The role of Ca2+ signaling in the physiology and pathophysiology of the pancreatic ductal cells
Sustained intracellular Ca2+ overload is a well-known hallmark of acute pancreatitis (AP). Toxic Ca2+ elevations in the pancreatic ductal cells damage the mitochondrial function and impair ductal ion and fluid secretion which –under physiological conditions– maintains the alkaline intra-ductal pH an...
Elmentve itt :
| Szerző: | |
|---|---|
| További közreműködők: | |
| Dokumentumtípus: | Disszertáció |
| Megjelent: |
2022-06-15
|
| Kulcsszavak: | Orai1 channel, acute pancreatitis, Ca2+ signaling, bile acid, ethanol |
| Tárgyszavak: | |
| doi: | 10.14232/phd.11340 |
| mtmt: | 34114746 |
| Online Access: | http://doktori.ek.szte.hu/11340 |
| Tartalmi kivonat: | Sustained intracellular Ca2+ overload is a well-known hallmark of acute pancreatitis (AP). Toxic Ca2+ elevations in the pancreatic ductal cells damage the mitochondrial function and impair ductal ion and fluid secretion which –under physiological conditions– maintains the alkaline intra-ductal pH and washes out the protein-rich fluid secreted by acinar cells. While prevention of ductal cell injury decreases severity of acute pancreatitis, there is however no specific drug target identified yet in the ductal cells. Although Orai1 –a store operated Ca2+ influx channel– is known to contribute to sustained Ca2+ overload in acinar cells, details concerning its expression and function in ductal cells are currently lacking. Firstly, we demonstrated that functionally active Orai1 channels reside in the apical plasma membrane of pancreatic ductal cells. Next, selective CM-5480-mediated Orai1 inhibition impaired Stim1-dependent extracellular Ca2+ influx evoked by bile acids or ethanol combined with non-oxidative ethanol metabolites. Furthermore, prevention of sustained extracellular Ca2+ influx protected ductal cell secretory function in vitro. Orai1-inhibition maintained exocrine pancreatic secretion in in vivo AP models. Finally, bile acids markedly inhibited the HCO3- secretion both in TRPM2 KO and WT ductal cells, the genetic knockout of TRPM2 had no protective effect, suggesting that bile acids affect ductal cells via a TRPM2-independent mechanism. In conclusion, our results indicate that Orai1 inhibition prevents acute pancreatitis-related ductal cell function impairment and holds the potential of improving disease outcome. A tartós intracelluláris Ca2+ túlterhelés az akut hasnyálmirigy gyulladás jól ismert jellemzője. A hasnyálmirigy duktális sejtjeiben a toxikus Ca2+ emelkedés károsítja az ion- és folyadékszekréciót, amely - fiziológiás körülmények között - fenntartja a lúgos intra-duktális pH-t és kimossa az acinus sejtek által szekretált fehérjében gazdag folyadékot. Bár a duktális sejtek károsodásának megelőzése csökkenti az akut hasnyálmirigy gyulladás súlyosságát, a duktális sejtekben még nem azonosítottak specifikus gyógyszercélpontot. Ismert, hogy az Orai1 Ca2+ csatorna hozzájárul az acinus sejtek tartós Ca2+ túlterheléséhez, a duktális sejtekben való expressziójára és működésére vonatkozó részletek jelenleg hiányoznak. Tanulmányomban először kimutattuk, hogy funkcionálisan aktív Orai1 csatornák találhatók a hasnyálmirigy duktális sejtek apikális plazmamembránjában. Másodszor, a CM-5480 által közvetített szelektív Orai1-gátlás csökkentette az epesav vagy etanol és palmitinsav által kiváltott Stim1-függő extracelluláris Ca2+ beáramlást. Továbbá, a tartós extracelluláris Ca2+ beáramlás megakadályozása megvédte a duktális sejtek szekréciós funkcióját in vitro. Az Orai1 gátlása megőrizte a duktális folyadék szekréciót in vivo az akut hasnyálmirigy gyulladás különböző formáiban. Végül, kísérleteinkben epesavval csökkentettük a HCO3- szekréciót mind a TRPM2 KO, mind a TRPM2 VT duktális sejtekben, és kimutattuk, hogy a TRPM2 genetikai deléciójának nem volt védő hatása, ami arra utal, hogy az epesavak a duktális sejtekre TRPM2 független mechanizmuson keresztül hatnak. Összefoglalva, eredményeink azt mutatják, hogy az Orai1 gátlása megelőzi az akut hasnyálmirigy gyulladással összefüggő duktális sejtfunkció károsodását, és magában rejti a betegség kimenetelének javításának lehetőségét. |
|---|