Identification of 15 new psoriasis susceptibility loci highlights the role of innate immunity

To gain further insight into the genetic architecture of psoriasis, we conducted a meta-analysis of 3 genome-wide association studies (GWAS) and 2 independent data sets genotyped on the Immunochip, including 10,588 cases and 22,806 controls. We identified 15 new susceptibility loci, increasing to 36 the number associated with psoriasis in European individuals. We also identified, using conditional analyses, five independent signals within previously known loci. The newly identified loci shared with other autoimmune diseases include candidate genes with roles in regulating T-cell function (such as RUNX3, TAGAP and STAT3). Notably, they included candidate genes whose products are involved in innate host defense, including interferon-mediated antiviral responses (DDX58), macrophage activation (ZC3H12C) and nuclear factor (NF)-κB signaling (CARD14 and CARM1). These results portend a better understanding of shared and distinctive genetic determinants of immune-mediated inflammatory disorders and emphasize the importance of the skin in innate and acquired host defense. © 2012 Nature America, Inc. All rights reserved.

The destabilization of human GCAP1 by a proline to leucine mutation might cause cone-rod dystrophy

Guanylate cyclase activating protein-1 (GCAP1) is required for activation of retinal guanylate cyclase-1 (RetGC1), which is essential for recovery of photoreceptor cells to the dark state. In this paper, experimentally derived observations are reported that help in explaining why a proline→leucine mutation at position 50 of human GCAP1 results in cone–rod dystrophy in a family carrying this mutation. The primary amino acid sequence of wild-type GCAP1 was mutated using site-directed mutagenesis to give a leucine at position 50. In addition, serine replaced a glutamic acid residue at position 6 to promote N‐terminal myristoylation, yielding the construct GCAP1 E6S/P50L. The enzyme was over-expressed in Escherichia coli cells, isolated and purified before being used in assays with RetGC1, characterized by circular dichroism (CD) spectroscopy, and investigated for protease resistance and thermal stability. Assays of cyclic guanosine monophosphate (cGMP) synthesis from guanosine triphosphate by RetGC1 in the presence of E6S/P50L showed that E6S/P50L could activate RetGC1 and displayed similar calcium sensitivity to wild-type GCAP1. In addition, E6S/P50L and wild-type GCAP1 possess similar CD spectra. However, there was a marked increase in the susceptibility to protease degradation and also a reduction in the thermal stability of E6S/P50L as observed by both the cGMP assay and CD spectroscopy. It is therefore suggested that although GCAP1 E6S/P50L has a similar activity and calcium dependency profile to the wild-type GCAP1, its lower stability could reduce its cellular concentration, which would in turn alter [Ca2+] and result in death of cells.

Vasomodulatory effect of novel peroxovanadate compounds on rat aorta: Role of rho kinase and nitric oxide/cGMP pathway

The present study was undertaken to assess the role of reactive oxygen species (ROS) in rat aortic ring vasoreactivity and integrity by using various peroxovanadate (pV) compounds. All the pV compounds (1 nM-300 mu M) used in the present study exerted concentration-dependent contractions on endothelium intact rat aortic rings. All compounds with an exception of DPV-asparagine (DPV-asn) significantly altered vascular integrity as shown by diminished KCl responses. Phenylephrine (PE)-mediated contractions (3 nM-300 mu M) were unaltered in the presence of these compounds. Acetylcholine (Ach)-mediated relaxation in PE (1 mu M) pre-contracted rings was significantly reduced in presence of diperoxovanadate (DPV), poly (sodium styrene sulfonate-co-maleate)-pV (PSS-CoM-pV) and poly (sodium styrene 4-sulfonate)-pV (PSS-pV). However, no significant change in Ach-mediated responses was observed in the presence of poly (acrylate)-pV (PM-pV) and DPV-asn. DPV-asn was thus chosen to further elucidate mechanism involved in peroxide mediated modulation of vasoreactivity. DPV-asn (30 nM-300 mu M) exerted significantly more stable contractions, that was found to be catalase (100 U/ml) resistant in comparison with H(2)O(2) (30 nM-300 mu M) in endothelium intact aortic rings. These contractile responses were found to be dependent on extracellular Ca(2+) and were significantly inhibited in presence of ROS scavenger N-acetylcysteine (100 mu M). Intracellular calcium chelation by BAPTA-AM (10 mu M) had no significant effect on DPV-asn (30 nM-300 mu M) mediated contraction. Pretreatment of aortic rings by rho-kinase inhibitor Y-27632 (10 mu M) significantly inhibited DPV-asn-mediated vasoconstriction indicating role of voltage-dependent Ca(2+) influx and downstream activation of rho-kinase. The small initial relaxant effect obtained on addition of DPV-asn (30 nM-1 mu M) in PE (1 mu M) pre-contracted endothelium intact rings, was prevented in the presence of guanylate cyclase inhibitor, methylene blue (10 mu M) and/or nitric oxide synthase (NOS) inhibitor, L-NAME (100 mu M) suggesting involvement of nitric oxide and cGMP. DPV-asn, like H(2)O(2), exerted a response of vasoconstriction in normal arteries and vasodilation at low concentrations (30 nM-1 mu M) in PE-pre contracted rings with overlapping mechanisms. These findings suggest usefulness of DPV-asn having low toxicity, in exploring the peroxide-mediated effects on various vascular beds. The present study also convincingly demonstrates role of H(2)O(2) in the modulation of vasoreactivity by using stable peroxide DPV-asn and warrants future studies on peroxide mediated signaling from a newer perspective. (C) 2011 Published by Elsevier Ltd.

Familial Diarrhea Syndrome Caused by an Activating GUCY2C Mutation

BACKGROUND Familial diarrhea disorders are, in most cases, severe and caused by recessive mutations. We describe the cause of a novel dominant disease in 32 members of a Norwegian family. The affected members have chronic diarrhea that is of early onset, is relatively mild, and is associated with increased susceptibility to inflammatory bowel disease, small-bowel obstruction, and esophagitis. METHODS We used linkage analysis, based on arrays with single-nucleotide polymorphisms, to identify a candidate region on chromosome 12 and then sequenced GUCY2C, encoding guanylate cyclase C (GC-C), an intestinal receptor for bacterial heat-stable enterotoxins. We performed exome sequencing of the entire candidate region from three affected family members, to exclude the possibility that mutations in genes other than GUCY2C could cause or contribute to susceptibility to the disease. We carried out functional studies of mutant GC-C using HEK293T cells. RESULTS We identified a heterozygous missense mutation (c.2519G -> T) in GUCY2C in all affected family members and observed no other rare variants in the exons of genes in the candidate region. Exposure of the mutant receptor to its ligands resulted in markedly increased production of cyclic guanosine monophosphate (cGMP). This may cause hyperactivation of the cystic fibrosis transmembrane regulator (CFTR), leading to increased chloride and water secretion from the enterocytes, and may thus explain the chronic diarrhea in the affected family members. CONCLUSIONS Increased GC-C signaling disturbs normal bowel function and appears to have a proinflammatory effect, either through increased chloride secretion or additional effects of elevated cellular cGMP. Further investigation of the relevance of genetic variants affecting the GC-C-CFTR pathway to conditions such as Crohn's disease is warranted. (Funded by Helse Vest Western Norway Regional Health Authority] and the Department of Science and Technology, Government of India.)

A via L-arginina-óxido nítrico no transtorno depressivo e sua associação com a função plaquetária e o estresse oxidativo

O transtorno depressivo (TD) é um fator de risco cardiovascular independente que apresenta elevada morbi-mortalidade. Recentes evidências sugerem a participação do óxido nítrico (NO), potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, na patogênese de doenças cardiovasculares e psiquiátricas. A síntese do NO ocorre através da conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina e NO, pela ação da enzima NO sintase (NOS). Esta tese aborda o papel da via L-arginina-NO em plaquetas de pacientes com TD e sua associação com a função plaquetária e estresse oxidativo. Para análise comportamental da depressão em modelo animal, foi utilizado o modelo de estresse pós-natal de separação única (SMU). Os animais foram divididos em quatro grupos para a realização do estudo: Grupo Controle Sedentário (GCS), Grupo Controle Exercício (GCE), Grupo SMU Sedentário (SMUS) e Grupo SMU Exercício (SMUE). O treinamento físico (TF) dos animais englobou 8 semanas, com duração de 30 minutos e uma velocidade de treinamento estabelecida pelo teste máximo (TE). Para o estudo em humanos, 10 pacientes com TD com score Hamilton: 201, (média de idade: 384anos), foram pareados com 10 indivíduos saudáveis (média de idade: 383anos). Os estudos em humanos e animais foram aprovados pelos Comitês de Ética: 1436 - CEP/HUPE e CEUA/047/2010, respectivamente. Foi mensurado em humanos e em animais: transporte de L-arginina, concentração GMPc, atividade das enzimas NOS e superóxido dismutase (SOD) em plaquetas e cortisol sistêmico. Experimentos realizados somente em humanos: expressão das enzimas NOS, arginase e guanilato ciclase através de Western Blotting. A agregação plaquetária foi induzida por colágeno e foi realizada análise sistêmica de proteína C-reativa, fibrinogênio e L-arginina. Para o tratamento estatístico utilizou-se três testes estatísticos para avaliar as diferenças das curvas de sobrevida: Kaplan-Meier, e os testes de Tarone-Ware e Peto-Prentice. Em humanos, houve uma redução do transporte de L-arginina, da atividade das enzimas NOS e SOD, e da concentração de GMPc em plaquetas, e nas concentrações plasmáticas de L-arginina no grupo com TD em relação ao grupo controle. Foi observado um aumento dos níveis plasmáticos de fibrinogênio no TD. Esses resultados demonstram uma inibição da via L-arginina-NO-GMPc e da enzima anti-oxidante SOD em pacientes com TD sem afetar a função plaquetária. Em relação ao TF, para o modelo animal, foram encontradas alterações iniciais quanto à distância percorrida e tempo de execução do TE entre os grupos controles e o grupos SMUs, apresentando estes últimos menores valores para o TE. Após 8 semanas de TF, verificou-se um maior influxo no transporte de L-arginina para o SMUE em comparação ao grupo SMUS. As diferenças observadas para o tempo e a distância percorrida no TE inicial entre os grupos controle e no modelo de estresse foram revertidas após as 8 semanas de TF, demonstrando o efeito benéfico do exercício físico na capacidade cardiorespiratória em modelos de depressão.

Efeitos do tratamento periodontal não-cirúrgico na via L-arginina-óxido nítrico e no estresse oxidativo em plaquetas

Estudos publicados nas duas últimas décadas sugerem um aumento do risco de doença cardiovascular (DCV) em pacientes com periodontite, mas os mecanismos fisiopatológicos dessa associação ainda não estão completamente esclarecidos. Uma vez que foi demonstrado aumento da ativação plaquetária e do estresse oxidativo na periodontite, o objetivo do presente estudo foi investigar a via L-arginina-óxido nítrico (NO)- guanosina monofosfato cíclica (GMPc) e parâmetros de estresse oxidativo em plaquetas de pacientes com periodontite, bem como avaliar o efeito do tratamento periodontal não-cirúrgico nessas variáveis. Um total de 10 pacientes sem periodontite (periodontalmente saudáveis ou com gengivite) e 10 pacientes com periodontite participaram do estudo. A avaliação clínica, laboratorial e experimental foi realizada no início do estudo e 90 dias após realização da terapia periodontal básica (grupo periodontite). A avaliação clínica periodontal incluiu registros de: profundidade de bolsa à sondagem (PBS), nível de inserção (NIC), percentual de placa e percentual de sangramento à sondagem. Os seguintes experimentos foram realizados: influxo de L-arginina; atividade e expressão das enzimas óxido nítrico sintase e da arginase; expressão das enzimas guanilato ciclase solúvel e fosfodiesterase 5; determinação dos níveis intraplaquetários de GMPc; agregação plaquetária; avaliação do estresse oxidativo (atividade oxidante total, atividade das enzimas antioxidantes catalase e da superóxido dismutase - SOD); medição dos níveis de proteína C reativa (CRP) e de fibrinogênio. Os resultados obtidos no início do estudo demonstraram ativação do influxo de L-arginina em plaquetas via sistema y+L nos pacientes com periodontite, bem como concentrações intraplaquetárias de GMPc diminuídas e aumento sistêmico da CRP. Após o tratamento periodontal, observou-se redução do percentual de sítios com PBS ≥ 6 mm, NIC 4-5 mm e NIC ≥ 6 mm, aumento nos níveis de GMPc, para níveis comparáveis aos dos pacientes sem periodontite, acompanhado por uma maior atividade das enzimas antioxidantes SOD e catalase. Os demais parâmetros avaliados não apresentaram alterações significativas tanto pré- quanto pós-tratamento. Esses resultados considerados em conjunto sugerem uma menor biodisponibilidade de NO em plaquetas na periodontite e que o tratamento periodontal não-cirúrgico foi capaz de reverter este quadro por um aumento das defesas antioxidantes. Portanto, alterações na via L-arginina-NO-GMPc e no estresse oxidativo podem levar à disfunção plaquetária, que poderia contribuir para um maior risco de DCV nos pacientes com periodontite.

Electrical activity induced by nitric oxide in canine colonic circular muscle.

Nitric oxide generates slow electrical oscillations (SEOs) in cells near the myenteric edge of the circular muscle layer, which resemble slow waves generated by interstitial cells of Cajal (ICCs) at the submucosal edge of this muscle. The properties of SEOs were studied to determine whether these events are similar to slow waves. Rapid frequency membrane potential oscillations (MPOs; 16 +/- 1 cycles/min and 9.6 +/- 0.2 mV) were recorded from control muscles near the myenteric edge. Sodium nitroprusside (0.3 microM) reduced MPOs and initiated SEOs (1.3 +/- 0.3 cycles/min and 13.4 +/- 1.4 mV amplitude). SEOs were abolished by the guanylate cyclase inhibitor 1H-[1,2,4]-oxadiazolo-[4,3-a]-quinoxaline-1-one (10 microM). MPOs were abolished by nifedipine (1 microM), whereas SEO frequency increased and the amount of depolarization decreased. BAY K 8644 (1 microM) prolonged SEOs and reduced their frequency. SEOs were abolished by Ni(2+) (0.5 mM), low Ca(2+) solution (0.1 mM Ca(2+)), cyclopiazonic acid (10 microM), and the mitochondrial uncouplers antimycin (10 microM) and carbonyl cyanide p-trifluoromethoxyphenylhydrazone (1 microM). Oligomycin (10 microM) was without effect. These effects are similar to those described for colonic slow waves. Our results suggest that nitric oxide-induced SEOs are similar in mechanism to slow waves, an activity not previously thought to be generated by myenteric pacemakers.

The Gastrointestinal Peptide Obestatin Induces Vascular Relaxation Via Specific Activation of Endothelium-Dependent Nitric Oxide Signalling.

Background and purpose: Obestatin is a recently-discovered gastrointestinal peptide with established metabolic actions, which is linked to diabetes and may exert cardiovascular benefits. Here we aimed to investigate the specific effects of obestatin on vascular relaxation. Experimental approach: Cumulative relaxation responses to obestatin peptides were assessed in isolated rat aorta and mesenteric artery (n=8) in the presence/absence of selective inhibitors. Complementary studies were performed in cultured bovine aortic endothelial cells (BAEC). Key results: Obestatin peptides elicited concentration-dependent relaxation in both aorta and mesenteric artery. Responses to full-length obestatin(1-23) were greater than those to obestatin(1-10) and obestatin(11-23). Obestatin(1-23)-induced relaxation was attenuated by endothelial denudation, L-NAME (NO synthase inhibitor), high extracellular K(+) , GDP-ß-S (G protein inhibitor), MDL-12,330A (adenylate cyclase inhibitor), wortmannin (PI3K inhibitor), KN-93 (CaMKII inhibitor), ODQ (guanylate cyclase inhibitor) and iberiotoxin (BK(Ca) blocker), suggesting that it is mediated by an endothelium-dependent NO signalling cascade involving an adenylate cyclase-linked G protein-coupled receptor, PI3K/Akt, Ca(2+) -dependent eNOS activation, soluble guanylate cyclase and modulation of vascular smooth muscle K(+) . Supporting data from BAEC indicated that nitrite production, intracellular Ca(2+) and Akt phosphorylation were increased after exposure to obestatin(1-23). Relaxations to obestatin(1-23) were unaltered by inhibitors of candidate endothelium-derived hyperpolarising factors (EDHFs) and combined SK(Ca) /IK(Ca) blockade, suggesting that EDHF-mediated pathways were not involved. Conclusions and Implications: Obestatin produces significant vascular relaxation via specific activation of endothelium-dependent NO signalling. These actions may be important in normal regulation of vascular function and are clearly relevant to diabetes, a condition characterised by endothelial dysfunction and cardiovascular complications.

A novel GUCY2D mutation, V933A, causes central areolar choroidal dystrophy

Purpose: To identify the genetic cause of central areolar choroidal dystrophy (CACD) in a large Northern Irish family.
Methods: We previously reported linkage of the locus for CACD in this family to an interval of approximately 5 cM on chromosome 17p13 flanked by polymorphic markers D17S1810 and CHLC GATA7B03. We undertook sequence capture, massively-parallel sequencing and computational alignment, base-calling and annotation to identify a causative mutation. Conventional sequencing was used to confirm the results.
Results: Deep sequencing identified a single-base substitution in guanylate cyclase 2D, membrane (retina-specific) (GUCY2D). The novel mutation segregated with the disease phenotype and resulted in substitution of valine by alanine at position 933, within the catalytic domain of the protein. It altered a motif that is strongly conserved in a large number of distantly related proteins across several species, and was predicted to have a damaging effect on protein activity.
Conclusion: Mutations in GUCY2D have previously been associated with dominant cone rod dystrophies (CORD6) and recessive forms of Leber's congenital amaurosis (LCA). This is the first report of GUCY2D mutation causing CACD and adds to our understanding of genotype-phenotype correlation in this heterogeneous group of choroidoretinal dystrophies.

Endothelin-1 in osteoarthritic chondrocytes triggers nitric oxide production and upregulates collagenase production

Affiliation: Florina Moldovan: Faculté de médecine dentaire, Université de Montréal & CHU Hôpital Sainte-Justine, Université de Montréal. Christina Alexandra Manacu, Marjolaine Roy-Beaudry, Fazool Shipkolye : CHU Hôpital Sainte-Justine, Université de Montréal. Johanne Martel-Pelletier & Jean-Pierre Pelletier : CHUM Hôpital Notre-Dame, Université de Montréal.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Mécanismes moléculaires d’activation du récepteur A des peptides natriurétiques

Le récepteur A des peptides natriurétiques (NPRA) fait partie de la famille des guanylates cyclases membranaires. L’activation du NPRA par ses agonistes naturels, ANP et BNP, induit une production de GMPc qui est responsable de leur rôle dans l’homéostasie cardiovasculaire, l’inhibition de l’hypertrophie et de la fibrose cardiaques et la régulation de la lipolyse. Le NPRA est un homodimère non covalent composé d’un domaine extracellulaire de liaison du ligand (ECD), d’un unique domaine transmembranaire (TM), d’un domaine d’homologie aux kinases et d’un domaine guanylate cyclase. Bien que le NPRA ait un rôle physiologique important, les mécanismes moléculaires régissant son processus d’activation restent inconnus. Nous avons donc analysé les premières étapes du processus d’activation du NPRA. Nous avons d'abord étudié le rôle de la dimérisation des ECD dans l’activation du récepteur. Nous avons utilisé les techniques de liaison de radioligand, de FRET et de modélisation moléculaire, pour caractériser la liaison à l’ECD des agonistes naturels, d’un superagoniste et d’un antagoniste. L’ANP se lie à un dimère d’ECD préformé et la dimérisation spontanée est l’étape limitante du processus de liaison. De plus, comme le démontrent nos études de FRET, tous les peptides, incluant l’antagoniste, stabilisent le récepteur sous sa forme dimérique. Cependant, l’antagoniste A71915 stabilise le dimère d’ECD dans une conformation différente de celle induite par l’ANP. La dimérisation du NPRA semble donc nécessaire, mais non suffisante à l’activation du récepteur. L’état d’activation du NPRA dépend plutôt de l’orientation des sous unités dans le dimère. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire de transduction du signal à travers la membrane. Plusieurs études ont suggéré que l’activation du NPRA implique un changement de conformation du domaine juxtamembranaire (JM). Cependant, les études de cristallographie de l’ECD soluble de NPRA n’ont pas permis de documenter la structure du JM et le changement de conformation impliqué dans la transduction du signal reste inconnu. Pour analyser ce changement de conformation, nous avons d’abord séquentiellement substitué les neuf acides aminés du JM par une cystéine. En étudiant la capacité des mutants à former des dimères covalents de façon constitutive ou induite par l’ANP, nous avons pu évaluer la proximité relative des résidus du JM, avant et après activation du NPRA. Ces résultats ont démontré la proximité élevée de certains résidus spécifiques et sont en contradiction avec les données cristallographiques. Nous avons également démontré que le domaine intracellulaire impose une contrainte conformationnelle au JM à l’état de base, qui est levée après liaison de l’ANP. En introduisant de 1 à 5 alanines dans l’hélice-α transmembranaire, nous avons montré qu’une rotation des TM de 40° induit une activation constitutive du NPRA. Le signal d’activation pourrait donc être transmis à travers la membrane par un mécanisme de rotation des TM. En utilisant nos données expérimentales, nous avons généré le premier modèle moléculaire illustrant la conformation active du NPRA, où les domaines JM et TM sont représentés. Dans son ensemble, cette étude apporte une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant les premières étapes du processus complexe d’activation du NPRA.

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Protective signaling of oxytocin in an in vitro model of myocardial ischemia - reperfusion

Introduction : La prévention de la mort de cellules cardiaques contractiles suite à un épisode d'infarctus du myocarde représente le plus grand défi dans la récupération de la fonction cardiaque. On a démontré à maintes reprises que l'ocytocine (OT), l'hormone bien connue pour ses rôles dans le comportement social et reproductif et couramment utilisée dans l’induction de l’accouchement, diminue la taille de l'infarctus et améliore la récupération fonctionnelle du myocarde blessé. Les mécanismes de cette protection ne sont pas totalement compris. Objectif : Étudier les effets d'un traitement avec de l'ocytocine sur des cardiomyocytes isolés en utilisant un modèle in vitro qui simule les conditions d'un infarctus du myocarde. Méthodes : La lignée cellulaire myoblastique H9c2 a été utilisée comme modèle de cardiomyocyte. Pour simuler le dommage d'ischémie-reperfusion (IR), les cellules ont été placées dans un tampon ischémique et incubées dans une chambre anoxique pendant 2 heures. La reperfusion a été accomplie par la restauration du milieu de culture régulier dans des conditions normales d'oxygène. L'OT a été administrée en présence ou en absence d'inhibiteurs de kinases connues pour être impliquées dans la cardioprotection. La mortalité cellulaire a été évaluée par TUNEL et l'activité mitochondriale par la production de formazan pendant 1 à 4 heures de reperfusion. La microscopie confocale a servie pour localiser les structures cellulaires. Résultats : Le modèle expérimental de l'IR dans les cellules H9c2 a été caractérisé par une diminution dans la production de formazan (aux alentours de 50 à 70 % du groupe témoin, p < 0.001) et par l'augmentation du nombre de noyaux TUNEL-positif (11.7 ± 4.5% contre 1.3 ± 0.7% pour le contrôle). L'addition de l'OT (10-7 a 10-9 M) au commencement de la reperfusion a inversé les effets de l'IR jusqu'aux niveaux du contrôle (p < 0.001). L'effet protecteur de l'OT a été abrogé par : i) un antagoniste de l'OT ; ii) le knockdown de l'expression du récepteur à l'OT induit par le siRNA ; iii) la wortmannin, l'inhibiteur de phosphatidylinositol 3-kinases ; iv) KT5823, l'inhibiteur de la protéine kinase dépendante du cGMP (PKG); v) l'ODQ, un inhibiteur du guanylate cyclase (GC) soluble, et A71915, un antagoniste du GC membranaire. L'analyse confocale des cellules traitées avec OT a révélé la translocation du récepteur à l'OT et la forme phosphorylée de l'Akt (Thr 308, p-Akt) dans le noyau et dans les mitochondries. Conclusions : L'OT protège directement la viabilité des cardiomyocytes, lorsqu'elle est administrée au début de la reperfusion, par le déclenchement de la signalisation du PI3K, la phosphorylation de l'Akt et son trafic cellulaire. La cytoprotection médiée par l'OT implique la production de cGMP par les deux formes de GC.

Effect of renoguanylin on hydrogen/bicarbonate ion transport in rat renal tubules

Renoguanylin (REN) is a recently described member of the guanylin family, which was first isolated from eels and is expressed in intestinal and specially kidney tissues. In the present work we evaluate the effects of REN on the mechanisms of hydrogen transport in rat renal tubules by the stationary microperfusion method. We evaluated the effect of 1 mu M and 10 mu M of renoguanylin (REN) on the reabsorption of bicarbonate in proximal and distal segments and found that there was a significant reduction in bicarbonate reabsorption. In proximal segments, REN promoted a significant effect at both 1 and 10 mu M concentrations. Comparing control and REN concentration of 1 mu M, JHCO(3)(-) . nmol cm(-2) s(-1) -1,76 +/- 0.11(control) x 1,29 +/- 0,08(REN) 10 mu m: P<0.05, was obtained. In distal segments the effect of both concentrations of REN was also effective, being significant e.g. at a concentration of 1 mu M (JHCO(3)(-), nmol cm(-2) s(-1) -0.80 +/- 0.07(control) x 0.60 +/- 0.06(REN) 1 mu m; P<0.05), although at a lower level than in the proximal tubule. Our results suggest that the action of REN on hydrogen transport involves the inhibition of Na(+)/H(+) exchanger and H(+)-ATPase in the luminal membrane of the perfused tubules by a PKG dependent pathway. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.