TUDOMÁNYMÛVELÉS


Akadémiai Ifjúsági Díj


1997

Krizbai István 1965-ben született Erdélyben, a középiskolát Aradon végezte. Egyetemi tanulmányait a Marosvásárhelyi Orvosi és Gyógyszerészeti Intézetében kezdte, diplomáját azonban már a Semmelweis Orvostudományi Egyetemen szerezte meg1990-ben. Végzés után TMB ösztöndíjasként került a Szegedi Biológiai Központ Biofizikai Intézetébe, a Joó Ferenc által vezetett molekuláris neurobiológiai csoportba. Az idõközben elhunyt Joó professzor vér-agy gáttal kapcsolatos kutatásait folytatja kolléganõjével, Deli Máriával együtt. 1996-ban szerezte meg a PhD fokozatot, melynek témája szintén a vér-agy gát volt.

Deli Mária 1964-ben született Orosházán. Középiskolai tanulmányait Szegeden, a Ságvári Endre Gimnáziumban végezte, majd a Szent-Györgyi Albert Orvostudományi Egyetemen szerzett diplomát 1988-ban. 1990-ben csatlakozott Joó Ferenc munkacsoportjához, ahol a vér-agy gát mûködésének kutatásával foglalkozik Krizbai Istvánnal együtt.

-- Az Akadémiai Ifjúsági Díjat a vér-agy gát kutatásában elért eredményeikért kapták. Hol helyezkedik el a rendszer szervezetünkben és mi a funkciója?

-- A vér-agy gát igen komplex rendszer szervezetünkben, amely a központi idegrendszerben található. Szerkezetérõl elöljáróban csak annyit, hogy felépítésében az agyat behálózó kapillárisok, idegsejtek vesznek részt. Az idegsejtek a szervezet talán legérzékenyebb sejtjei, ezért mûködésük egyik alapfeltétele a pontosan szabályozott és a funkcionális igényeket kielégítõ belsõ környezet. Így szükség van arra, hogy az agyat a szervezet többi részétõl valami elhatárolja, ugyanakkor táplálását is biztosítsa. E feladatok ellátására alakult ki az evolúció során a vér-agy gát. Paul Ehrlich volt az elsõ, aki 100 évvel ezelõtt felfedezte, hogy a vérkeringésbe juttatott savanyú anilin festékek, bár a szervezet minden szövetét megfestik, az agyat érintetlenül hagyják. A jelenséget tévesen úgy értelmezte, hogy a festéknek nincs affinitása az idegszövethez. Csak a tízes években derült fény arra, a festõdés hiányának oka egyszerûen az, hogy a festék nem jut be az agyba. Ez a felfedezés vezetett a vér-agy gát fogalmának kialakulásához. Elektronmikroszkópos vizsgálatokkal kiderítették, hogy a gát legfontosabb elemei az erek belsõ felszínét borító endotélsejtek, amelyek között szoros záró kapcsolatok, úgynevezett „tight junction"-ok vannak. Emellett azonban a vér-agy gát felépítésében szerepet játszik a bazális membrán, (ezekhez rögzülnek az endotélsejtek) ,illetve a kapillárisokat mindenütt beborító asztrocita végtalpak. E komplex struktúra mindkét irányba meggátolja a molekulák szabad áramlását. Ma már tudjuk, hogy az endotélsejtek passzív gát képzésével akadályozzák meg azt, hogy a káros anyagok az agyba juthassanak a vér és az agy között zajló traszportfolyamatokban és az idegszövet táplálásában viszont aktív szerepet játszanak.

-- Manapság milyen módszerekkel lehet vizsgálni a vér-agy gát mûködését?

-- Tanulmányozásához számos módszer áll már a rendelkezésünkre. Ilyenek például az in vivo végzett kísérletek, ezek mellett azonban egyre elterjedtebbé válik az izolált agyi mikroerek vizsgálata, de lehetõség van arra is, hogy az agyi endotélsejteket laboratóriumi körülmények között tenyésszük. Ez utóbbi módszernek az a nagy elõnye, hogy az agyi endotélsejtek közvetlen vizsgálatát is lehetõvé teszi.

-- A gátnak fontos szerepe van a vér és az agy között zajló transzportfolyamatokban. Mi teszi lehetõvé azt, hogy a rendszeren anyagok egyik oldalról a másikra vándorolhassanak?

-- A vér-agy gátnak kell mind a keringés, mind az agy felõl jövõ jelzéseket felfognia. E feladat megoldásához hírvivõ molekulák sokaságára van szükség, amelynek az a feladata, hogy a sejtek között az információt továbbítsák. Az esetek nagy többségében azonban ezek a jelhordó molekulák nem tudnak a sejtbe bejutni. Ezért ahhoz, hogy a sejten belül is kifejthessék hatásukat, sejtfelszíni jelfogó molekulákkal, receptorokkal kell rendelkezzenek, ezek pedig másodlagos hírvivõ molekulák közvetítésével továbbítják az információt a sejt belseje felé.

Az utóbbi évek vizsgálatai kiderítették, hogy az agyi endotélsejteknek sejtfelszíni receptoraik vannak, amelyek igen bonyolult jeltovábbító rendszerekhez kapcsoltak. Ezek megismerése elengedhetetlenül fontos az endotélsejt és ezáltal a vér-agy gát mûködésének megértése szempontjából.

-- Az Ifjúsági Díjat az agyi endotélben mûködõ enzimek azonosításáért kapták. Melyek ezek az enzimek és hogyan szabályozzák az itt mûködõ fehérjéket?

-- A sejtekben a fehérje foszforiláció (foszfát csoport hozzákapcsolása egy fehérjéhez) igen fontos láncszem az intracelluláris hírközlésben. A foszfát csoport beviteléért speciális enzimek, a protein kinázok a felelõsek. Elsõ lépésben expressziójukat kezdtük vizsgálni primér tenyészetekben. A sejtvonalra azért volt szükségünk mert biztosak akartunk lenni abban, hogy más típusú sejt jelenléte nem zavarja meg az eredményeket. A génexpresszió vizsgálatára, amely tulajdonképpen a génrõl lemásolódó hírvivõ RNS (mRNS) kimutatását jelenti, a reverz transzkripciót követõ polimeráz láncreakciót (RT-PCR) alkalmaztuk. Ez jelenleg a legérzékenyebb és legspecifikusabb módszerek közé tartozik, amit mûködõ gének vizsgálatára használtnak. Ezzel a módszerrel sikerült kimutattuk, hogy az egyik legismertebb protein kináz, a protein kináz C több izoformája is jelen van az agyi endotélben. Ezeknek a formáknak az aktiválhatósága és szubsztrát specifitása is különbözõ, ami képessé teszi az endotélsejteket arra, hogy a környezetükbõl jövõ változatos ingerekre megfelelõen reagáljanak. Hasonlóképpen sikerült kimutatnunk egy sokáig neuron specifikusnak hitt protein kináz, a kálcium/kalmodulin függõ protein kináz II-es típusának (CAM-PK II) mRNS-ét is. Az mRNS szinten kapott eredményeinket megerõsíti az, hogy specifikus ellenanyagok segítségével a fehérjék jelenlétét is igazoltuk. A kináz mûködõképességére utal, hogy a kálcium és kalmodulin jelenlétében sikerült foszforilálásra bírni a CAM-PK II-t. Az általunk azonosított protein kinázok elsõsorban a kálcium ionok, illetve foszfolipidek által hordozott jeleket képesek továbbítani. Ahhoz azonban, hogy egy ilyen rendszer egyensúlyban maradjon, olyan enzimeknek is jelen kell lenniük az agyi endotélsejtekben, amelyek a fehérjék foszfát csoportját hasítják (protein foszfatázok). Ezért kezdtük vizsgálni a különbözõ savas közegben mûködõ foszfatázok jelenlétét. Kísérleteink igazolták, hogy ebbõl az enzim-családból is több típus mûködik az agyi endotélben. Jelenleg azt keressük, hogy milyen sejtfelszíni receptorok aktiválódásakor lépnek mûködésbe ezek a sejten belüli hírvivõ molekulák, illetve milyen szerepük lehet a permeabilitás szabályozásában. Az áteresztõképességgel kapcsolatos vizsgálatokat egyrészt in vivo állatkísérletekben végeztük úgy, hogy a vizsgálni kívánt anyag mellett fluoreszceinnel, illetve Evan's kékkel jelölt különbözõ molekulasúlyú anyagokat juttatunk a keringésbe, majd az agyszövetbõl meghatározzuk, hogy a jelzett anyagból mennyi jutott át a vér-agy gáton. Egy másik in vitro vér-agy gát kísérletünkben az agyi endotélsejteket egy polikarbonát filteren tenyésztjük. Mivel az endotélsejtek között tenyészetekben is kialakulnak a szoros zárókapcsolatok, ez a modell alkalmas annak feltárására, mely anyagok képesek áthatolni a vér-agy gáton.

-- Kutatásaiknak van-e valamilyen gyakorlati jelentõsége?

-- Bár mi elsõsorban alapkutatási szinten foglalkozunk a vér-agy gáttal, eredményeinknek klinikai jelentõsége is van. A vér-agy gát permeabilitásának szabályozása a neurológia egyik fontos kérdése. Számos olyan idegrendszeri megbetegedés ismeretes, amelynél a kórkép kialakulását a vér-agy gát áteresztõképességének fokozódása lényegesen befolyásolja. Nagyon gyakori például, hogy az agyi vérellátás zavaraihoz, legyen az akár agyvérzés vagy agyi érelzáródás, a vér-agy gát megnyílása társul. Ilyenkor toxikus anyagok juthatnak az idegrendszerbe, amelyek tovább ronthatják a már amúgy is károsodott idegsejtek állapotát. Felborulhat az agy vízháztartása is, amelynek következtében agyvizenyõ léphet fel, ami már életveszélyes állapot. Hasonló a helyzet baleset vagy szülési sérülés során bekövetkezõ fejsérüléskor is. Ilyenkor, ha idõben meg tudjuk akadályozni a vér-agy gát kinyílását, életeket menthetünk meg. Persze ahhoz, hogy hatékonyan közbe tudjunk lépni, ismernünk kell az endotélsejtek belsõ életét.

Sok esetben viszont éppen arra lehet szükség, hogy terápiás célból gyógyszereket (daganat ellenes szereket, antibiotikumokat) juttassunk be a központi idegrendszerbe: ilyenkor módot kell találni arra, hogy valamiképpen, ha idõlegesen is, de megnyissuk a vér-agy gátat. Eredményeinkkel ezeknek a céloknak az eléréséhez szeretnénk hozzájárulni.

-- Mennyire elégedettek a hazai kutatási lehetõségekkel?

-- Bár a kutatási feltételek természetesen lehetnének jobbak, azt azért bátran állítatom, hogy intézetünkben még érdemes új kísérleteket tervezni. Ehhez hozzá kell tennem azonban, hogy a Szegedi Biológiai Központ nem tükrözi teljes mértékben a magyar valóságot. Már induláskor évi egymillió dollárral támogatta az UNESCO, és ez a kezdeti lökés még ma is érzékelhetõ, ha másban nem, hát a felhalmozott szellemi tõkében. Ma a költségvetési támogatás csak a közalkalmazotti bértábla szerinti minimumra elegendõ, a ház üzemeltetési költéségének fedezésére azonban a kutatási pályázati pénzbõl kell elvonni, holott nemzetgazdasági szinten igazán nem nagy tételrõl van szó. Csak viszonyítási alapként említem meg, hogy egyetlen bank konszolidációjakor jóval nagyobb összegrõl esett szó, mint amennyi az Akadémia egész évi költségvetése.

Úgy érezzük, hogy az utóbbi idõben még a kutatási szférán belül is egyre kedvezõtlenebb helyzetben kerül az Akadémia. Így például a PhD képzésben mi csak az egyetemekhez csatlakozva „alvállalkozóként", nem egyenlõ partnerként vehetünk részt, de egyre szaporodnak azok a kimondottan kutatásra kiírt pályázatok, amelyeken az egyetemek részt vehetnek, az Akadémia viszont nem. Ezért mindinkább arra kényszerülünk, hogy külföldrõl szerezzünk támogatást. Úgy érzem ebben az SZBK sikeres, s ennek köszönhetõk azok a kutatási feltételek, amelyek lehetõvé teszik, hogy versenyképesek maradjunk. Ehhez azonban az is kell, hogy a kutatóknak ne csak a szakmája, hanem a hobbija is a kutatás legyen.

-y k-


Természet Világa, 128. évf. 6. sz. 1997. június, 250-251. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez