The role of interleukin-1beta on the expression of nestin in cardiac neural stem cells following myocardial infarction

Le mécanisme biologique responsable pour l’augmentation de l’expression de la protéine nestin dans les cellules souches neurales (CSN) du cœur après un infarctus du myocarde (IM) demeure inconnu. Des études antérieures ont démontré que le traitement au dexamethasone, un glucocorticoïde aux propriétés anti-inflammatoires, abolit la régulation positive de nestin après un IM. Ceci suggère un lien avec la réponse inflammatoire. Nous avons vérifié dans cette étude l’hypothèse que la cytokine inflammatoire interleukin-1beta (IL-1beta) peut modifier le phénotype de cellules souches neurales. Le deuxième objectif de l’étude fut d’établir l’impact, suivant un IM, de l’inhibition de la signalisation de IL-1beta sur la fonction et la guérison cardiaque. Suite à une ligature complète de l’artère coronaire du rat mâle, le dysfonctionnement contractile du ventricule gauche fut associé à une régulation positive de la protéine nestin dans le myocarde non-infarci. Le traitement avec Xoma 052 (1 mg/kg), un anticorps anti-IL-1beta, 24h, 7 et 14 jours après un évènement ischémique, eu aucun effet sur la taille de l’infarctus ou la contractilité du ventricule gauche. De plus, le traitement avec Xoma 052 après un IM n’a pu supprimer l’augmentation de l’expression de nestin et Bcl-2 malgré une réduction modeste du niveau de la protéine Bax. Pour déterminer directement le rôle de la réponse inflammatoire en l’absence d’ischémie, nous avons injecté des rats mâles avec du LPS (10mg/kg, 18hrs). Dans le coeur du rat-LPS, nous avons noté une augmentation significative du niveau d’ARNm de IL-1beta et de l’expression de la protéine nestin. Le prétraitement avec 10mg/kg de Xoma 052 a aboli l’augmentation de l’expression de nestin dans le coeur des rats-LPS. Ces observations indiquent que les cellules souches neurales pourraient représenter une cible potentielle de l’IL-1beta.

The underlying biological event(s) implicated in the increased expression of nestin in cardiac resident neural stem cells (NSC) following myocardial infarction (MI) remain unknown. Past studies have shown that dexamethasone treatment, a synthetic glucocorticoid with potent anti-inflammatory properties, abolished the upregulation of nestin in the non-infacted left ventricle (NILV) following MI. This suggests an association with the inflammatory response. The present study tested the hypothesis that the inflammatory cytokine interleukin-1beta (IL-1beta) can influence the neural stem cell phenotype. A secondary goal of the study was to assess impact of IL-1beta signalling inhibition on cardiac function and wound healing following MI. Following complete coronary artery ligation of the adult male rat heart, left ventricular contractile dysfunction was associated with the upregulation of the pro-apoptotic protein bax, the anti-apoptotic protein Bcl-2 and nestin in the non-infarcted myocardium. Xoma 052 (1 mg/kg), an IgG antibody directed against IL-1beta, was administred 24 hrs after ischemic injury and subsequently injected 2x over a period of 21 days. Treatment did not alter infarct size or improve left ventricular contractility. In addition, it failed to abolish the increased expression of nestin and Bcl-2, and modestly reduced bax protein levels. To directly assess the relationship between inflammation and the expression of nestin in the absence of an ischemic insult, adult male rats were injected with lipopolysaccharide (LPS) (10mg/kg;18 hrs). In the heart of LPS- treated rats, IL-1beta mRNA levels were significantly increased and associated with elevated nestin protein expression. The pre-treatment with Xoma 052 (10mg/kg) abolished the increased expression of nestin in the heart of LPS-treated rats. These data indicate that neural stem cells may represent a target for IL-1beta. However, futher investigation is required to elucidate the role of IL-1beta on NSC following MI.