uvoľnených markerov nekroptotickej signalizácie do cirkulácie, ktoré by mohli byť prognostickým a diagnostickým prístupom. Navrhované experimenty využívajúce rôzne metodické prístupy zvolené podľa najnovšieho metodického listu pre hodnotenie nekroptózy v srdci prinesú inovatívne poznatky o patogenéze poškodenia prediabetického a diabetického srdca a v dôsledku ischémie, ktoré naopak môžu naznačiť významný farmakoterapeutický terč.