Upregulation of endothelin converting enzyme-1 in host liver during chronic cardiac allograft rejection

Endothelin regulates cytokine expression in vitro and in vivo. This study investigated the effects of chronic allograft rejection on hepatic endothelin-converting enzyme-1 (ECE-1) gene expression and endothelin-1 (ET-1) plasma clearance. Using the Lewis-F344 minor histocompatibility mismatch model of heterotopic cardiac transplantation, hepatic ECE-1 gene expression was measured by real-time polymerase chain reaction and host plasma clearance of ET-1 was measured 8 weeks after transplantation in the absence of immunosuppression. In animals undergoing allograft rejection, hepatic ECE-1 gene expression increased 2-fold (P < 0.05), whereas no effect of rejection on ET-1 clearance from plasma was observed. In summary, upregulation of ECE-1 gene expression occurs in the liver of the host during chronic allograft rejection. Because the liver represents both a key organ for cytokine production and for endothelin metabolism, increased hepatic ECE-1-mediated ET-1 synthesis may contribute to host responses and cytokine production during allograft rejection.

Preproendothelin-1 expression in human mesangial cells: evidence for a p38 mitogen-activated protein kinase/protein kinases- C-dependent mechanism

Endothelin-1 (ET-1) has been implicated in the pathogenesis of renal inflammation. This study investigated the mechanisms underlying the synergistic upregulation of preproET-1 gene expression in human mesangial cells after co-stimulation with thrombin and tumor necrosis factor alpha (TNFalpha). Whereas thrombin induced a moderate upregulation of preproET-1 mRNA, co-stimulation with TNFalpha resulted in a strong and protracted upregulation of this mRNA species. Thrombin+TNFalpha-induced upregulation of preproET-1 expression was found to require p38 mitogen-activated protein kinase and protein kinases C, whereas activation of extracellular signal-regulated kinase, c-Jun-N-terminal kinase, or intracellular Ca(2+) release were not required. Actinomycin D chase experiments suggested that enhanced stability of preproET-1 mRNA did not account for the increase in transcript levels. PreproET-1 promoter analysis demonstrated that the 5'-flanking region of preproET-1 encompassed positive regulatory elements engaged by thrombin. Negative modulation of thrombin-induced activation exerted by the distal 5' portion of preproET-1 promoter (-4.4 kbp to 204 bp) was overcome by co-stimulation with TNFalpha, providing a possible mechanism underlying the synergistic upregulation of preproET-1 expression by these two agonists. In conclusion, human mesangial cell expression of preproET-1 may be increased potently in the presence of two common proinflammatory mediators, thereby providing a potential mechanism for ET-1 production in inflammatory renal disease.

Evidence for two endothelin Et(A) receptor subtypes in rabbit arteriolar smooth muscle.

1. Effects of endothelin-1 (Et-1) were studied on membrane currents in choroidal arteriolar smooth muscle by using perforated patch-clamp recordings. 2. Et-1 (10 nM) activated oscillatory Ca(2+)-activated Cl(-)-currents (I(Cl(Ca))) which could not be reversed by washing out. 3. Currents through L-type Ca(2+) channels were resolved in a divalent free medium (I(Ca(L)Na)). Et-1 reduced I(Ca(L)Na) by 75 +/- 7% within 30 s and this effect faded over 5 min, when the depression remained constant. On washing out Et-1, I(Ca(L)Na) almost completely recovered within 10 s. 4. BQ123 (1 microM), a peptide Et(A) receptor blocker, prevented the activation of I(Cl(Ca)), but failed to inhibit I(Cl(Ca)) transients once they had been initiated. In contrast, BQ123 not only prevented but also reversed the inhibition of I(Ca(L)Na) by Et-1. BQ788 (1 microM), an Et(B) receptor antagonist, did not prevent the activation of I(Cl(Ca)) or the inhibition of I(Ca(L)Na) by Et-1. 5. ABT-627 (10 nM), a non-peptide Et(A) receptor antagonist also blocked the activation of I(Cl(Ca)). However, on I(Ca(L)Na), ABT-627 (10 nM) mimicked the action of Et-1 an effect blocked by BQ123 suggesting that ABT-627 acted as an agonist. 6. The data are consistent with choroidal arteriolar smooth muscle cells having two types of Et(A) receptor, one where BQ123 is an antagonist and ABT-627 an agonist, where ligands dissociate freely and this receptor is coupled to inhibition of L-type Ca(2+) channels. In the other, BQ123 and ABT-627 are both antagonists and with Et-1 the receptor converts to a high affinity state producing the classical irreversible activation I(Cl(Ca)).

Expression and function of endothelin and its receptors in vascular adventitial fibroblasts

Objective: The adventitia has been recognized to play important roles in vascular oxidative stress, remodelling and contraction. We recently demonstrated that adventitial fibroblasts are able to express endothelin-1 (ET-1) in response to angiotensin II (ANG II). However, the mechanisms by which ANG II induces ET-1 expression are unknown. It is also unclear whether the ET-1 receptors are expressed in the adventitia. We therefore examined the role of oxidative stress in the regulation of ET-1. We also investigated the expression of both the ETA and ETB receptors and the roles of these two types of receptors in collagen synthesis and ET-1 clearance in adventitial fibroblasts. Methods and Results: Adventitial fibroblasts were isolated and cultured from the thoracic mouse aorta. Cells were treated with ANG II (lOOnM), ET-1 (lOpM), NADPH oxidase inhibitor apocynin (lOOfiM), the superoxide anion scavenger tempol (lOOfiM), the ANG II receptor antagonists (100[aM), losartan (AT| receptor) and PD 1233 19 (AT2 receptor), the ET-1 receptor antagonists (lOOuM), BQ123 (ETA receptor) and BQ788 (ETB receptor), and the ETB receptor agonist (lOOnM) Sarafotoxin 6C. ET-1 peptide levels were determined by ELISA, while ETA ,ETB and collagen levels were determined by Western blot. ANG II increased ET-1 peptide levels in a time-dependent manner reaching significance when incubated for 24 hours. NAD(P)H oxidase inhibitor, apocynin, as well as the superoxide scanverger, tempol, significantly reduced ANG Il-induced ET-1 peptide levels while over-expression of SOD1 (endogenous antioxidant enzyme) significantly decreased ANG Il-induced collagen I expression, therefore implicating reactive oxygen species in the mediation of ET-1. ANG II increased ETA receptor protein as well as collagen in a similar fashion, reaching significance after 4, 6, and 24 hours treatment. ANG II induced collagen was reduced while in the presence of the ETA receptor antagonist suggesting the role of the ETa receptor in the regulation of the extracellular matrix. ANG II treatment also increased ETB receptor protein levels in a time-dependent manner. ANG II treatment in the presence of the ETB receptor antagonist significantly increased ET-1 peptide levels. On another hand, the ETB receptor agonist, Sarafotoxin 6C, significantly decreased ET-1 peptide levels. These data implicate the role of the ETb receptor in the clearance of the ET-1 peptide. Conclusion: ANG II-induced increases of ET-1 peptide appears to be mediated by reactive oxygen species derived from NAD(P)H oxidase. Both the ETA and ETB receptors are expressed in adventitial fibroblasts. The ETA receptor subtype mediates collagen I expression, while the ETB receptor may play a protective role through increasing the clearance of the ET- 1 peptide.

Modulation de l’expression du récepteur B1 des kinines par l’angiotensine II et l’endothéline-1 dans des cellules musculaires lisses vasculaires

Le stress oxydatif est impliqué dans l’expression du récepteur B1 des kinines (RB1) dans différents modèles de diabète et d'hypertension. Puisque l'angiotensine II (Ang II) et l'endothéline-1 (ET-1) sont des peptides prooxydants impliqués dans les maladies cardiovasculaires, leur contribution dans l'augmentation de l'expression du RB1 a été étudiée dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Le QRT-PCR et l’immunobuvardage de type Western ont été utilisés pour mesurer l’expression du RB1 dans des CMLV dérivées de la lignée A10 et de l’aorte de rats Sprague-Dawley. Cette étude montre que l’Ang II augmente l’expression du RB1 (ARNm et protéine) en fonction de la concentration et du temps (maximum 1 μM entre 3-6 h). Cette augmentation implique le récepteur AT1, la PI3K et le NF-κB, mais non le récepteur AT2 et ERK1/2. Aussi, le récepteur ETA de l’ET-1 est impliqué dans la réponse à l’Ang II à 6-8 h et non à 1-4 h. Par contre, l’ET-1 augmente l’expression du RB1 (maximum 2-4 h) via la stimulation des récepteurs ETA et ETB. L’augmentation du RB1 causée par l’Ang II et l’ET-1 est bloquée par les antioxydants (N-acétyl-cystéine et diphénylèneiodonium). Ces résultats suggèrent que l’Ang II induit le RB1 dans les CMLV par le récepteur AT1 dans la première phase, et par la libération d’ET-1 (majoritairement par ETA) dans la phase tardive, via le stress oxydatif et l’activation de la PI3K et du NF-κB. Ces résultats précisent le mécanisme impliqué dans la surexpression du RB1 ayant des effets néfastes dans le diabète et l'hypertension.

Étude de l’implication de MK2 dans la réponse vasculaire à l’endothéline-1

L’endothéline-1 (ET-1) est un puissant agent vasoconstricteur dont la production est dérégulée dans plusieurs maladies inflammatoires où l’expression des cyclooxygénases-1/2 (COX-1/2) est augmentée. Puisqu’il est connu que la voie p38 MAPK est impliquée dans la régulation de l’ET-1 au niveau de l’ARNm, nous avons étudié le rôle de l’un de ses substrats, la kinase MK2 dans la régulation post-transcriptionnelle de l’ET-1 et des COX. Pour ce faire, nous avons utilisé des souris MK2-déficientes (MK2-/-) ainsi que des contrôles (MK2+/+) issus de la même portée. Des paramètres de la fonction cardiaque ont été mesurés sous anesthésie à l’aide d’un cathéter Millar et la réactivité vasculaire de l’artère fémorale a été mesurée par myographe. L’expression de ET-1, COX-1 et COX-2 a été quantifiée dans la cellule endothéliale aortique (CE) par qPCR. En réponse à l’ET-1 (100 nM), l’expression de la préproET-1 dans les CE augmente en fonction du temps (p<0.05) : cette variation est accentuée chez les souris MK2-/-. Bien que la pression artérielle soit similaire entre les souris MK2+/+ et MK2-/-, l’inhibition de COX (indométacine, 1 μM) augmente (p<0.05) la contraction à l’ET-1 des vaisseaux isolés provenant de souris MK2+/+ mais pas des MK2-/-. Ces données suggèrent un rôle de MK2 dans la réponse vasculaire à l’ET-1 et possiblement dans la signalisation post-récepteur de l’ET-1 en général.

Therapeutic potential of endothelin receptor type A and bradykinin receptor B1 dual antagonism in osteoarthritis treatment

Nous avons préalablement démontré que l'endothéline-1 (ET-1), un peptide vasoconstricteur de 21 acides aminés, joue un rôle central dans le métabolisme des tissus articulaires et a des fonctions cataboliques sur le cartilage articulaire dans l'ostéoarthrose, en liant son récepteur de type A (ETA). Suite à la relâche du nonapeptide vasodilatateur bradykinine (BK), et l'augmentation d'expression du récepteur B1 des kinines (BKB1), ces médiateurs engendrent un cycle d'inflammation, une destruction du cartilage, et une douleur articulaire. Lors de cette étude, l'efficacité thérapeutique des antagonistes spécifiques du ETA et/ou BKB1 dans un modèle animal d'ostéoarthrose a été testée. Notre hypothèse est que l'antagonisme va diminuer la progression de la pathologie et de la douleur articulaire. L'ostéoarthrose a été induite chez des rats par rupture chirurgicale du ligament croisé antérieur. Les animaux ont été traités par injections intra articulaire hebdomadaires des antagonistes peptidiques spécifiques du ETA et/ou BKB1. La douleur articulaire a été évaluée par le test d'incapacitance statique durant les deux mois postopératoires ; la morphologie articulaire a été examinée post mortem par radiologie et histologie. On constate que le traitement a diminué la douleur et a préservé la morphologie articulaire ; la double inhibition a été plus efficace que la simple inhibition. En conclusion, l'antagonisme double d'ETA et BKB1 améliore la douleur chronique et prévient la dégradation articulaire dans l'ostéoarthrose, ce qui suggère que ces récepteurs peuvent être des cibles thérapeutiques potentiels pour le traitement de cette pathologie.

The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Modulation de l'expression de Sirt-1 induite par l'endothéline-1 dans les cellules musculaires lisses vasculaires

Au cours des maladies cardiovasculaires (MCV), il peut se produire divers problèmes de santé, telle que l’insuffisance cardiaque ou encore l’HTA. Ces phénomènes se caractérisent, entre autres, par une augmentation de synthèse d’endotheline-1 (ET-1), un neuropeptide synthétisé par les cellules endothéliales ayant un effet vasoconstricteur sur les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Ainsi, la surexpression de ce vasopeptide, mène à terme, au maintien de l’HTA aggravée des sujets, précédée ou concomitante à l’athérosclérose ou à la resténose, cliniquement illustrées par une prolifération et une migration anormale des CMLV de la media vers l’intima des vaisseaux sanguins. Parallèlement, il a été observé que la protéine sirtuine-1 (Sirt-1), membre de la famille des protéines histones déacétylases (HDAC), présente des propriétés anti-athérosclérotiques par sa capacité d’atténuer la prolifération et la migration des CMLV. Des travaux récents ont aussi montré qu’au cours de l’HTA la protéine Sirt-1 est faiblement exprimée dans les CMLV. Son implication dans le développement des pathologies vasculaires semble apparente, mais des études demeurent nécessaires pour décrire son rôle exact dans la pathogenèse des MCV. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’observer la variation d’expression de Sirt-1 dans les CMLV, isolées de l’aorte ascendante de rat, en réponse à l’ET-1. On a remarqué qu’une heure de stimulation des CMLV avec l’ET-1 induit une diminution de l’expression de Sirt-1 via l’activation des récepteurs ETA. Ces résultats suggèrent que la capacité d’ET-1 à atténuer l’expression de Sirt-1 serait un éventuel mécanisme d’action avec des effets favorisant les MCV.

Monophosphothreonyl extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2) are formed endogenously in intact cardiac myocytes and are enzymically active

ERK1 and ERK2 (ERK1/2) are central to the regulation of cell division, growth and survival. They are activated by phosphorylation of the Thr- and the Tyr- residues in their Thr-Glu-Tyr activation loops. The dogma is that dually-phosphorylated ERK1/2 constitute the principal activities in intact cells. We previously showed that, in neonatal rat cardiac myocytes, endothelin-1 and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) powerfully and rapidly (maximal at ~ 5 min) activate ERK1/2. Here, we show that dually-phosphorylated ERK1/2 rapidly (< 2 min) appear in the nucleus following stimulation with endothelin-1. We characterized the active ERK1/2 species in myocytes exposed to endothelin-1 or PMA using MonoQ FPLC. Unexpectedly, two peaks of ERK1 and two peaks of ERK2 activity were resolved using in vitro kinase assays. One of each of these represented the dually-phosphorylated species. The other two represented activities for ERK1 or ERK2 which were phosphorylated solely on the Thr- residue. Monophosphothreonyl ERK1/2 represented maximally ~ 30% of total ERK1/2 activity after stimulation with endothelin-1 or PMA, and their kcat values were estimated to be minimally ~ 30% of the dually-phosphorylated species. Appearance of monophosphothreonyl ERK1/2 was rapid but delayed in comparison with dually-phosphorylated ERK1/2. Of 10 agonists studied, endothelin-1 and PMA were most effective in terms of ERK1/2 activation and in stimulating the appearance of monophosphothreonyl and dually-phosphorylated ERK1/2. Thus, enzymically active monophosphothreonyl ERK1/2 are formed endogenously following activation of the ERK1/2 cascade and we suggest that monophosphothreonyl ERK1/2 arise by protein tyrosine phosphatase-mediated dephosphorylation of dually-phosphorylated ERK1/2.

Signaling through the extracellular signal-regulated kinase 1/2 cascade in cardiac myocytes.

The extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) are particularly implicated in the growth response of cardiac myocytes. In these cells, the ERK1/2 pathway is potently activated by Gq protein-coupled receptor agonists (such as endothelin-1 or alpha-adrenergic agonists), which activate protein kinase C isoforms. Here, we review the mechanisms associated with the activation of the ERK1/2 pathway by these agonists with particular emphasis on signal integration into the pathway. Signaling to the nucleus and the regulation of transcription factor activity associated with ERK1/2 activation in cardiac myocytes are also discussed.

Melanopsin and Clock Genes: Regulation by Light and Endothelin in the Zebrafish ZEM-2S Cell Line

It is well known that clocks are present in brain regions other than the suprachiasmatic nucleus and in many peripheral tissues. In the teleost, Danio rerio, peripheral oscillators can be directly synchronized by light. Danio rerio ZEM-2S embryonic cells respond to light with differential growth: cells kept in constant light exhibited a strong inhibition of proliferation, whereas in cells kept in light:dark (LD) cycles (14L:10D and 10L:14D) or in constant darkness (DD), the doubling times were not statistically different. We demonstrated by RT-PCR followed by PCR that ZEM-2S cells express two melanopsins, Opn4x and Opn4m, and the six Cry genes. The presence of the protein OPN4x was demonstrated by immunocytochemistry. The pattern of temporal expression of the genes Opn4x, Per1, Cry1b, and Clock was studied in ZEM-2S cells kept for five days in 12L:12D or DD. In 12L:12D, the clock genes Per 1 and Cry1b exhibited robust circadian expression, while Opn4x and Clock expression seemed to vary in an ultradian pattern. Both Per1 and Cry1b genes had higher expression during the L phase; Clock gene had an increase in expression coincident with the D phase, and during the subjective night. In DD, the temporal variation of Per1 and Cry1b genes was greatly attenuated but not extinguished, and the higher expressions were shifted to the transition times between subjective day and night, demonstrating that Per and Cry1b were synchronized by the LD cycle. Clock and Opn4x kept the ultradian oscillation, but the rhythm was not statistically significant. As endothelins (ET) have been reported to be a potent stimulator of Per genes in rodents, we investigated the effect of endothelin on ZEM-2S cells, which express ETA receptors. Cells were kept in 12D:12L for five days, and then treated with 10-11 to 10-8M ET-1 for 24h. ET-1 exhibited a biphasic effect on Opn4x expression. At 10-11M, the hormone exerted a highly significant stimulation of Opn4x expression during the L phase and introduced a circadian oscillatory pattern. At 10-10M, a significant increase was seen at ZT21 and ZT0 (i.e., at the end of the D phase and beginning of the L phase), whereas 10-9 and 10-8M ET-1 inhibited the expression of Opn4x at most ZTs. Clock expression was unaffected by 10-8M ET-1; however, in the presence of lower concentrations, the expression was enhanced at some ZTs, strengthening the ultradian oscillation. ET-1 at 10-11 and 10-10M had no effect on Per1 circadian expression; however, 10-9 and 10-8M ET-1 reduced the amplitude of Per1 expression in the beginning of the L phase. ET-1 effects were less evident on Cry 1b. For both genes, the reduction in expression was not sufficient to abolish the circadian oscillatory pattern. Based on these results and data in the literature, a link between ET-1 stimulation of ETA receptors may be established by E4BP4 binding to the promoters and consequent inhibition of gene expression.

O-GlcNAcylation contributes to the vascular effects of ET-1 via activation of the RhoA/Rho-kinase pathway

Aims Glycosylation with beta-N-acetylglucosamine (O-GlcNAcylation) is one of the most complex post-translational modifications. The cycling of O-GlcNAc is controlled by two enzymes: UDP-NAc transferase (OGT) and O-GlcNAcase (OGA). We recently reported that endothelin-1 (ET-1) augments vascular levels of O-GlcNAcylated proteins. Here we tested the hypothesis that O-GlcNAcylation contributes to the vascular effects of ET-1 via activation of the RhoA/Rho-kinase pathway. Methods and results Incubation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) with ET-1 (0.1 mu M) produces a time-dependent increase in O-GlcNAc levels. ET-1-induced O-GlcNAcylation is not observed when VSMCs are previously transfected with OGT siRNA, treated with ST045849 (OGT inhibitor) or atrasentan (ET(A) antagonist). ET-1 as well as PugNAc (OGA inhibitor) augmented contractions to phenylephrine in endothelium-denuded rat aortas, an effect that was abolished by the Rho kinase inhibitor Y-27632. Incubation of VSMCs with ET-1 increased expression of the phosphorylated forms of myosin phosphatase target subunit 1 (MYPT-1), protein kinase C-potentiated protein phosphatase 1 inhibitor protein (protein kinase C-potentiated phosphatase inhibitor-17), and myosin light chain (MLC) and RhoA expression and activity, and this effect was abolished by both OGT siRNA transfection or OGT inhibition and atrasentan. ET-1 also augmented expression of PDZ-Rho GEF (guanine nucleotide exchange factor) and p115-Rho GEF in VSMCs and this was prevented by OGT siRNA, ST045849, and atrasentan. Conclusion We suggest that ET-1 augments O-GlcNAcylation and this modification contributes to increased vascular contractile responses via activation of the RhoA/Rho-kinase pathway.

Extracellular Signal-Regulated Kinase 1/2 Activation, via Downregulation of Mitogen-Activated Protein Kinase Phosphatase 1, Mediates Sex Differences in Desoxycorticosterone Acetate-Salt Hypertension Vascular Reactivity

Extracellular signal-regulated kinase (ERK) 1/2 has been reported to play a role in vascular dysfunction associated with mineralocorticoid hypertension. We hypothesized that, compared with female rats, an upregulation of ERK1/2 signaling in the vasculature of male rats contributes to augmented contractile responses in mineralocorticoid hypertension. Uninephrectomized male and female Sprague-Dawley rats received desoxycorticosterone acetate (DOCA) pellets (200 mg per animal) and saline to drink for 3 weeks. Control uninephrectomized rats received tap water to drink. Blood pressure, measured by telemetry, was significantly higher in male DOCA rats (191 +/- 3 mm Hg) compared with female DOCA rats (172 +/- 7 mm Hg; n=5). DOCA treatment resulted in augmented contractile responses to phenylephrine in aorta (22 +/- 3 mN; n=6) and small mesenteric arteries (13 +/- 2 mN; n=6) from male DOCA rats versus uninephrectomized male rats (16 +/- 3 and 10 +/- 2 mN, respectively; P<0.05) and female DOCA rats (15 +/- 1 and 11 +/- 1 mN, respectively). ERK1/2 inhibition with PD-98059 (10 mu mol/L) abrogated increased contraction to phenylephrine in aorta (14 +/- 2 mN) and small mesenteric arteries (10 +/- 2 mN) from male DOCA rats, without any effects in arteries from male uninephrectomized or female animals. Compared with the other groups, phosphorylated ERK1/2 levels were increased in the aorta from male DOCA rats, whereas mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 expression was decreased. Interleukin-10 plasma levels, which positively regulate mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 activity, were reduced in male DOCA-salt rats. We speculate that augmented vascular reactivity in male hypertensive rats is mediated via activation of the ERK1/2 pathway. In addition, mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 and interleukin 10 play regulatory roles in this process. (Hypertension. 2010; 55: 172-179.)

Contribuição da Endotelina-1 para o tônus coronariano de seres humanos: experimentos com o antagonista dos receptores ET-A

Introdução. A endotelina-1, o mais potente vasoconstritor endógeno, atua através de dois receptores de afinidades distintas, conhecidos como ETA e ETB. Os receptores ETA estão localizados predominantemente na musculatura lisa vascular e são os principais mediadores do efeito vasoconstritor da endotelina-1. Diversos estudos demonstraram que a endotelina-1 exerce um papel importante na manutenção do tônus arterial basal. Entretanto, a contribuição da endotelina-1 para o tônus coronariano basal em seres humanos, especialmente em coronárias com lesões ateroscleróticas, permanece alvo de interesse. Objetivos. Os objetivos deste estudo foram avaliar a contribuição da endotelina-1 no tônus coronariano epicárdico e na microcirculação em coronárias livres de lesões obstrutivas e em coronárias com lesões ateroscleróticas e comparar o método da contagem TIMI com o Doppler intracoronário na detecção de alterações do fluxo sangüíneo em resposta à adenosina. Métodos. Um total de 16 pacientes, sendo oito destes no grupo com coronárias livres de lesões obstrutivas e oito pacientes com lesões coronarianas obstrutivas, foram incluídos neste estudo. Todos pacientes receberam a infusão seletiva intracoronária de BQ-123, um inibidor específico dos receptores ETA da endotelina-1, durante 60 minutos. Adenosina e nitroglicerina foram administradas em bolus no tronco da coronária esquerda. O efeito do BQ-123 no diâmetro coronário epicárdico foi avaliado por angiografia quantitativa realizada a cada 15 minutos ao longo da infusão da droga. O efeito na microcirculação coronária foi avaliado por variações no fluxo sangüíneo medido por guia-Doppler e pelo método da contagem TIMI. Resultados. A infusão de BQ-123 resultou em aumento de 7% do diâmetro coronário e de 19% no fluxo sangüíneo volumétrico em pacientes com artérias livres de lesões obstrutivas (P < 0,001 para comparação com basal). O aumento do calibre do vaso ocorreu de forma progressiva e uniforme ao longo do vaso. Os pacientes com lesão aterosclerótica apresentaram um aumento de 16% (P < 0,001 para comparação com artérias livres de lesões obstrutivas) no diâmetro coronário e 28% no local da estenose. A velocidade do fluxo sangüíneo em coronárias livres de lesões obstrutivas não se alterou significativamente tanto na medida por Doppler como pelo método de contagem TIMI. Houve uma correlação de 0,67 (P < 0,05) entre o método da contagem TIMI e o Doppler para detecção de alterações na velocidade do fluxo sangüíneo em resposta à adenosina. Conclusões. A infusão seletiva intracoronária do inibidor específico dos receptores ETA da endotelina-1 em seres humanos pode ser feita de maneira segura. A endotelina-1 exerce um papel importante na manutenção do tônus coronariano basal em artérias livres de lesões obstrutivas, sendo responsável pela quase totalidade do tônus constritor aumentado presente em coronárias com lesões ateroscleróticas. O método da contagem TIMI apresenta uma boa correlação com o Doppler para medida do fluxo sangüíneo em condições de hiperêmia.