Vascular growth factors and progenitor cells in cardiac allograft arteriosclerosis

Heart transplantation is the only therapeutic modality for many end-stage heart diseases but poor long-term survival remains a challenging problem. This is mainly due to the development of cardiac allograft arteriosclerosis (TxCAD) that is an accelerated form of coronary artery disease. Both traditional cardiovascular and transplantation-related risk factors for TxCAD have been identified but options for therapy are limited. TxCAD involves dysfunction of cardiac allograft vascular cells. Activated endothelial cells (EC) regulate allograft inflammation and secrete smooth muscle cell (SMC) growth factors. In turn, SMC and their progenitors invade the intima of the injured vessels and occlude the affected coronary arteries. Different vascular growth factors have to be delicately regulated in normal vascular development. In the present study, experimental heterotopic transplantation models were used to study the role of angiogenic and pro-inflammatory vascular endothelial growth factor (VEGF), EC growth factor angiopoietin (Ang), and SMC mitogen platelet-derived growth factor (PDGF) in the development of TxCAD. Pharmacological and gene transfer approaches were used to target these growth factors and to assess their therapeutic potential. This study shows that alloimmune response in heart transplants upregulates VEGF expression, and induces allograft angiogenesis that involves donor-derived primitive EC. Intracoronary adenoviral VEGF gene transfer increased macrophage infiltration, intimal angiogenesis and TxCAD. VEGF inhibition with PTK787 decreased allograft inflammation and TxCAD, and simultaneous PDGF inhibition with imatinib further decreased TxCAD. Specific inhibition of two VEGF-receptors (VEGFR) decreased allograft inflammation and TxCAD, and VEGFR-2 inhibition normalized the density of primitive and mature capillaries in the allografts. Adenovirus-mediated transient Ang1 expression in the allograft had anti-inflammatory and anti-arteriosclerotic effects. Adeno-associated virus (AAV)-mediated prolonged Ang1 or Ang2 expression had similar anti-inflammatory effects. However, AAV-Ang1 activated allograft SMC whereas AAV-Ang2 had no effects on SMC activation and decreased the development of TxCAD. These studies indicate an interplay of inflammation, angiogenesis and arteriosclerosis in cardiac allografts, and show that vascular growth factors are important regulators in the process. Also, VEGF inhibition, PDGF inhibition and angiopoietin therapy with clinically-relevant pharmacological agents or novel gene therapy approaches may counteract vascular dysfunction in cardiac allografts, and have beneficial effects on the survival of heart transplant patients in the future.

Pre-eclampsia : The role of soluble VEGF receptor-1 and related anti-angiogenic factors beyond

Pre-eclampsia is a pregnancy complication that affects about 5% of all pregnancies. It is known to be associated with alterations in angiogenesis -related factors, such as vascular endothelial growth factor (VEGF). An excess of antiangiogenic substances, especially the soluble receptor-1 of VEGF (sVEGFR-1), has been observed in maternal circulation after the onset of the disease, probably reflecting their increased placental production. Smoking reduces circulating concentrations of sVEGFR-1 in non-pregnant women, and in pregnant women it reduces the risk of pre-eclampsia. Soluble VEGFR-1 acts as a natural antagonist of VEGF and placental growth factor (PlGF) in human circulation, holding a promise for potential therapeutic use. In fact, it has been used as a model to generate a fusion protein, VEGF Trap , which has been found effective in anti-angiogenic treatment of certain tumors and ocular diseases. In the present study, we evaluated the potential use of maternal serum sVEGFR-1, Angiopoietin-2 (Ang-2) and endostatin, three central anti-angiogenic markers, in early prediction of subsequent pre-eclampsia. We also studied whether smoking affects circulating sVEGFR-1 concentrations in pregnant women or their first trimester placental secretion and expression in vitro. Last, in order to allow future discussion on the potential therapy based on sVEGFR-1, we determined the biological half-life of endogenous sVEGFR-1 in human circulation, and measured the concomitant changes in free VEGF concentrations. Blood or placental samples were collected from a total of 268 pregnant women between the years 2001 2007 in Helsinki University Central Hospital for the purposes above. The biomarkers were measured using commercially available enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). For the analyses of sVEGFR-1, Ang-2 and endostatin, a total of 3 240 pregnant women in the Helsinki area were admitted to blood sample collection during two routine ultrasoundscreening visits at 13.7 ± 0.5 (mean ± SD) and 19.2 ± 0.6 weeks of gestation. Of them, 49 women later developing pre-eclampsia were included in the study. Their disease was further classified as mild in 29 and severe in 20 patients. Isolated early-onset intrauterine growth retardation (IUGR) was diagnosed in 16 women with otherwise normal medical histories and uncomplicated pregnancies. Fifty-nine women remaining normotensive, non-proteinuric and finally giving birth to normal-weight infants were picked to serve as the control population of the study. Maternal serum concentrations of Ang-2, endostatin and sVEGFR-1, were increased already at 16 20 weeks of pregnancy, about 13 weeks before the clinical manifestation of preeclampsia. In addition, these biomarkers could be used to identify women at risk with a moderate precision. However, larger patient series are needed to determine whether these markers could be applied for clinical use to predict preeclampsia. Intrauterine growth retardation (IUGR), especially if noted at early stages of pregnancy and not secondary to any other pregnancy complication, has been suggested to be a form of preeclampsia compromising only the placental sufficiency and the fetus, but not affecting the maternal endothelium. In fact, IUGR and preeclampsia have been proposed to share a common vascular etiology in which factors regulating early placental angiogenesis are likely to play a central role. Thus, these factors have been suggested to be involved in the pathogenesis of IUGR. However, circulating sVEGFR-1, Ang-2 and endostatin concentrations were unaffected by subsequent IUGR at early second trimester. Furthermore, smoking was not associated with alterations in maternal circulating sVEGFR-1 or its placental production. The elimination of endogenous sVEGFR-1 after pregnancy was calculated from serial samples of eight pregnant women undergoing elective Caesarean section. As typical for proteins in human compartments, the elimination of sVEGFR-1 was biphasic, containing a rapid halflife of 3.4 h and a slow one of 29 h. The decline in sVEGFR-1 concentrations after mid-trimester legal termination of pregnancy was accompanied with a simultaneous increase in the serum levels of free VEGF so that within a few days after pregnancy VEGF dominated in the maternal circulation. Our study provides novel information on the kinetics of endogenous sVEGFR-1, which serves as a potential tool in the development of new strategies against diseases associated with angiogenic imbalance and alterations in VEGF signaling.

Relação entre biomarcadores inflamatórios, de adesão celular, de estresse oxidativo, de lesão endotelial, remodelamento tecidual e vascular e os diferentes estágios da doença venosa crônica primária (classes clínicas CEAP C0a, C2, C3, C4)

A doença venosa crônica (DVC) é uma desordem complexa que compreende sinais e sintomas que variam das telangiectasias às úlceras ativas. A DVC é classificada de acordo com aspectos clínicos, etiológicos, anatômicos e fisiopatológicos (CEAP) em sete classes variando de C0 à C6. A principal causa da DVC é a hipertensão venosa que altera o fluxo venoso e, consequentemente, a força de cisalhamento que induz alterações fenotípicas nas células endoteliais que passam a expressar mediadores pró-inflamatórios e pró-trombóticos, que levam à adesão de leucócitos, ao aumento do estresse oxidativo, da permeabilidade vascular e do dano endotelial e ao remodelamento tecidual e vascular.Em virtude dos inúmeros mecanismos e da diversidade de moléculas envolvidas na patogênese e progressão da DVC, é essencial conhecer a interação entre elas e também saber quais são as moléculas (biomarcadores) que se correlacionam positivamente ou negativamente com a gravidade da doença. Foram avaliados os níveis de Interleucina-6 (IL-6), sL-selectina, sE-selectina, sP-selectina, molécula de adesão intercelular-1solúvel (sICAM-1), molécula de adesão das células vasculares-1 solúvel (sVCAM-1), ativador tecidual do plasminogênio (tPA), atividade do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1), trombomodulina solúvel (sTM), fator de von Willebrand (vWF), metaloproteinase de matriz (MMP)-2, MMP-3, MMP-9, inibidor tecidual das MMPs -1 (TIMP-1), angiopoietina-1 e -2, sTie-2 e s-Endoglina e fator de crescimento do endotélio vascular (VEGF) no sangue coletado da veia braquial de 173 mulheres com DVC primária divididas em grupos C2, C3, C4 e C4 menopausadas (C4m) e de 18 voluntárias saudáveis (grupo C0a). Foram também analisados os níveis urinários de ent-prostaglandina F2α nesses grupos. Não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas com relação às concentrações sanguíneas e urinárias de sE-selectina, sP-selectina, sICAM-1, atividade de PAI-1, MMP-3, razão TIMP-1/MMP-3, angiopoietin-2, razão angiopoietina-1/angiopoietina-2, s-Endoglina e ent-prostaglandina F2α entre os grupos estudados, possivelmente devido à alta variabilidade na concentração desses biomarcadores entre as participantes do mesmo grupo. Entretanto, as concentrações sanguíneas de IL-6 sL-selectina, sVCAM-1, tPA, vWF, sTM, MMP2, MMP-9, TIMP-1, razão TIMP-1/MMP-2, razão TIMP-1/MMP-9, angiopoietina-1 e VEGF foram estatisticamente diferentes entre os grupos. Não foi identificado nenhum biomarcador que se correlacionasse diretamente ou inversamente com a progressão da DVC, provavelmente devido à diversidade de fatores envolvidos e à complexa interação entre eles durante o curso da doença.

Neuropeptides Regulate Expression of Angiogenic Growth Factors in Human Dental Pulp Fibroblasts

Abstract
INTRODUCTION:
Neuropeptides play an important role in inflammation and repair and have been implicated in mediating angiogenesis. Pulp fibroblasts express neuropeptide receptors, and the aim of this research was to investigate whether neuropeptides could regulate angiogenic growth factor expression in vitro
METHODS:
An angiogenic array was used to determine the levels of 10 angiogenic growth factors expressed by human pulp fibroblasts.
RESULTS:
Pulp fibroblasts were shown to express angiogenin, angiopoietin-2, epidermal growth factor, basic fibroblast growth factor, heparin-binding epidermal growth factor, hepatocyte growth factor, leptin, platelet-derived growth factor, placental growth factor, and vascular endothelial growth factor. Furthermore, the neuropeptides substance P, calcitonin gene-related peptide, vasoactive intestinal polypeptide, and neuropeptide Y altered angiogenic growth factor expression in vitro.
CONCLUSIONS:
The regulation of angiogenic growth factor expression by neuropeptides suggests a novel role for neuropeptides in pulpal inflammation and repair.

Intravitreal AAV2.COMP-Ang1 prevents neurovascular degeneration in a murine model of diabetic retinopathy

Diabetic retinopathy (DR) is the leading cause of blindness in the working-age population in the United States. The vision-threatening processes of neuroglial and vascular dysfunction in DR occur in concert, driven by hyperglycemia and propelled by a pathway of inflammation, ischemia, vasodegeneration, and breakdown of the blood retinal barrier. Currently, no therapies exist for normalizing the vasculature in DR. Here we show that a single intravitreal dose of adeno-associated virus serotype 2 encoding a more stable, soluble, and potent form of angiopoietin 1 (AAV2.COMP-Ang1) can ameliorate the structural and functional hallmarks of DR in Ins2Akita mice, with sustained effects observed through six months. In early DR, AAV2.COMP-Ang1 restored leukocyte-endothelial interaction, retinal oxygenation, vascular density, vascular marker expression, vessel permeability, retinal thickness, inner retinal cellularity, and retinal neurophysiological response to levels comparable to non-diabetic controls. In late DR, AAV2.COMP-Ang1 enhanced the therapeutic benefit of intravitreally-delivered endothelial colony-forming cells by promoting their integration into the vasculature and thereby stemming further visual decline. AAV2.COMP-Ang1 single-dose gene therapy can prevent neurovascular pathology, support vascular regeneration, and stabilize vision in DR.

Effet des angiopoïétines sur la survie des neutrophiles

Nous avons identifié l’expression du récepteur des angiopoïétines, le récepteur Tie2, à la surface des neutrophiles humains. De plus, nous avons démontré qu’Ang1 et Ang2 induisent des activités pro-inflammatoires sur les neutrophiles, comme l’adhésion aux cellules endothéliales (CEs) et la synthèse du facteur d’activation plaquettaire (PAF). Puisque le PAF augmente la viabilité des neutrophiles et que les angiopoïétines modulent la survie des CEs, nous avons voulu évaluer l’effet des angiopoïétines sur la survie des neutrophiles. Des neutrophiles humains ont été isolés à partir du sang de donneurs sains en accord avec le comité d’éthique de l’Institut de cardiologie de Montréal. La viabilité des neutrophiles a été mesurée par cytométrie en flux à l’aide de marqueurs d’apoptose et de nécrose. Un traitement avec des témoins positifs, soit l’interleukine 8 (IL-8; 25 nM) ou le PAF (100 nM), a augmenté la survie basale des neutrophiles de 34 et 27%, respectivement. De plus, un traitement avec Ang1 (1 pM – 10 nM) a augmenté la survie des neutrophiles jusqu’à 35%, alors qu’Ang2 n’a eu aucun effet. La combinaison de l’IL-8 ou du PAF avec Ang1 (10 nM) a eu un effet additif sur la viabilité des neutrophiles et a augmenté la survie de 56 et 60%, respectivement. Un prétraitement avec des anticorps bloquants contre l’IL-8 a permis d’inhiber l’activité anti-apoptotique de l’IL-8 et d’Ang1 de 92 et 80%, respectivement. Ainsi, notre étude est la première à démontrer la capacité d’Ang1 à prolonger la viabilité des neutrophiles, qui est principalement causée par la relâche d’IL-8.

Étude des mécanismes cellulaires activés par l'Angiopoïétine-1 et le VEGF régulant la perméabilité et la migration endothéliales

L’angiogenèse est la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir d’un réseau vasculaire existant. C’est un phénomène essentiel pour des processus physiologiques et pathologiques. L’activation des cellules endothéliales est contrôlée par plusieurs facteurs de croissance. Le VEGF et son récepteur le VEGFR-2 ont été prouvés comme étant spécifiques et critiques pour la formation des vaisseaux sanguins alors que Tie2, le récepteur auquel se lie l’Ang-1, est requis aussi bien dans le développement vasculaire que dans l’angiogenèse tumorale. Il est connu que l’activation de Tie2 est nécessaire à la stabilisation finale de la vascularisation en inhibant la perméabilité vasculaire induite par le VEGFR-2. Nous avons premièrement découvert que le facteur de croissance pro-angiogénique, l’Ang-1 contrecarre les effets de perméabilité cellulaire induits par le VEGF en inhibant la production de NO dans les cellules endothéliales. Cet effet inhibiteur de Tie2 intervient directement au niveau de l’activité de l’enzyme eNOS. Suite à l’activation de Tie2 par l’Ang-1, eNOS devient fortement phosphorylé sur la Thr497 après la phosphorylation et l’activation de la PKCζ. Nos résultats suggèrent que l’inhibition, par Tie2, de la perméabilité vasculaire durant l’angiogenèse serait due, en partie, à l’inhibition de la production de NO. Deuxièmement nous avons pu distinguer entre deux modes de migration cellulaire endothéliale induits par l’Ang-1 et le VEGF. À l’opposé du VEGF qui promeut une migration individuelle aléatoire, l’Ang-1 induit une migration collective directionnelle. Dans cette étude, nous avons identifié la β-caténine comme un nouveau partenaire moléculaire de la PKCζ. Cette association de la PKCζ à la β-caténine amène le complexe de polarité Par6-aPKC et le complexe des jonctions d’adhérences cellulaires à interagir ensemble à deux localisations différentes au niveau de la cellule endothéliale. Au niveau des contacts intercellulaires, le complexe PKCζ/β-caténine maintien la cohésion et l’adhésion cellulaire nécessaire pour le processus migratoire collectif. Ce complexe se retrouve aussi au niveau du front migratoire des cellules endothéliales afin d’assurer la directionalité et la persistance de la migration endothéliale en réponse à l’Ang-1. D’une manière intéressante, lors de l’inhibition de la PKCζ ou de la β-caténine on assiste à un changement du mode de migration en réponse à l’Ang-1 qui passe d’une migration directionnelle collective à une migration individuelle aléatoire. Ce dernier mode de migration est similaire à celui observé chez des cellules endothéliales exposées au VEGF. Ces résultats ont été corroborés in vivo par une polarité et une adhésion défectueuses au cours de la vasculogenèse chez le poisson zèbre déficient en PKCζ. En résumé, Ang-1/Tie2 module la signalisation et les réponses biologiques endothéliales déclenchées par le VEGF/VEGFR-2. L’identification des mécanismes moléculaires en aval de ces deux récepteurs, Tie2 et VEGFR-2, et la compréhension des différentes voies de signalisation activées par ces complexes moléculaires nous permettra de mettre la lumière sur des nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des maladies angiogéniques.

Angiopoietine-like 2 : un facteur circulant pro-oxydant et pro-inflammatoire qui contribue au développement de l’athérosclérose

L’athérosclérose est une maladie vasculaire inflammatoire chronique qui se développe progressivement au cours de la vie. Les mécanismes impliqués sont complexes et la recherche de nouveaux candidats impliqués dans l'athérogénèse est toujours d'actualité. L’Angiopoietine-like 2 (Angptl2) est une protéine relativement peu connue, aux propriétés pro-angiogéniques et pro-inflammatoires, qui appartient par homologie à la grande famille des angiopoietines, mais dont le récepteur n'est pas encore clairement identifié. Les situations pathologiques dans lesquelles l’Angptl2 jouerait un rôle crucial sont diverses, mais sa contribution moléculaire dans le développement de l’athérosclérose est inconnue. Par differential display, nous avons initialement identifié l'Angptl2 comme étant surexprimée dans des cellules endothéliales sénescentes, isolées et cultivées à partir d'artères mammaires internes de patients athérosclérotiques ayant subi un pontage coronarien. Cette découverte a été la à base de mon projet, et mes objectifs ont été 1) de déterminer l'implication de l’Angptl2 vasculaire en présence de facteurs de risques tels que le tabagisme et la dyslipidémie, 2) de produire et de purifier une protéine recombinante fonctionnelle de l’Angptl2 afin d'identifier in vitro de nouvelles propriétés cellulaires de l'Angptl2 et 3) d'étudier in vivo le potentiel pro-athérogénique de l'Angptl2 recombinante dans un modèle murin de dyslipidémie sévère. Nous avons montré que l’Angptl2 est sécrétée préférentiellement dans des conditions pro-oxydantes et pro-inflammatoires, avec une augmentation de son expression endothéliale de l’ordre de 6 fois chez des patients coronariens fumeurs atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique. Suite à ces résultats, nous avons émis l’hypothèse que l’Angptl2, en plus de ses fonctions pro-inflammatoires connues, possède des propriétés pro-oxydantes. Nous avons démontré que l’Angptl2 recombinante stimule en effet la production de radicaux libres dans des HUVEC en culture, via l’inhibition partielle de la voie cytoprotectrice antioxydante Nrf2/HO-1 et potentiellement via l'activation de kinase intracellulaire de type p38. A l'aide de souris dyslipidémiques LDLr-/-; hApoB-100+/+, nous avons démontré que le niveau d’Angptl2 plasmatique, vasculaire et dans les plaques athéromateuses, augmente parallèlement avec le développement de l’athérosclérose. De plus, une stimulation avec l’Angptl2 recombinante engendre chez ces souris une réponse inflammatoire évaluée par l’expression endothéliale de cytokines et de molécules d'adhésion et par l’infiltration de leucocytes sur l’endothélium vasculaire. Finalement, l’administration intraveineuse de la protéine recombinante d’Angptl2 pendant quatre semaines à des souris LDLr-/-; hApoB-100+/+ augmente de 10 fois l'expansion de la plaque athérosclérotique et double leur taux de cholestérol circulant. Nous avons aussi montré que chez des patients athérosclérotiques, l'Angptl2 plasmatique est 6 fois plus élevée que chez des sujets sains du même âge. Nos études semblent donc définir l’Angptl2 comme un facteur contribuant directement au développement de l'athérosclérose en favorisant la sénescence, l’inflammation et l’oxydation des cellules endothéliales. Ces propriétés pourraient globalement définir l'Angptl2, non seulement comme un nouveau biomarqueur circulant de l’athérosclérose, mais également comme l'un de ses promoteurs.

The inflammatory role of angiogenic growth factors : a neutrophil perspective

De par sa présence dans tous les vaisseaux sanguins, l'endothélium joue un rôle clef dans le processus d’hémostase, tant par sa libération de facteurs anticoagulants que par ses changements protéiques qui permettent à l’organisme de déclencher la réparation tissulaire. La fonction anticoagulante de l’endothélium peut être mise en défaut en cas d’atteinte de son intégrité, entrainant la formation de thrombus, le rejet précoce de greffes ou encore l’induction de l’athérosclérose. L’intégrité de l’endothélium est donc capitale pour la prévention de nombreuses maladies cardiovasculaires. Chez l’adulte, les cellules endothéliales (CE), normalement quiescentes, sont rapidement activées en cas d’hypoxie ou d’inflammation, leur permettant ainsi d’amorcer le processus angiogénique comme suit: Tout d’abord, l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire permet l’extravasation des protéines plasmatiques. Ensuite, la dégradation de la lame basale par des métalloprotéases permet aux CE de se détacher, de proliférer, de migrer et de s’organiser pour former l’ébauche du futur vaisseau. La dernière étape consiste en la maturation du vaisseau, c’est-à-dire son recouvrement par des cellules murales, telles que les cellules musculaires lisses et les péricytes. Ces processus sont régulés par de nombreux facteurs angiogéniques tels que les membres de la famille Notch, du vascular endothelial growth factor (VEGF), du fibroblast growth factor (FGF), des angiopoïétines, et des matrix metalloproteases (MMP). L’angiogenèse pathologique, soit une insuffisance ou un excès de vascularisation, est impliquée dans les blessures chroniques, les accidents cardiovasculaires, les pathologies coronariennes artérielles, les pathologies tumorales, l’arthrite rhumatoïde, la rétinopathie diabétique, l’athérosclérose, le psoriasis et l’asthme. Ces pathologies sont souvent issues d’une dérégulation de l’activité endothéliale, fréquemment observée conjointement à l’expression continue de molécules d’adhésion leucocytaires, à l’augmentation de la perméabilité vasculaire, et aux anomalies de la vasoréactivité. L’activation non-contrôlée de l’endothélium entraîne ainsi une inflammation chronique et la formation de structures vasculaires anarchiques. Les premiers leucocytes à répondre à l’appel inflammatoire sont les neutrophiles. Equippées d’une panoplie de produits antibactériens puissants mais aussi nocifs pour les tissus qui les entourent, ces cellules polylobées participent à chaque étape du processus inflammatoire, depuis l’induction de l’hyperperméabilité vasculaire jusqu’à la résolution. En effet, grâce à leurs récepteurs, les neutrophiles détectent et interprètent les signaux biochimiques présents dans la circulation et à la surface de l’endothélium, et libèrent aussi leurs propres médiateurs tels le VEGF, les MMP, et l’interleukine-8 (IL-8), dont les effets sont à la fois paracrines et autocrines. Existent-ils d’autres modulateurs typiques de la fonction endothéliale capables d’influencer le comportement des neutrophiles? En effet, notre laboratoire a démontré que chez l’humain, une stimulation directe aux angiopoïétines incitait les neutrophiles à adhérer aux CE, à migrer, à synthétiser et à relâcher l’IL-8, voire même à vivre plus longtemps. La présence du récepteur des angiopoïétines, Tie2, à la surface des neutrophiles laisse présager que la famille possèderait d’autres fonctions leucocytaires encore non-identifiées. Par ailleurs, dans un modèle classique de l’angiogenèse in vivo (matrigel), nous avons observé que sous l’effet du FGF1 et 2, les ébauches des nouveaux vaisseaux étaient parfois accompagnées d’une infiltration de cellules granulocytaires. Ainsi, en partant de ces observations, l’objectif de nos études (présentées ci-après) était d’approfondir nos connaissances sur la relation entre neutrophiles et facteurs angiogéniques, notamment les FGF et les angiopoïétines. Par tests in vitro, nous avons confirmé que les neutrophiles humains exprimaient plusieurs récepteurs du FGF (FGFR1-4) d’une façon hétérogène, et qu’ils migraient vers un gradient des ligands FGF1 et 2. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux voies de signalisation inflammatoires activées par les ligands FGF1, FGF2, Ang1 et Ang2. Grâce à une stratégie génique ciblant 84 gènes inflammatoires, nous avons identifié plusieurs cibles d’intérêt touchées par Ang1, dont certains membres de la famille de l’IL-1, alors qu’aucun des gènes testés n’avait changé de façon significative sous l’effet des FGF ou d’Ang2. Suite à des cinétiques approfondies, nous avons démontré qu’Ang1 stimulait la transcription de l’ARN messager de l’IL-1β, et augmentait simultanément la quantité de protéine immature (pro-IL-1β; inactive) et clivée (IL-1β « mature »; active). En parallèle, Ang1 augmentait la sécrétion de l’antagoniste naturel de l’IL-1β, l’IL-1RA, sans pour autant stimuler la relâche de l’IL-1β. A l’instar des endotoxines bactériennes dont les effets liés à l’IL-1 dépendaient de la kinase p38, ceux d’Ang1 découlaient presque entièrement des voies de signalisation du p42/44.

Les effets de l’Angiopoietin-like 2 sur la voie cytoprotectrice antioxydante Nrf2

L’angiopoietin-like 2 (angptl2) est une glycoprotéine de 64 kDa pro-inflammatoire et pro-athérogénique associée à divers maladies inflammatoires chroniques. Il est probable que l’angptl2 possède également un effet pro-oxydant, puisqu’elle stimule la production aigüe de dérivés réactifs oxygénés (DRO). Le facteur de transcription « nuclear factor (erythroidderived 2)-like 2 » (Nrf2) fait partie d’un mécanisme antioxydant majeur permettant de maintenir l’équilibre redox via l’induction de plusieurs gènes de l’élément de réponse antioxydante (ERA). En présence de DRO, la protéine Keap-1 se dissocie de Nrf2 et cesse de promouvoir sa dégradation protéasomale. Cette dissociation est stimulée par la protéine DJ-1 qui favorise la translocation nucléaire de Nrf2. La p38MAPK peut phosphoryler Nrf2 et promouvoir son interaction avec Keap-1. Nous avons posé l’hypothèse selon laquelle l’angptl2 causait un stress oxydant chronique, d’abord en stimulant en aigu la production de DRO, puis en inhibant la voie antioxydante Nrf2. Nous avons étudié, par immunobuvardage de type Western sur des cellules endothéliales en culture (HUVEC), les effets de l’angptl2 recombinante (100 nM) sur les niveaux protéiques nucléaires de Nrf2, les niveaux de Keap-1 dans le cytosol et de DJ-1 dans le noyau, en absence et en présence de l’antioxydant NAC (10 μM). Nous avons également étudié l’activation de la p38MAPK. Les niveaux nucléaires de Nrf2 n’ont pas été affectés par la stimulation aigüe (10 min) à l’angptl2 recombinante, mais ont été diminués par la stimulation chronique (24 h). L’ajout d’un agent antioxydant n’a pas altéré l’effet chronique, indiquant que les DRO ne sont pas directement impliqués. Les niveaux protéiques cytosoliques de Keap-1, protéine inhibitrice de Nrf2, et les niveaux nucléaires de DJ-1, protéine stabilisatrice de Nrf2, n’ont pas été affectés par l’angptl2 de manière significative. La phosphorylation de la p38MAPK n’a pas été non plus affectée par la stimulation aigüe ou chronique à l’angptl2. Ces données suggèrent que l’angptl2 n’a pas d’effet aigu, mais a un effet chronique inhibiteur sur la voie Nrf2, qui n’est pas associé à un effet sur Keap-1, DJ-1 ou p38MAPK.

Arachidonic acid actions on functional integrity and attenuation of the negative effects of palmitic acid in a clonal pancreatic beta-cell line

Chronic exposure of pancreatic beta-cells to saturated non-esterified fatty acids can lead to inhibition of insulin secretion and apoptosis. Several previous studies have demonstrated that saturated fatty acids such as PA (palmitic acid) are detrimental to beta-cell function compared with unsaturated fatty acids. In the present study, we describe the effect of the polyunsaturated AA (arachidonic acid) on the function of the clonal pancreatic beta-cell line BRIN-BD11 and demonstrate AA-dependent attenuation of PA effects. When added to beta-cell incubations at 100 mu M, AA can stimulate cell proliferation and chronic (24 h) basal insulin secretion. Microarray analysis and/or real-time PCR indicated significant AA-dependent up-regulation of genes involved in proliferation and fatty acid metabolism [e.g. Angptl (angiopoietin-like protein 4), Ech1 (peroxisomal Delta(3.5),Delta(2.4)-dienoyl-CoA isomerase), Cox-1 (cyclo-oxygenase-1) and Cox-2, P < 0.05]. Experiments using specific COX and LOX (lipoxygenase) inhibitors demonstrated the importance of COX-1 activity for acute (20 min) stimulation of insulin secretion, suggesting that AA metabolites may be responsible for the insulinotropic effects. Moreover, concomitant incubation of AA with PA dose-dependently attenuated the detrimental effects of the saturated fatty acid, so reducing apoptosis and decreasing parameters of oxidative stress [ROS (reactive oxygen species) and NO levels] while improving the GSH/GSSG ratio. AA decreased the protein expression of iNOS (inducible NO synthase), the p65 subunit of NF-kappa B (nuclear factor kappa B) and the p47 subunit of NADPH oxidase in PA-treated cells. These findings indicate that AA has an important regulatory and protective beta-cell action, which may be beneficial to function and survival in the `lipotoxic` environment commonly associated with Type 2 diabetes mellitus.

Decreased expression of adipogenic genes in obese subjects with type 2 diabetes

Objective: Our objective was to delineate the potential role of adipogenesis in insulin resistance and type 2 diabetes. Obesity is characterized by an increase in adipose tissue mass resulting from enlargement of existing fat cells (hypertrophy) and/or from increased number of adipocytes (hyperplasia). The inability of the adipose tissue to recruit new fat cells may cause ectopic fat deposition and insulin resistance.

Research Methods and Procedures: We examined the expression of candidate genes involved in adipocyte proliferation and/or differentiation [ CCAAT/enhancer-binding protein (C/EBP) alpha, C/EBPdelta, GATA domain-binding protein 3 (GATA3), C/EBPbeta, peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma2, signal transducer and activator of transcription 5A (STAT5A), Wnt-10b, tumor necrosis factor alpha, sterol regulatory element-binding protein 1c (SREBP1c), 11 beta-hydroxysteroid dehydrogenase, PPARG angiopoietin-related protein (PGAR), insulin-like growth factor 1, PPARitalic gamma coactivator 1alpha, PPARitalic gamma coactivator 1beta, and PPARdelta] in subcutaneous adipose tissue from 42 obese individuals with type 2 diabetes and 25 non-diabetic subjects matched for age and obesity.

Results: Insulin sensitivity was measured by a 3-hour 80 mU/m2 per minute hyperinsulinemic glucose clamp (100 mg/dL). As expected, subjects with type 2 diabetes had lower glucose disposal (4.9 plusminus 1.9 vs. 7.5 plusminus 2.8 mg/min per kilogram fat-free mass; p < 0.001) and larger fat cells (0.90 plusminus 0.26 vs. 0.78 plusminus 0.17 mum; p = 0.04) as compared with obese control subjects. Three genes (SREBP1c, p < 0.01; STAT5A, p = 0.02; and PPARitalic gamma2, p = 0.02) had significantly lower expression in obese type 2 diabetics, whereas C/EBPbeta only tended to be lower (p = 0.07).

Discussion: This cross-sectional study supports the hypothesis that impaired expression of adipogenic genes may result in impaired adipogenesis, potentially leading to larger fat cells in subcutaneous adipose tissue and insulin resistance.

Intermittent hypoxia inhibits clearance of triglyceride-rich lipoproteins and inactivates adipose lipoprotein lipase in a mouse model of sleep apnoea

Delayed lipoprotein clearance is associated with atherosclerosis. This study examined whether chronic intermittent hypoxia (CIH), a hallmark of obstructive sleep apnoea (OSA), can lead to hyperlipidaemia by inhibiting clearance of triglyceride rich lipoproteins (TRLP). Male C57BL/6J mice on high-cholesterol diet were exposed to 4 weeks of CIH or chronic intermittent air (control). FIO2 was decreased to 6.5 once per minute during the 12 h light phase in the CIH group. After the exposure, we measured fasting lipid profile. TRLP clearance was assessed by oral gavage of retinyl palmitate followed by serum retinyl esters (REs) measurements at 0, 1, 2, 4, 10, and 24 h. Activity of lipoprotein lipase (LpL), a key enzyme of lipoprotein clearance, and levels of angiopoietin-like protein 4 (Angptl4), a potent inhibitor of the LpL activity, were determined in the epididymal fat pads, skeletal muscles, and heart. Chronic intermittent hypoxia induced significant increases in levels of total cholesterol and triglycerides, which occurred in TRLP and LDL fractions (P 0.05 for each comparison). Compared with control mice, animals exposed to CIH showed increases in REs throughout first 10 h after oral gavage of retinyl palmitate (P 0.05), indicating that CIH inhibited TRLP clearance. CIH induced a 5-fold decrease in LpL activity (P 0.01) and an 80 increase in Angptl4 mRNA and protein levels in the epididymal fat, but not in the skeletal muscle or heart. CIH decreases TRLP clearance and inhibits LpL activity in adipose tissue, which may contribute to atherogenesis observed in OSA.

Role of outgrowth endothelial cells for applications in tissue engineering

Co-culture systems, consisting of outgrowth endothelial cells (OEC) and primary osteoblasts (pOB), represent a prom¬ising instrument to mimick the natural conditions in bone repair processes and provide a new concept to develop constructs for bone replacement. Furthermore, co-culture of OEC and pOB could provide new insights into the molecular and cellular mechanisms that control essential processes during bone repair. The present study described several advantages of the co-culture of pOB and OEC for bone tissue engineering applications, including beneficial effects on the angiogenic activation of OEC, as well as on the assembly of basement membrane matrix molecules and factors involved in vessel maturation and stabilization. The ongoing angiogenic process in the co-culture system proceeded during the course of co-cultivation and correlated with the upregulation of essential angiogenic factors, such as VEGF, angiopoietins, basement membrane molecules and mural cell-specific markers. Furthermore the co-culture system appeared to maintain osteogenic differentiation capacity.rnrnAdditional treatment of co-cultures with growth factors or morphogens might accelerate and improve bone formation and furthermore could be useful for potential clinical applications. In this context, the present study highlights the central role of the morphogen, sonic hedgehog, which has been shown to affect angiogenic activation as well as osteogenic differentiation in the co-culture model of OEC and pOB. Treatment of co-cultures with sonic hedgehog resulted in an increased formation of microvessel-like structures as early as after 24 hours. This proangiogenic effect was induced by the upregulation of the proangiogenic factors, VEGF, angiopoietin1 and angiopoietin 2. In contrast to treatment with a commonly used proangiogenic agent, VEGF, Shh stimulation induced an increased expression of factors associated with vessel maturation and stabilization, mediated through the upregulation of growth factors that are strongly involved in pericyte differentiation and recruitment, including PDGF-BB and TGFbeta. In addition, Shh treatment of co-cultures also resulted in an upregulation of osteogenic differentiation markers like alkaline phosphatase, osteocalcin, osteonectin and osteopontin, as well as an increased matrix calcification. This was a result of upregulation of the osteogenic differentiation regulating factors, BMP2 and RUNX2 which could be assessed in response to Shh treatment. rn

Differential gene and protein expression in abluminal sprouting and intraluminal splitting forms of angiogenesis

In adult skeletal muscle, abluminal sprouting or longitudinal splitting of capillaries can be initiated separately by muscle overload and elevated microcirculation shear stress respectively. In the present study, gene and protein expression patterns associated with the different forms of angiogenesis were examined using a targeted gene array (Superarray), validated by quantitative RT (reverse transcription)-PCR and immunoblots. Sprouting angiogenesis induced large changes in expression levels in genes associated with extracellular matrix remodelling, such as MMP-2 (matrix metalloproteinase-2), TIMP (tissue inhibitor of metalloproteinases), SPARC (secreted protein, acidic and rich in cysteine) and thrombospondin. Changes in neuropilin, midkine and restin levels, which may underpin changes in endothelial morphology, were seen during splitting angiogenesis. Up-regulation of VEGF (vascular endothelial growth factor), Flk-1, angiopoietin-2 and PECAM-1 (platelet/endothelial cell adhesion molecule-1) was seen in both forms of angiogenesis, representing a common angiogenic response of endothelial cells. In conclusion, the present study demonstrates that general angiogenic signals from growth factors can be influenced by the local microenvironment resulting in differing forms of capillary growth to produce a co-ordinated expansion of the vascular bed.