Le rôle du lactate et du N-acétylcystéine intra-tympanique dans la prévention de l’ototoxicité secondaire au cisplatin

Objectifs Aucun agent n’a été approuvé pour prévenir l’ototoxicité secondaire au cisplatin. Nos objectifs consistaient à évaluer la protection auditive offerte par le lactate et le N-acétylcystéine (NAC) intra-tympaniques après injection de cisplatin, ainsi que l’absorption systémique du NAC intra-tympanique. Méthodes Seize cochons d’inde formaient 2 groupes ayant reçu une solution de lactate et de NAC à 20% dans l’oreille testée. L’oreille contro-latérale a reçu une solution saline contrôle. Après 30 minutes, une injection intrapéritonéale de 3 mg/kg de cisplatin a été effectuée et répétée une fois par semaine jusqu’à une dose finale de 24 mg/kg. Les potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC) ont été mesurés avant les injections, après 9 mg/kg et 24 mg/kg de cisplatin. Les cochlées ont été analysées au microscope électronique à balayage. La diffusion systémique du NAC a été évaluée par chromatographie en phase liquide. Résultats Pour les oreilles contrôles, les seuils auditifs des PEATC ont augmenté uniformément sur toutes les fréquences (28,4 dB en moyenne). Le groupe lactate montrait une augmentation moins importante (17,0 dB). Les basses fréquences étaient nettement moins affectées. Le groupe NAC a subi une augmentation des seuils de 89 dB. La microscopie électronique a démontré une préservation partielle des cellules ciliées externes des cochlées traitées au lactate et une destruction complète de celles traitées au NAC. La chromatographie n’a démontré aucune diffusion de NAC. Conclusions Le lactate offre une protection partielle significative contre l’ototoxicité induite par le cisplatin. Les injections de NAC n’offrent pas de protection lorsque administrées en concentrations élevée. Le NAC intra-tympanique ne se diffuse pas systémiquement.

Effet de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin

Effet positif de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin A. A. HORN, M-C AUBIN, YF SHI, J-C TARDIF, M. CARRIER , L. P. PERRAULT INSTITUT DE CARDIOLOGIE DE MONTRÉAL, MONTRÉAL, CANADA, Objectif : Il a été démontré dans le laboratoire que dans notre modèle d’hypertrophie ventriculaire gauche, la dysfonction endothéliale est secondaire à une diminution de la biodisponibilité du NO, celle-ci étant causée par une augmentation du stress oxydant tel que démontré par Malo et al. (2003) et Aubin et al. (2006). Le but de la présente étude est d’étudier l’effet d’un traitement chronique de la N-acétylcystéine (NAC) (un antioxydant) sur la dysfonction endothéliale associée à une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Méthodologie: L’HVG a été induite par cerclage aortique (CA) chez vingt-et-un porcelets âgés de deux mois qui furent divisés aléatoirement en quatre groupes expérimentaux. Le groupe témoin (groupe 1) a été soumis à une thoracotomie antérolatérale gauche sans cerclage aortique (n=3). Le groupe 2 a été soumis à un cerclage aortique pour une période de 60 jours (n=6). Le groupe 3 a subi un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine de 1000 mg/jour per os pendant 60 jours commençant le jour de la chirurgie (n=6). Le groupe 4 a été soumis à un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine : 1000 mg/par jour pendant 30 jours commençant le jour 30 (post-chirurgie) (n=6). L’hypertrophie fut évaluée par échocardiographie. La réactivité vasculaire fut étudiée à l’aide de chambres d’organes par la construction des courbes concentration-réponse à la sérotonine (5-HT: relaxations induites par les récepteurs 5-HT1D, couplés aux protéines Gi) et à la bradykinine (BK: relaxations induites par les récepteurs B2, couplés aux protéines Gq). Les quantités de nitrites/nitrates et la production basale de GMPc ont été mesurées pour évaluer la fonction endothéliale. Le stress oxydant a été étudié en quantifiant les concentrations plasmatiques d’hydroperoxydes lipidiques et de glutathion réduit, ainsi que l’activité plasmatique des enzymes antioxydantes peroxydase du glutathion et dismutase du superoxyde. Résultats: Le rapport masse ventricule gauche/masse corporelle était significativement plus élevé pour le groupe 2 comparativement au groupe 1 (p<0,05) confirmant la présence d’une HVG. Le développement de l’HVG dans le groupe 3 a pu être prévenu par la NAC et sa progression fut atténuée dans le groupe 4 (p<0,05 versus groupe 2). La présence de la dysfonction endothéliale a été confirmée chez le groupe 2, tel qu’illustré par une diminution significative des relaxations maximales à la 5-HT et à la BK comparativement au groupe témoin. Le traitement à la NAC a significativement potentialisé les relaxations maximales (p<0,05) induites par la sérotonine et par la bradykinine, chez les deux groupes traités. Cette amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium peut être la conséquence d’une augmentation significative (p<0,05) de la biodisponibilité du monoxyde d’azote pour les cellules musculaires lisses, tel que suggéré par l’augmentation du ratio nitrites/nitrates et de la production basale de GMPc chez les groupes 3 et 4 comparativement au groupe 2. Cette augmentation du facteur relaxant peut résulter d’une augmentation de sa production par les cellules endothéliales ou d’une diminution de sa neutralisation par les espèces réactives oxygénées. De fait, les concentrations d’hydroperoxydes lipidiques étaient significativement inférieures (p<0,05) et associées à une augmentation des concentrations de l’antioxydant glutathion réduit et de l’activité de la peroxydase du glutathion chez les deux groupes traités par rapport au groupe 2. Conclusion: Le traitement à la NAC prévient le développement de la dysfonction endothéliale coronaire ainsi que l’HVG qui lui est associée.

Stress oxydatif cérébrovasculaire et rupture de la barrière hémato-encéphalique dans le syndrome de Wernicke-Korsakoff expérimental

Le syndrome de Wernicke-Korsakoff (SWK) est un désordre neuropsychiatrique causé par la déficience en thiamine (DT). Dans la DT expérimentale comme dans le SWK, on observe une mort neuronale et des hémorragies dans certaines régions précises du diencéphale et du tronc cérébral. Les lésions diencéphaliques du SWK sont particulièrement sévères et entraînent souvent des séquelles amnésiques permanentes. Le lien entre la dysfonction métabolique induite par la DT et la mort neuronale n’est pas connu. Des rapports précédents ont démontré que la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) était altérée et ce, précédant l’apparition du dommage neuronal, suggérant un rôle critique de la dysfonction vasculaire. Les jonctions serrées (JS) interendothéliales, la base anatomique de la BHE, constituent un réseau moléculaire incluant l’occludin et les zonula occludens (ZOs). Cette thèse démontre une perte d’expression et une altération de la morphologie de ces protéines en relation avec la dysfonction de la BHE dans le thalamus de souris déficientes en thiamine, fournissant une explication pour la présence d’hémorragies. Le stress oxydatif peut entraîner des dommages directs aux protéines des JS et interférer avec leurs mécanismes de régulation. De plus, l’oxyde nitrique (NO) peut induire la métalloprotéinase matricielle-9 (MMP-9) impliquée dans la dégradation de ces protéines. L’endothélium vasculaire cérébral (EVC) semble être une source importante de NO dans la DT, l’expression de l’oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS) étant sélectivement induite dans les régions vulnérables. Le NO peut réagir avec les espèces réactives oxygénées et former du peroxynitrite, entraînant un stress oxydatif/nitrosatif endothélial. Les résultats présentés démontrent que la délétion du gène de eNOS prévient le stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, l’extravasation des immunoglobulins G (IgGs) et l’altération de l’occludin et des ZOs dans le thalamus de souris déficientes en thiamine. De plus, cette délétion prévient l’induction de l’expression de MMP-9 dans l’EVC. Des résultats similaires ont été obtenus avec l’antioxydant N-acétylcystéine (NAC). Les mécanismes précis par lesquels les espèces réactives altèrent les protéines des JS sont inconnus. Caveolin-1, une composante majeure du caveolæ de l’EVC, est impliquée dans la régulation de l’expression des protéines des JS, et celle-ci est modulée par le stress oxydatif/nitrosatif; l’altération de l’expression de caveolin-1 a été récemment associée à la rupture de la BHE. Les résultats présentés démontrent que l’expression de caveolin-1 est sélectivement altérée dans l’EVC du thalamus de souris déficientes en thiamine, coïcidant avec la rupture de la BHE, et démontrent que la normalisation de l’expression de caveolin-1 par le NAC est associée avec l’atténuation du dommage à la BHE. Pris ensemble, ces résultats démontrent un rôle central du stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, particulièrement celui provenant de eNOS, dans l’altération des JS de la BHE via des dommages directs et via l’induction de MMP-9 et de caveolin-1. Cette rupture de la BHE contribue par conséquent à la mort neuronale dans le thalamus, puisque la prévention des altérations cérébrovasculaires par la délétion du gène de eNOS et le NAC atténue significativement la mort neuronale. L’administration précoce d’antioxydants en combinaison avec la thiamine devrait donc être une considération importante pour le traitement du SWK.

Impact du bicarbonate de sodium sur la prévention de la néphropathie induite par le produit de contraste en chirurgie endovasculaire pour anévrysme de l’aorte

Introduction: L’approche endovasculaire pour la réparation d’anévrysmes aortiques s’associe à une utilisation importante de produit de contraste, qui peut causer une néphropathie induite par le produit de contraste (NIC) en postopératoire. L’hydratation intraveineuse peut réduire l’incidence de NIC, mais quel produit utiliser reste incertain. Nous avons évalué le bicarbonate de sodium, comparé au NaCl 0,9%, pour réduire l’incidence de NIC. Méthode: Nous avons mené une étude prospective, randomisée et contrôlée à double insu chez 34 patients subissant une chirurgie endovasculaire pour anévrysme aortique. Les patients des deux groupes (17 patients par groupe) ont reçu du bicarbonate de sodium ou du NaCl 0,9% à raison de 3 mL/kg/h pour une heure avant l’intervention puis 1 mL/kg/h jusqu’à 6 h après la fin de la chirurgie. Tous les patients ont reçu du N-acétylcystéine. L’objectif principal était l’incidence de NIC, définie comme une élévation de plus de 25% de la créatinine sérique 48 h suivant l’exposition au produit de contraste. Des biomarqueurs précoces de lésion rénale ont été mesurés. Résultats: Une NIC s’est développée chez 1 patient (5,88%) appartenant au groupe bicarbonate, comparé à aucun patient (0%) dans le groupe NaCl 0,9% (P = 0,31). Les biomarqueurs de lésion rénale étaient significativement augmentés dans les deux groupes après l’exposition au produit de contraste. Conclusions: Nous avons démontré un faible taux d’insuffisance rénale suivant une chirurgie endovasculaire aortique, que l’hydratation soit effectuée avec du bicarbonate ou du NaCl 0,9%, malgré une élévation des biomarqueurs de lésion rénale.

Angiopoietin like-2: a pro-inflammatory and pro-oxidative protein that contributes to endothelial dysfunction

Le vieillissement vasculaire est caractérisé par une dysfonction de l’endothélium. De nombreux facteurs de risque cardiovasculaire tels que l’obésité et l’hypertension prédisposent l’endothélium à un stress oxydant élevé aboutissant à une dysfonction endothéliale, celle-ci étant communément accompagnée d’une diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote. Bien que la fonction endothéliale soit un déterminant majeur de la prédiction du risque cardiovasculaire des patients, son évaluation individuelle reste très limitée. En conséquence, il existe un intérêt scientifique grandissant pour la recherche de meilleurs biomarqueurs. L’Angiopoiétine like-2 (angptl2), une protéine identifiée récemment, joue un rôle pro-inflammatoire et pro-oxydant dans plusieurs désordres causés par une inflammation chronique allant de l’obésité à l’athérosclérose. L’inflammation et un stress oxydant accru ont été établis comme des mécanismes sous-jacents à l’apparition d’une dysfonction endothéliale, c’est pourquoi ce travail met l’accent sur le rôle de l’angptl2 dans la dysfonction endothéliale. Plus précisément, ce travail vise à: 1) déterminer les effets aigus de l’angptl2 sur la fonction endothéliale, 2) caractériser la fonction endothéliale et la contribution des différents facteurs relaxants dérivés de l'endothélium (EDRF) dans plusieurs lits vasculaires, et ce, dans un modèle de souris réprimant l’expression de l’angptl2 (knock-down, KD), et 3) examiner si l'absence d'expression angptl2 protège contre la dysfonction endothéliale induite par un régime riche en graisses (HFD) ou par perfusion d'angiotensine II (angII) chez la souris. Dans la première étude, l’incubation aigue avec de l’angptl2 recombinante induit une dysfonction endothéliale dans les artères fémorales isolées de souris de type sauvage (WT), probablement en raison d’une production accrue d'espèces réactives oxygénées. Les artères fémorales de souris angptl2 KD présentent une meilleure fonction endothéliale en comparaison aux souris WT, vraisemblablement par une plus grande contribution de la prostacycline dans la vasodilatation. Après 3 mois d’une diète HFD, les principaux EDRF respectifs des artères fémorales et mésentériques sont conservés uniquement dans les souris angptl2 KD. Cette préservation est associée à un meilleur profil métabolique, une moindre accumulation de triglycérides dans le foie et des adipocytes de plus petite taille. De plus, l’expression de gènes inflammatoires dans ces tissus adipeux n’est augmentée que chez les souris WT. Dans la seconde étude, l’absence d’angptl2 résulte en une production accrue de monoxyde d’azote dans les artères cérébrales isolées par rapport à celles des souris WT. La perfusion chronique d’angII provoque, seulement chez les souris WT, une dysfonction endothéliale cérébrale probablement par le biais d’une augmentation de la production d’espèces réactives oxygénées, probablement dérivé des NADPH oxydase 1 et 2, ainsi que l'augmentation des facteurs constricteurs dérivés de l’endothélium issus de la cyclo-oxygénase. En revanche, l’apocynine réduit la dilatation cérébrale chez les souris KD traitées à l’angII, ce qui suggère le recrutement potentiel d’une voie de signalisation compensatoire impliquant les NADPH oxydases et qui aurait un effet vaso-dilatateur. Ces études suggèrent fortement que l’angptl2 peut avoir un impact direct sur la fonction endothéliale par ses propriétés pro-inflammatoire et pro-oxydante. Dans une optique d’application à la pratique clinique, les niveaux sanguins d’angptl2 pourraient être un bon indicateur de la fonction endothéliale.

Mécanismes moléculaires de l’hypertrophie vasculaire dans le modèle animal d’hypertension essentielle (SHR)

La voie de signalisation des phosphoinositides joue un rôle clé dans la régulation du tonus vasculaire. Plusieurs études rapportent une production endogène de l’angiotensin II (Ang II) et de l’endothéline-1 (ET-1) par les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) de rats spontanément hypertendus (spontaneously hypertensive rats : SHR). De plus, l’Ang II exogène induit son effet prohypertrophique sur les CMLVs selon un mécanisme dépendant de la protéine Gqα et de la PKCẟ. Cependant, le rôle de l’axe Gqα/PLCβ/PKCẟ dans l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal de l’hypertension artérielle n’est pas encore étudié. L’objectif principal de cette thèse est d’examiner le rôle de l’axe Gqα/PLCβ1 dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs provenant d’un modèle animal d’hypertension artérielle essentielle (spontaneously hypertensive rats : SHR). Nos premiers résultats indiquent que contrairement aux CMLVs de SHR âgés de 12 semaines (absence d’hypertrophie cardiaque), les CMLVs de SHR âgés de 16 semaines (présence d’hypertrophie cardiaque) présentent une surexpression protéique endogène de Gqα et de PLCβ1 par rapport aux CMLVs de rats WKY appariés pour l’âge. L’inhibition du taux d’expression protéique de Gqα et de PLCβ1 par des siRNAs spécifiques diminue significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. De plus, la surexpression endogène des Gqα et PLCβ1, l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR de 16 semaines ont été atténués significativement par des antagonistes des récepteurs AT1 (losartan) et ETA (BQ123), mais pas par l’antagoniste du récepteur ETB (BQ788). L’inhibition pharmacologique des MAPKs par PD98059 diminue significativement la surexpression endogène de Gqα/PLCβ1 et le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. D’un côté, l’inhibition du stress oxydatif (par DPI, inhibiteur de la NAD(P)H oxidase, et NAC , molécule anti-oxydante), de la molécule c-Src (PP2) et des récepteurs de facteurs de croissance (AG1024 (inhibiteur de l’IGF1-R), AG1478 (inhibiteur de l’EGFR) et AG1295 (inhibiteur du PDGFR)) a permis d’atténuer significativement la surexpression endogène élevée de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. D’un autre côté, DPI, NAC et PP2 atténuent significativement l’hyperphosphorylation de la molécule c-Src, des RTKs (récepteurs à activité tyrosine kinase) et de la molécule ERK1/2. Dans une autre étude, nous avons aussi démontré que la PKCẟ montre une hyperphosphorylation en Tyr311 dans les CMLVs de SHR comparées aux CMLVs de WKY. La rottlerin, utilisée comme inhibiteur spécifique de la PKCẟ, inhibe significativement cette hyperphosphorylation en Tyr311 dépendamment de la concentration. L’inhibition de l’activité de la PKCẟ par la rottlerin a été aussi associée à une atténuation significative de la surexpression protéique endogène de Gqα/PLCβ1 et l’hypertrophie des CMLVs de SHR. De plus, l’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, en amont du stress oxydatif, a permis d’inhiber significativement l’activité de la NADPH, le taux de production élevée de l’ion superoxyde ainsi que l’hyperphosphorylation de la molécule ERK1/2, de la molécule c-Src et des RTKs. À notre surprise, nous avons aussi remarqué une surexpression protéique de l’EGFR et de l’IGF-1R dans les CMLVs de SHR à l’âge de 16 semaines. L’inhibition pharmacologique de l’activité de la PKCẟ, de la molécule c-Src et du stress oxydatif a permis d’inhiber significativement la surexpression protéique endogène de ces RTKs. De plus, l’inhibition de l’expression protéique de l’EGFR et de la molécule c-Src par des siRNA spécifiques atténue significativement le taux d’expression protéique élevé de Gqα et de PLCβ1 ainsi que le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR. Des siRNAs spécifiques à la PKCẟ ont permis d’atténuer significativement le taux de synthèse protéique élevé dans les CMLVs de SHR et confirment le rôle important de la PKCẟ dans les mécanismes moléculaires de l’hypertrophie des CMLVs selon une voie dépendante du stress oxydatif. En conclusion, ces résultats suggèrent un rôle important de l’activation endogène de l’axe Gqα-PLCβ-PKCẟ dans le processus d’hypertrophie vasculaire selon un mécanisme impliquant une activation endogène des récepteurs AT1/ETa, de la molécule c-Src, du stress oxidatif, des RTKs et des MAPKs.

Eficacia de la n-acetilcisteína en nefropatía inducida por contraste en pacientes con alteración renal previa: meta-análisis. (METACIAKI)

INTRODUCCIÓN: Se define lesión renal aguda inducida por contraste (CIAKI), al deterioro de la función renal en las 48 horas posteriores a la administración de radiofármacos. Para prevenir este evento se han estudiado diversas intervenciones clínicas, como la administración de N-Acetilcisteina (NAC), previa al procedimiento diagnóstico. Meta-análisis anteriores comparan diferentes intervenciones clínicas para prevenir CIAKI sin resultados concluyentes. El presente meta-análisis analiza la evidencia de la eficacia la administración de NAC previa al procedimiento diagnóstico para prevenir CIAKI en pacientes con nefropatía previa. METODOLOGÍA: Se analizaron por 3 revisores independientes estudios ECCA, en población con nefropatía, en inglés, español, portugués, italiano, alemán y francés tanto publicados como de literatura gris, en donde se comparara NAC versus hidratación o placebo. RESULTADOS: Los estudios encontrados fueron publicados entre el año 2000 y 2010. Se analizaron 37 reportes con 6.022 pacientes. La correlación intraclase para tres observadores fue kappa r=0.97 [IC95% 0.93-0.99]). Los pacientes con nefropatía a quienes se les administró NAC previo al procedimiento tuvieron un 34% menos de probabilidad de hacer falla renal aguda, con OR ajustado por sesgo de publicación de 0.66 [IC95% 0.50-0.88] con un p de 0.002. Al realizar análisis de sensibilidad por la escala de Jadad, se encuentra que los resultados en los estudios con baja calidad no son significativos (p=0.202). CONCLUSION: Los resultados soportan la asociación entre el tratamiento preventivo con N-Acetilcisteina y una menor frecuencia de lesión renal aguda inducida por medio de contraste en pacientes nefrópatas.

Adverse gastrointestinal effects of arginine and related amino acids

Oral supplements of arginine and citrulline increase local nitric oxide (NO production in the small intestine and this may be harmful under certain circumstances. Gastrointestinal toxicity was therefore reviewed with respect to the intestinal physiology of arginine, citrulline, ornithine, and cystine (which shares the same transporter) and the many clinical trials of supplements of the dibasic amino acids or N-acetylcysteine (NAC. The human intestinal dibasic amino acid transport system has high affinity and low capacity. L-Arginine (but not lysine, ornithine, or D-arginine) induces water and electrolyte secretion that is mediated by NO, which acts as an absorbagogue at low levels and as a secretagogue at high levels. The action of many laxatives is NO mediated and there are reports of diarrhea following oral administration of arginine or ornithine ihine. The clinical data cover a wide span of arginine intakes f rom 3 g/d to > 100 g/d, but the standard of reporting adverse effects (e.g. nausea, vomiting, and diarrhea) was variable. Single doses of 3-6 g rarely provoked side effects and healthy athletes appeared to be more susceptible than diabetic patients to gastrointestinal symptoms at individual doses >9 g. This may relate to an effect of disease on gastrointestinal motility and pharmacokinetics. Most side effects of arginine and NAC occurred at single doses of >9 g in adults >140 mg/kg) often when part of a daily regime of similar to>30 g/d (>174 mmol/d). In the case of arginine, this compares with the laxative threshold of the nonabsorbed disaccharide alcohol, lactitol (74 g or 194 mmol). Adverse effects seemed dependent on the dosage regime and disappeared if divided doses were ingested (unlike lactitol). Large single doses of poorly absorbed amino acids seem to provoke diarrhea. More research is needed to refine dosage strategies that reduce this phenomenon. It is suggested that dipeptide forms of arginine may meet this criterion.

Regulation of glycolysis and expression of glucose metabolism-related genes by reactive oxygen species in contracting skeletal muscle cells

Contractile activity induces a marked increase in glycolytic activity and gene expression of enzymes and transporters involved in glucose metabolism in skeletal muscle. Muscle contraction also increases the production of reactive oxygen species (ROS). In this study, the effects of treatment with N-acetylcysteine (NAC), a potent antioxidant compound, on contraction-stimulated glycolysis were investigated in electrically stimulated primary rat skeletal muscle cells. The following parameters were measured: 2-[(3)H]deoxyglucose (2-DG) uptake; activities of hexokinase, phosphofructokinase (PFK), and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH); lactate production; and expression of the glucose transporter 4 (GLUT4), hexokinase II (HKII), and PFK genes after one bout of electrical stimulation in primary rat myotubes. NAC treatment decreased ROS signal by 49% in resting muscle cells and abolished the muscle contraction-induced increase in ROS levels. In resting cells, NAC decreased mRNA and protein contents of GLUT4, mRNA content and activity of PFK, and lactate production. NAC treatment suppressed the contraction-mediated increase in 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. Similar to muscle contraction, exogenous H(2)O(2) (500 nM) administration increased 2-DG uptake; lactate production; hexokinase, PFK, and G6PDH activities; and gene expression of GLUT4. HKII, and PFK. These findings support the proposition that ROS endogenously produced play an important role in the changes in glycolytic activity and gene expression of GLUT4, HKII, and PFK induced by contraction in skeletal muscle cells. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Effect of short-term creatine supplementation on markers of skeletal muscle damage after strenuous contractile activity

The protective effect of short-term creatine supplementation (CrS) upon markers of strenuous contractile activity-induced damage in human and rat skeletal muscles was investigated. Eight Ironman triathletes were randomized into the placebo (Pl; n = 4) and creatine-supplemented (CrS; n = 4) groups. Five days prior to the Ironman competition, the CrS group received creatine monohydrate (20 g day(-1)) plus maltodextrin (50 g) divided in two equal doses. The Pl group received maltodextrin (50 g day(-1)) only. The effect of CrS (5 g day(-1)/kg body weight for 5 days) was also evaluated in a protocol of strenuous contractile activity induced by electrical stimulation in rats. Blood samples were collected before and 36 and 60 h after the competition and were used to determine plasma activities of creatine kinase (CK), lactate dehydrogenase (LDH), aldolase (ALD), glutamic oxaloacetic acid transaminase (GOT), glutamic pyruvic acid transaminase (GPT), and C-reactive protein (CRP) level. In rats, plasma activities of CK and LDH, muscle vascular permeability (MVP) using Evans blue dye, muscle force and fatigue were evaluated. Activities of CK, ALD, LDH, GOT, GTP, and levels of CRP were increased in the Pl group after the competition as compared to basal values. CrS decreased plasma activities of CK, LDH, and ALD, and prevented the rise of GOT and GPT plasma activities. In rats, CrS delayed the fatigue, preserved the force, and prevented the rise of LDH and CK plasma activities and MVP in the gastrocnemius muscle. CrS presented a protective effect on muscle injury induced by strenuous contractile activities.

Aminoacetone, a putative endogenous source of methylglyoxal, causes oxidative stress and death to insulin-producing RINm5f cells

Aminoacetone (AA), triose phosphates, and acetone are putative endogenous sources of potentially cytotoxic and genotoxic methylglyoxal (MG), which has been reported to be augmented in the plasma of diabetic patients. In these patients, accumulation of MG derived from aminoacetone, a threonine and glycine catabolite, is inferred from the observed concomitant endothelial overexpression of circulating semicarbazide-sensitive amine oxidases. These copper-dependent enzymes catalyze the oxidation of primary amines, such as AA and methylamine, by molecular oxygen, to the corresponding aldehydes, NH4+ ion and H2O2. We recently reported that AA aerobic oxidation to MG also takes place immediately upon addition of catalytic amounts of copper and iron ions. Taking into account that (i) MG and H2O2 are reportedly cytotoxic to insulin-producing cell lineages such as RINm5f and that (ii) the metal-catalyzed oxidation of AA is propagated by O-2(center dot-) radical anion, we decided to investigate the possible pro-oxidant action of AA on these cells taken here as a reliable model system for pancreatic beta-cells. Indeed, we show that AA (0.10-5.0 mM) administration to RINm5f cultures induces cell death. Ferrous (50-300 mu M) and Fe3+ ion (100 mu M) addition to the cell cultures had no effect, whereas Cu2+ (5.0-100 mu M) significantly increased cell death. Supplementation of the AA- and Cu2+-containing culture medium with antioxidants, such as catalase (5.0 mu M), superoxide dismutase (SOD, 50 U/mL), and N-acetylcysteine (NAC, 5.0 mM) led to partial protection. mRNA expression of MnSOD, CuZnSOD, glutathione peroxidase, and glutathione reductase, but not of catalase, is higher in cells treated with AA (0.50-1.0 mM) plus Cu2+ ions (10-50 mu M) relative to control cultures. This may imply higher activity of antioxidant enzymes C, in RINm5f AA-treated cells. In addition, we have found that AA (0.50-1.0 mM) Plus Cu2+ (100 mu M) (i) increase RINm5f cytosolic calcium; (ii) promote DNA fragmentation; and (iii) increase the pro-apoptotic (Bax)/antiapoptotic (Bcl-2) ratio at the level of mRNA expression. In conclusion, although both normal and pathological concentrations of AA are probably much lower than those used here, it is tempting to propose that excess AA in diabetic patients may drive oxidative damage and eventually the death of pancreatic beta-cells.

Mitochondrial ATP-sensitive K(+) channels as redox signals to liver mitochondria in response to hypertriglyceridemia

We have recently demonstrated that hypertriglyceridemic (HTG) mice present both elevated body metabolic rates and mild mitochondrial uncoupling in the liver owing to stimulated activity of the ATP-sensitive potassium channel (mitoK(ATP)). Because lipid excess normally leads to cell redox imbalance, we examined the hepatic oxidative status in this model. Cell redox imbalance was evidenced by increased total levels of carbonylated proteins, malondialdehydes, and GSSG/GSH ratios in HTG livers compared to wild type. In addition, the activities of the extramitochondrial enzymes NADPH oxidase and xanthine oxidase were elevated in HTG livers. In contrast, Mn-superoxide dismutase activity and content, a mitochondrial matrix marker, were significantly decreased in HTG livers. isolated HTG liver mitochondria presented lower rates of H(2)O(2) production, which were reversed by mitoK(ATP) antagonists. In vivo antioxidant treatment with N-acetylcysteine decreased both mitoKATP activity and metabolic rates in HTG mice. These data indicate that high levels of triglycerides increase reactive oxygen generation by extramitochondrial enzymes that promote MitoK(ATP) activation. The mild uncoupling mediated by mitoK(ATP) increases metabolic rates and protects mitochondria against oxidative damage. Therefore, a biological role for mitoK(ATP) is a redox sensor is shown here for the first time in an in vivo model of systemic and cellular lipid excess, (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Glutathione : a novel treatment target in psychiatry

There is accumulating evidence for oxidative stress mechanisms as common pathophysiological pathways in diverse psychiatric disorders, which offers novel treatment targets in oxidation biology systems. Of these the glutathione system has the most favourable theoretical foundation, given its dominance as the most generic of cellular antioxidants. Clinically, this hypothesis has been supported by several recently published studies that have reported on the efficacy of N-acetylcysteine, a glutathione precursor, in the treatment of various psychiatric disorders. This article outlines the multidimensional evidence that currently exists for oxidative stress mechanisms in psychiatric disorders and specifically discusses glutathione as a promising novel therapeutic target.

Oxidative stress in psychiatric disorders : evidence base and therapeutic implications

Oxidative stress has been implicated in the pathogenesis of diverse disease states, and may be a common pathogenic mechanism underlying many major psychiatric disorders, as the brain has comparatively greater vulnerability to oxidative damage. This review aims to examine the current evidence for the role of oxidative stress in psychiatric disorders, and its academic and clinical implications. A literature search was conducted using the Medline, Pubmed, PsycINFO, CINAHL PLUS, BIOSIS Previews, and Cochrane databases, with a time-frame extending to September 2007. The broadest data for oxidative stress mechanisms have been derived from studies conducted in schizophrenia, where evidence is available from different areas of oxidative research, including oxidative marker assays, psychopharmacology studies, and clinical trials of antioxidants. For bipolar disorder and depression, a solid foundation for oxidative stress hypotheses has been provided by biochemical, genetic, pharmacological, preclinical therapeutic studies and one clinical trial. Oxidative pathophysiology in anxiety disorders is strongly supported by animal models, and also by human biochemical data. Pilot studies have suggested efficacy of N-acetylcysteine in cocaine dependence, while early evidence is accumulating for oxidative mechanisms in autism and attention deficit hyperactivity disorder. In conclusion, multi-dimensional data support the role of oxidative stress in diverse psychiatric disorders. These data not only suggest that oxidative mechanisms may form unifying common pathogenic pathways in psychiatric disorders, but also introduce new targets for the development of therapeutic interventions.