Ismeretbővítő kutatás (alap- elméleti kutatás)

izombiokémia, miosztatin, molekuláris biológia, állatkísérlet, regeneráció

A vázizom növekedésének, illetve regenerációjának kísérletes tanulmányozása nemcsak fejlődésbiológiai szempontból szolgálhat új információkkal, de klinikai jelentőséggel is bír, hiszen lehetővé teszi neuromuszkuláris betegségek pathomechanizmusának, terápiás lehetőségeinek, korlátainak feltárását, közelebb vihet az eltérő sportolói teljesítmények magyarázatához, illetve javíthatja a különböző perifériás idegsérüléseket követő idegrekonstrukciós műtétek hatékonyságát. Kísérleteinkben két oldalról, a humorális és neurális faktorok irányából vizsgáljuk az izomadaptáció lehetőségeit. Humorális faktorok. A TGF-beta családba tartozó miosztatin az izom növekedését specifikusan gátolja (McPherron és mtsai 1997). Az állattenyésztők körében régóta közkedvelt erős izomzatú szarvasmarha-fajták miosztatin mutációt hordoznak. A miosztatin KO egér izmai jelentős tömegnövekedést mutatnak, hatásmechanizmusa csak részben ismert. Korábbi munkáinkban leírtuk a miosztatin kifejeződését patkány soleus izom regenerációja során (Mendler és mtsai, 2000), illetve egy másik, androgén-érzékeny patkányizom-modellben reciprok összefüggést találtunk a miosztatin protein kifejeződése és az állatok androgén-szintje között (Mendler és mtsai, 2007). A háttérben álló hatásmechanizmus tisztázására további kísérleteket tervezünk. A miosztatin a harántcsíkolt izmon kívül más szövetben is kifejeződik kisebb mértékben, így a szívben is, melynek jelentőségéről még keveset tudunk (Sharma és mtsai 1999). A miosztatin szívspecifikus szerepének vizsgálata a 2008-2009. évben Németországban zajlott Thomas Braun munkacsoportjában Max-Planck ösztöndíj keretében (Max-Planck-Institute for Heart and Lung Research), kooperációnk jelenleg, és terveink szerint a jövőben is folytatódik. A miosztatin Compact mutáns egerek hasonló izmos fenotípussal rendelkeznek, mint a KO egerek, ugyanakkor velük ellentétben csak a miosztatin pro-régiójában hordoznak mutációt, és a tényleges biológiailag aktív molekula elvileg érintetlen. A fenotípus biokémiai háttere nem tisztázott, de kialakításában néhány génrégiónak (androgén-receptor?) modulátor szerepet tulajdonítanak (Varga és mtsai 1997). A Compact mutáns egérvonal fenntartása munkacsoportunk kereteiben történik. A Compact egerek izmainak és szívének részletes analízését tervezzük, ezen szervek állatokból való eltávolítását követően. A vizsgálatokhoz szükséges egy megfelelő kontroll egérvonal kialakítása is, amelynek létrehozása jelenleg zajlik intézetünkben. Az izmok és a szív esetleges miosztatin expressziója, a vérszérum miosztatin szintje, a miosztatin kölcsönható partnereinek, szöveti jelátvitelének karakterizálása mellett a Compact fenotípusában esetleg szerepet játszó modulátorok, így az androgén hormonok hatásának vizsgálata is céljaink között szerepel. Összehasonlítjuk a hím és nőstény egerek Compact fenotípusában megnyilvánuló különbségeket, és elvégezzük biokémiai analízisüket. Vizsgáljuk az androgén receptor (AR) és a miosztatin jelátviteli útjának esetleges kapcsolatát, a miogenikus reguláló faktor-család tagjainak (myoD, myogenin, myf-5, MRF4) kifejeződését, a sejtciklus szabályozásában résztvevő p21 és retinoblasztoma (Rb) protein esetleges változását, a proteinszintézis és az apoptózis folyamatának esetleges különbözőségeit. Egyéb lehetséges modulátorok szerepére is fény derülhet az ismert modulátor génrégiók proteinfunkcióhoz való társításával. A Compact mutáns miosztatin fehérje strukturális analízise Patthy László munkacsoportjával (MTA SZBK Enzimológiai Intézet) kooperációban jelenleg is folyik. Ugyanakkor az androgén-miosztatin kölcsönhatás feltérképezését kiegészítheti patkányok levator ani (LA) izmának vizsgálata, melyről ismert, hogy androgén hatására megerősödik (hipertrofizál), míg tesztoszteron hiányában elsorvad (Mendler és mtsai 2007). A miosztatin hatásmechanizmusának ismerete és modulálásának lehetőségei nemcsak az állattenyésztésben, hústermelésben kiemelkedő jelentőségű, de hasznos farmakológiai célmolekula lehet olyan klinikai állapotokban, amelyekben izomnövekedés elérése a cél (pl. izombetegségekben, tumoros és egyéb eredetű cachexiában, ahol a cachexia fennállása a túlélést az alapbetegségtől függetlenül is jelentősen csökkenti).