Effect of angiotensin-related antihypertensives on brain neurotransmitter levels in rats.

The extensive clinical experience of angiotensin converting enzyme inhibitors and angiotensin AT(1) receptor antagonists as antihypertensive agents provide numerous examples of anecdotal evidence of improvements in cognition and mood. This study aimed to determine the effect of chronic treatment with the angiotensin converting enzyme inhibitor, perindopril, and the angiotensin AT(1) receptor antagonist, candesartan, on central neurotransmitter levels in the rat. Perindopril (1.0mg/kg/day) or candesartan (10mg/kg/day) was administered via the drinking water at for 1 week, while controls received water alone. At the end of treatment rats were sacrificed, brains removed and discrete regions dissected and analysed for noradrenaline, dopamine and its major metabolites, and serotonin content. As shown previously we found an increase in striatal dopamine levels after perindopril treatment, though this did not extend to the mesolimbic system with neurotransmitter levels unchanged in the hippocampus, nucleus accumbens and frontal cortex. Conversely, candesartan administration produced no change in dopamine, but significant decreases in both DOPAC and HVA in the striatum. In addition chronic candesartan infusion produced a significant increase in the levels of hippocampal noradrenaline and serotonin; and frontal cortex serotonin content. These results demonstrate that while angiotensin converting enzyme inhibitors and angiotensin AT(1) receptor antagonists act as antihypertensives by affecting the renin-angiotensin system, they have divergent actions on brain neurochemistry.

The effects of cilazapril alone and in combination with frusemide in healthy subjects

1. In a fourway double-blind placebo controlled study, the effects of cilazapril, a new angiotensin converting enzyme inhibitor, on renal function and the responses to intravenous frusemide were studied in a group of twelve salt depleted male volunteers. 2. Cilazapril produced an increase in effective renal plasma flow and urinary output of prostaglandin E2 metabolite (PGE2-M) but no effect on sodium, potassium or water excretion. 3. Pretreatment with cilazapril antagonised the effects of frusemide on glomerular filtration, PGE2-M and sodium excretion.

Medicinal chemistry approaches to malaria drug discovery

Tese de doutoramento, Farmácia (Química Farmacêutica e Terapêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016

Mutagénèse semi-aléatoire au site actif de la DHFR humaine : création et caractérisation de variantes hautement résistantes au MTX.

La dihydrofolate réductase humaine (DHFRh) est une enzyme essentielle à la prolifération cellulaire. Elle réduit le dihydrofolate en tétrahydrofolate, un co-facteur impliqué dans la biosynthèse des purines et du thymidylate. La DHFRh est une cible de choix pour des agents de chimiothérapie comme le méthotrexate (MTX), inhibant spécifiquement l’enzyme ce qui mène à un arrêt de la prolifération et ultimement à la mort cellulaire. Le MTX est utilisé pour le traitement de plusieurs maladies prolifératives, incluant le cancer. La grande utilisation du MTX dans le milieu clinique a mené au développement de mécanismes de résistance, qui réduisent l’efficacité de traitement. La présente étude se penche sur l’un des mécanismes de résistance, soit des mutations dans la DHFRh qui réduisent son affinité pour le MTX, dans le but de mieux comprendre les éléments moléculaires requis pour la reconnaissance de l’inhibiteur au site actif de l’enzyme. En parallèle, nous visons à identifier des variantes plus résistantes au MTX pour leur utilisation en tant que marqueurs de sélection en culture cellulaire pour des systèmes particuliers, tel que la culture de cellules hématopoïétiques souches (CHS), qui offrent des possibilités intéressantes dans le domaine de la thérapie cellulaire. Pour étudier le rôle des différentes régions du site actif, et pour vérifier la présence d’une corrélation entre des mutations à ces régions et une augmentation de la résistance au MTX, une stratégie combinatoire a été dévelopée pour la création de plusieurs banques de variantes à des résidus du site actif à proximité du MTX lié. Les banques ont été sélectionnées in vivo dans un système bactérien en utilisant des milieux de croissance contenant des hautes concentrations de MTX. La banque DHFRh 31/34/35 généra un nombre considérable de variantes combinatoires de la DHFRh hautement résistantes au MTX. Les variantes les plus intéressantes ont été testées pour leur potentiel en tant que marqueur de sélection dans plusieurs lignées cellulaires, dont les cellules hématopoïétiques transduites. Une protection complète contre les effets cytotoxiques du MTX a été observée chez ces cellules suite à leur infection avec les variantes combinatoires. Pour mieux comprendre les causes moléculaires reliées à la résistance au MTX, des études de structure tridimensionnelle de variantes liées au MTX ont été entreprises. La résolution de la structure de la double variante F31R/Q35E lié au MTX a révélé que le phénotype de résistance était attribuable à d’importantes différences entre le site actif de la double variante et de l’enzyme native, possiblement dû à un phénomème dynamique. Une compréhension plus générale de la reconnaissance et la résistance aux antifolates a été réalisée en comparant des séquences et des structures de variantes de la DHFR résistants aux antifolates et provenant de différentes espèces. En somme, ces travaux apportent de nouveaux éléments pour la comprehension des intéractions importantes entre une enzyme et un ligand, pouvant aider au développement de nouveaux antifolates plus efficaces pour le traitement de diverses maladies. De plus, ces travaux ont généré de nouveaux gènes de résistance pouvant être utilisés en tant que marqueurs de sélection en biologie cellulaire.

Evaluation du systeme nerveux autonome dans l'hypertension arterielle essentielle

L’analyse spectrale de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle systolique, de la pression artérielle diastolique ainsi que de la respiration par la transformée de Fourier rapide, est considérée comme une technique non invasive pour la détermination de l’activité du système nerveux autonome (SNA). Dans une population de sujets normaux volontaires, nous avons obtenu à l’état basal, des oscillations de basses fréquences (0,05-0,15Hz) reliées au système nerveux sympathique autonome et des oscillations de hautes fréquences (0,2Hz) représentant sur les intervalles entre chaque ondes R de l’électrocardiogramme (RR), l’arythmie sinusale respiratoire correspondant à une activité vagale. Nous avons comparé les tests de stimulation du système nerveux sympathique autonome déclenché par le passage de la position de repos (en décubitus dorsal), à la position orthostatique volontaire et le passage de la position de repos à la position orthostatique avec la table basculante à 60o. Nous avons également comparé un groupe normotendu à un groupe hypertendu qui a été soumis au passage du repos à l’orthostation volontaire et pour lesquels nous avons évalué la sensibilité du baroréflexe et la réponse sympathique par la mesure des catécholamines circulantes. Dans un groupe de sujets ayant une hypertension artérielle essentielle, nous avons évalué l’effet de la thérapie hypotensive, par le Trandolapril qui est un Inhibiteur de l’enzyme de conversion (IEC) de l`angiotensine. Dans ce groupe hypertendu, nous avons procédé, en plus de la stimulation sympathique par l’orthostation volontaire, à un exercice isométrique de trois minutes à 30 % de la force maximale. Nous avons également complété notre évaluation par la mesure de la densité de récepteurs ß2 adrénergiques sur lymphocytes et par la mesure des indices de contractilité à l’aide de l’échocardiographie en M mode. Les résultats ont montré, dans les groupes normaux volontaires, dans les deux types de stimulation du système nerveux sympathique par la position orthostatique, une augmentation significative des catécholamines plasmatiques avec une augmentation de la fréquence cardiaque et des basses fréquences de RR, confirmant ainsi que l’on est en état de stimulation sympathique. On observe en même temps une diminution significative des hautes fréquences de RR, suggérant un retrait vagal lors de cette stimulation. On a observé au test de la table basculante six cas d’hypotension orthostatique. On a comparé la position orthostatique volontaire entre le groupe de sujets normaux et le groupe de sujets hypertendus. L’analyse spectrale croisée de RR et de la pression artérielle systolique a permis d’évaluer dans l’hypertension artérielle (HTA), essentielle une sensibilité du baroréflexe atténuée, accompagnée d’une réactivité vagale réduite en présence d’une activité et d’une réactivité sympathique augmentées suggérant une altération sympathovagale dans l’HTA. Dans le groupe de sujets hypertendus traités (Trandolapril 2mg/jour), nous avons identifié un groupe de répondeurs au traitement par le Trandolapril et un groupe de non répondeurs à ce type de thérapie anti-hypertensive. Le groupe répondeur avait un profil hyper-adrénergique avec une hyper-réactivité sympathique, une fréquence cardiaque et des pressions artérielles diastolique et systolique plus élevées au repos. Dans le groupe total traité au Trandolapril, la densité des récepteurs ß2 adrénergiques a doublé, après thérapie, alors que la réactivité des basses fréquences obtenues à l’analyse spectrale a augmenté. Nous avons montré dans notre étude qu’un IECA a pu inhiber le mécanisme facilitateur de l’angII sur les terminaisons nerveuses sympathiques et a permis ainsi de réduire l’hyperactivité sympathique et le mécanisme de « down regulation » des récepteurs ß2 adrénergiques rendant ainsi l’expression de l’influence du SNA post synaptique plus efficace. Dans l’ensemble de nos protocoles cliniques, par l’utilisation de l’analyse spectrale des signaux RR, de la pression artérielle systolique,de la pression artérielle diastolique et de la respiration, nous avons montré que cette technique non invasive permet de décrire et de mieux comprendre les mécanismes physiologiques, physiopathologiques et pharmacologiques reliés au système nerveux autonome et à l’hypertension artérielle essentielle.

Rôle des kinines dans la physiopathologie des effets secondaires causés par les héparines contaminées d’origine chinoise : approche expérimentale

En janvier 2008, une éclosion de réactions anaphylactoïdes (RA) potentiellement mortelles associées à l’injection intraveineuse d’héparine manufacturées en Chine et contaminée par le chondroïtine sulfate hypersulfaté (CSHS) a forcé le rappel de ces dernières par la U.S. Food and Drug Administration. Ces RA ont rapidement été attribuées à la libération de la bradykinine (BK) suite à l’activation du système de contact par le CSHS. Cependant, aucune évidence expérimentale définitive n’est à ce jour venue appuyer directement cette hypothèse. En se basant sur le nombre de morts déclaré et associé à la contamination (>150 morts au niveau mondial) ainsi qu’aux données épidémiologiques, qui stipulent que 25% des patients ayant développés une RA aux États-Unis étaient essentiellement des insuffisant rénaux en dialyse traités au moyen d’un inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (iECA), nous avons émis l’hypothèse suivante : les RA causées par l’injection intraveineuse d’héparine contaminée au CSHS sont de nature multifactorielle et complexe. Le but de notre travail est donc, dans un premier temps, d’évaluer le pouvoir kininoformateur du CSHS en présence d’un iECA et de le comparer à celui du sulfate de dextran, un activateur de référence du système de contact. Comme les RA associées à l’injection intraveineuse d’héparine contaminée par le CSHS se produisent généralement dans les premières minutes des séances de dialyse, nous allons étudier l’effet de la dilution du plasma sur la quantité de BK libérée en présence ou en absence d’un iECA. Nous allons également mesurer les profils cinétiques de la libération de la BK sur un plasma stimulé par différents lots d’héparine contaminée, et associée à des RA, et nous comparerons cette cinétique avec celles d’une héparine de référence complémentée ou non avec différentes concentrations de CSHS synthétique. Enfin, nous allons caractériser le profil de libération de la BK et de son métabolite actif, la des-Arg9-BK, dans le plasma de patients dialysé ayant présenté une RA associée à une membrane de dialyse chargée négativement. L’application de méthodes expérimentales développées dans notre laboratoire nous a permis de montrer, pour la première fois, que l’héparine contaminée au CSHS a la capacité de libérer la BK à des concentrations susceptibles d’expliquer le rôle de ce peptide inflammatoire dans la physiopathologie des RA causées par l’injection intraveineuse d’héparine d’origine chinoise contaminée au CSHS.

Étude des interactions supramoléculaires par modélisation moléculaire

L’avancée des infrastructures informatiques a permis l’émergence de la modélisation moléculaire. À cet effet, une multitude de modèles mathématiques sont aujourd’hui disponibles pour simuler différents systèmes chimiques. À l’aide de la modélisation moléculaire, différents types d’interactions chimiques ont été observés. À partir des systèmes les plus simples permettant l’utilisation de modèles quantiques rigoureux, une série d’approximations a été considérée pour rendre envisageable la simulation de systèmes moléculaires de plus en plus complexes. En premier lieu, la théorie de la fonctionnelle de densité dépendante du temps a été utilisée pour simuler les énergies d’excitation de molécules photoactives. De manière similaire, la DFT indépendante du temps a permis la simulation du pont hydrogène intramoléculaire de structures analogues au 1,3,5-triazapentadiène et la rationalisation de la stabilité des états de transition. Par la suite, la dynamique moléculaire et la mécanique moléculaire ont permis de simuler les interactions d’un trimère d’acide cholique et d’un pyrène dans différents solvants. Cette même méthodologie a été utilisée pour simuler les interactions d’un rotaxane-parapluie à l’interface d’un système biphasique. Finalement, l’arrimage moléculaire et les fonctions de score ont été utilisés pour simuler les interactions intermoléculaires entre une protéine et des milliers de candidats moléculaires. Les résultats ont permis de mettre en place une stratégie de développement d’un nouvel inhibiteur enzymatique.

“Stress Responses of Stinging Catfish Heteropneustes fassilis (Bloch) to Organophosphorus Insecticide Monocrotophos”

Poisoning by pesticides from agricultural fields is a serious water pollution problem and its environmental long-term effect may result in the incidence of poisoning of fish and other aquatic life forms (jyothi and Narayan, 1999). Fishes like Heteropneustesfbssilis and C/arius batrac/nus are especially prone to serious pesticide pollution as their habitat is mostly the agriculture area. Though only few studies are conducted in this area, it can be assessed from the local information that, population of such fish is on the verge of vulnerability due to extensive use of pesticides. The knowledge of sublethal effects of xenobiotic compounds on hematological parameters, enzyme activities and metabolite concentrations is very important to delineate the fish health status and provide a future understanding of ecological impacts. These pesticides act by causing inhibition of cholinesterase enzymes (ChE) by formation of enzyme inhibitor complex (O'Brien, 1976) and damaging the nervous system. These effects may result in metabolic disorders. Associated to cholinesterase activities, a study of other enzymes such as phosphatases and aminotransferases close to intermediary metabolite determination provides a wider view of metabolism. Interest in toxicological aspects has grown in recent years and research is now increasingly focused on mechanistic aspects of oxidative damage and cellular responses in biological system. The term ‘biomarker’ is generally used in a broad sense to include almost any measurement reflecting an interaction between a biological system and a potential hazard, which may be chemical, physical or biological (WHO, 1993). As biomarker stands for immediate responses, they are used as early warning signals of biological effects caused by environmental pollutants. The present work attempts to assess the toxicity of organophosphorus insecticide monocrotophos on the experimental organism selected for this study namely stinging catfish (Heteropneustesfossi/is) (Bloch), and to probe into the stress responses of the organism

Early Increase in Autoantibodies Against Human Oxidized Low-Density Lipoprotein in Hypertensive Patients After Blood Pressure Control

BACKGROUND Oxidized lipoproteins and antioxidized low-density lipoprotein (anti-oxLDL) antibodies (Abs) have been detected in plasma in response to blood pressure (BP) elevation, suggesting the participation of the adaptive immune system. Therefore, treatment of hypertension may act on the immune response by decreasing oxidation stimuli. However, this issue has not been addressed. Thus, we have here analyzed anti-oxLDL Abs in untreated (naive) hypertensive patients shortly after initiation of anti hypertensive therapeutic regimens. METHODS Titers of anti-oxLDL Abs were measured in subjects with recently diagnosed hypertension on stage 1 (n = 94), in primary prevention of coronary disease, with no other risk factors, and naive of anti hypertensive medication at entry. Subjects were randomly assigned to receive perindopril, hydrochlorothiazide (HCTZ), or indapamide (INDA) for 12 weeks, with additional perindopril if necessary to achieve BP control. Abs against copper-oxidized LDL were measured by enzyme-linked immunosorbent assay. RESULTS Twelve-week antihypertensive treatment reduced both office-based and 24-h ambulatory BP measurements (P < 0.0005). The decrease in BP was accompanied by reduction in thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) (P < 0.05), increase in anti-oxLDL Ab titers (P < 0.005), and improvement in flow-mediated dilation (FMD) (P < 0.0005), independently of treatment. Although BP was reduced, we observed favorable changes in anti-oxLDL titers and FMD. CONCLUSIONS We observed that anti-oxLDL Ab titers increase after antihypertensive therapy in primary prevention when achieving BP targets. Our results are in agreement with the concept that propensity to oxidation is increased by essential hypertension and anti-oxLDL Abs may be protective and potential biomarkers for the follow-up of hypertension treatment.

Effects of purified herbal extract of Saliva miltiorrhiza on ischemic rat myocardium after acute myocardial infarction

In the current study, we compared purified Salvia miltiorrhiza extract (PSME) with Angiotensin-converting enzyme inhibitor, Ramipril, in in vitro experiments and also in vivo using animal model of myocardial infarction. PSME was found to have a significantly higher trolox equivalent antioxidant capacity which indicated a great capacity for scavenging free radicals. PSME could also prevent pyrogallo red bleaching and DNA damage.

After 2 weeks treatment with PSME or Ramipril, survival rates of rats with experimental myocardial infarction were marginally increased (68.2% and 71.4%) compared with saline (61.5%). The ratios of infarct size to left ventricular size in both PSME-and Ramipril-treated rats were significantly less than that in the saline-treated group. Activity of cardiac antioxidant enzyme superoxide dismutase (SOD) was significant higher while level of Thiobarbituric acid-reactive substances (TBARs) was lower in the PSME treated group. Purified and standardized Chinese herb could provide an alternative regimen for the prevention of ischemic heart disease.

Changes in zinc ligation promote remodeling of the active site in the zinc hydrolase superfamily

The zinc hydrolase superfamily is a group of divergently related proteins that are predominantly enzymes with a zinc-based catalytic mechanism. The common structural scaffold of the superfamily consists of an eight-stranded β-sheet flanked by six α-helices. Previous analyses, while acknowledging the likely divergent origins of leucine aminopeptidase, carboxypeptidase A and the co-catalytic enzymes of the metallopeptidase H clan based on their structural scaffolds, have failed to find any homology between the active sites in leucine aminopeptidase and the metallopeptidase H clan enzymes. Here we show that these two groups of co-catalytic enzymes have overlapping dizinc centers where one of the two zinc atoms is conserved in each group. Carboxypeptidase A and leucine aminopeptidase, on the other hand, no longer share any homologous zinc-binding sites. At least three catalytic zinc-binding sites have existed in the structural scaffold over the period of history defined by available structures. Comparison of enzyme-inhibitor complexes show that major remodeling of the substrate-binding site has occurred in association with each change in zinc ligation in the binding site. These changes involve re-registration and re-orientation of the substrate. Some residues important to the catalytic mechanism are not conserved amongst members. We discuss how molecules acting in trans may have facilitated the mutation of catalytically important residues in the active site in this group.

Anti-hypertensive drugs have different effects on ventricular hypertrophy regression

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Myocardial fibrosis rather than hypertrophy induces diastolic dysfunction in renovascular hypertensive rats

The aim of the present study was to evaluate the-effect of interstitial fibrosis alone or associated with hypertrophy. on diastolic myocardial function in renovascular hypertensive rats. Myocardial function was evaluated in isolated papillary muscle from renovascular hypertensive Wistar rats (RHT, n = 14), renovascular hypertensive rats treated with the angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEI) ramipril, 20 mg.kg(-1).day(-1) (RHT RAM, n = 14), and age-matched unoperated and untreated Wistar rats (CONT, n = 12). The ACEI treatment for 3 weeks allowed the regression of myocyte mass and the maintenance of interstitial fibrosis. Myocardial passive stiffness was analyzed by the resting tension - length relationship. The myocardial fibrosis was evaluated by measuring myocardial hydroxyproline (Hyp) concentration and by histological studies of the myocardium stained with hematoxylin and eosin or picrosirius red. Left ventricular weight was significantly higher in RHT (0.97 +/- 0.12 g) compared with CONT (0.66 +/- 0.06 g) and RHT RAM (0.69 +/- 0.14 g). The Hyp levels were 2.9 +/- 0.4, 3.4 +/- 0.3, and 3.8 +/- 0.4 mu g/mg of dry tissue for the CONT, RHT, and RHT RAM, respectively. Perivascular and interstitial fibrosis were observed in RHT and RHT RAM groups. There were lymphomononuclear inflammatory exudate and edema around arteries, involving adjacent myocytes in the RHT group. There was an increased passive stiffness in RHT and RHT RAM groups compared with the CONT group. In conclusion, our results indicate that the Impaired diastolic function in the renovascular hypertensive rats is related to interstitial fibrosis rather than to myocardial hypertrophy.

Early rather than delayed administration of lisinopril protects the heart after myocardial infarction in rats

Background: ACE inhibitors have shown beneficial results in several studies after myocardial infarction (MI). However, these studies have shown conflicting results about the ideal starting time of the ACE inhibitors administration after MI and the importance of infarct size.Objectives: This study was designed to assess the long-term effects of lisinopril on mortality, cardiac function, and ventricular fibrosis after MI, in rats.Methods: Lisinopril (20 mg/kg/day) was given on day 1 or 21 days after coronary occlusion in small or large infarctions.Results: the mortality rate was reduced by 39% in early treatment and 30% in delayed treatment in comparison to the untreated rats. Early treatment reduced cardiac dysfunction in small MIs; however, delayed treatment did not. No statistical difference was observed among the groups for large MIs. No statistical difference was observed among the groups with large or small MIs on myocardial hydroxyproline concentration.Conclusions: Both early and delayed treatments with lisinopril increased survival. Treatment exerts no marked effects on fibrosis; early treatment has exerted beneficial influences on cardiac function whereas delayed treatment had no consistent effects. The protective effect of lisinopril is detectable only in small (< 40% of LV) MIs.