Expression du facteur de transcription SRF chez les chevaux atteints de souffle

Il a été démontré que les chevaux atteints du souffle présentent une augmentation de la masse de muscle lisse entourant les voies respiratoires comparativement à des chevaux sains (Herszberg, Ramos-Barbon et al. 2006, Leclere, Lavoie-Lamoureux et al. 2011). L’augmentation de la masse de muscle lisse ainsi observée résulte d’une hyperplasie, et possiblement, d’une hypertrophie des myocytes. Les traitements usuels du souffle ne sont que partiellement efficaces à diminuer cette augmentation. L’objectif de cette étude était d’explorer les mécanismes moléculaires impliqués dans ces changements affectant la cellule musculaire lisse dans la pathologie du souffle chez le cheval. Pour ce faire, nous avons examiné les effets d’une exposition antigénique sur l’expression du «Serum Response Factor» (SRF) dans le muscle lisse bronchique. Le SRF est un facteur de transcription localisé dans le noyau de la cellule musculaire lisse et régulant l’expression génique de celle-ci en favorisant un phénotype prolifératif ou contractile. Les résultats démontrent qu’avant exposition antigénique, les pourcentages de cellules exprimant le SRF sont faibles. Une augmentation significative du pourcentage de myocytes exprimant le SRF survient suite à une stimulation antigénique chez les chevaux atteints de souffle alors qu’aucune augmentation n’est observée chez les chevaux contrôles. Ces résultats suggèrent que le SRF pourrait contribuer au remodelage du muscle lisse péribronchique dans la pathologie du souffle.

Isolation, culture et caractérisation phénotypique de cellules musculaires lisses endobronchiques équines.

Le muscle lisse endobronchique est l’un des acteurs principaux de l’asthme. La description de ces caractéristiques phénotypiques reste cependant très elliptique, notamment à cause de la difficulté inhérente à l’échantillonnage. Le cheval offre un large champ d’investigation en raison de sa taille et un modèle d’asthme pertinent en regard de la similitude entre asthme et souffle. La technique de culture et de caractérisation du muscle lisse a été mise au point à partir de muscle lisse trachéal. Ce modèle a ensuite été transposé et réalisé à partir de biopsies endobronchiques chez le cheval. Les cellules du muscle lisse ont été isolées, mises en culture puis caractérisées par immunofluorescence, cytométrie de flux et immunobuvardage. Le maintien du phénotype contractile en culture restant un défi dans l’établissement d’un modèle d’asthme réaliste. Suite à l’isolement des cellules musculaires lisses à partir de muscle lisse trachéal équin et leur mise en culture en présence de 10% de FBS pendant 7 passages, 96.4% des cellules expriment l’α-smooth muscle-actine (α-sm-actine), tandis que 83.8% et 77% expriment la desmine et la myosine respectivement. Les cellules musculaires lisses issues de biopsies endobronchiques expriment après 7 passages à 84% l’α-sm-actine, à 57% la desmine et 69% la myosine. Ces résultats ont été obtenus par immunofluorescence et immunobuvardage. Le pourcentage de cellules exprimant les protéines d’intérêt, tout comme l’intensité moyenne de fluorescence ne présentent pas de variation significative ni entre le 4ième et le 7ième passage, ni avec la caractérisation initiale, lors du premier passage. Cette étude suggère qu’il est possible de maintenir le phénotype contractile en culture sur plastique en présence de 10% de FBS, et que les biopsies endobronchiques sont un support d’étude valable pour de futures investigations concernant le rôle du muscle lisse et ses caractéristiques.

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.

Implication des cellules Nestin+ dans le remodelage vasculaire en conditions pathologiques

La protéine de filament intermédiaire Nestin, marqueur de cellules souches neurales, est exprimée dans les cellules vasculaires. Il a été démontré que les cellules de la crosse aortique dérivent de la crête neurale pendant le développement. Des cellules endothéliales exprimant Nestin sont retrouvées dans les capillaires durant l’embryogénèse ainsi que durant la vascularisation de tumeurs cancéreuses. Cette protéine est impliquée dans les mécanismes de prolifération cellulaire. Récemment des cellules Nestin+ ont été identifiées au niveau des cellules du muscle lisse de l’aorte. La régulation de Nestin dans ces cellules, pendant le développement et en conditions pathologiques, est inconnue. Cette thèse porte sur l’analyse de la protéine Nestin dans le remodelage vasculaire en situation diabétique et d’hypertension au niveau des artères carotide et aortique. Nos travaux examinent l’hypothèse que l’expression vasculaire de Nestine joue un rôle dans l’homéostasie durant le vieillissement physiologique et participe au remodelage suite à des stimuli pathologiques. La protéine Nestin est fortement exprimée dans les aortes de rats néonataux et cette expression diminue rapidement avec le développement. Au niveau de l’aorte l’expression de la protéine Nestin est retrouvée dans une sous-population de cellules du muscle lisse et au niveau des cellules endothéliales. L’expression de la protéine Nestin est corrélée avec sa proximité au cœur, une plus grande expression est observée dans l’arche aortique et une faible expression est détectée dans la partie thoracique. Nous avons déterminé qu’en présence de diabète de type I, il y a une perte de l’expression de la protéine Nestin dans la média de l’aorte et de la carotide. Cette perte d’expression représente un évènement précoce dans la pathologie diabétique et précède la dysfonction endothéliale. La diminution de l’expression de la protéine Nestin est également concomitante avec la perte de la capacité proliférative des cellules du muscle lisse. Dans les rats souffrant de diabète de type 1, une réduction significative de la densité des cellules du muscle lisse exprimant la protéine phosphorylée phosphohistone 3, une protéine impliquée dans un cycle cellulaire actif, est observée. De plus, cette réduction est corrélée avec la perte de l’expression de la protéine Nestin. Nous avons également démontré in vitro qu’un traitement hyperglycémique réduit l’expression de Nestin ainsi que la prolifération des cellules du muscle lisse. Enfin, l’utilisation d’un shARN dirigé contre Nestin nous a permis de déterminer l’implication de cette protéine dans la prolifération des cellules du muscle lisse en condition basale caractérisée par la diminution de l’incorporation de [3H] thymidine. Dans le modèle d’hypertension induite par une constriction aortique abdominale surrénale, l’augmentation de la pression sanguine est associée avec l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin dans l’artère carotidienne. Une corrélation positive a été observée entre l’expression de la protéine Nestin dans la carotide et la pression artérielle moyenne à laquelle la paroi de la carotide est soumise. De plus, les facteurs de croissance impliqués dans le remodelage vasculaire secondaire à l’hypertension augmentent l’expression de Nestin dans les cellules du muscle lisse isolées des carotides. Puis, la réduction de l’expression de la protéine Nestin via un shARN atténue l’incorporation de [3H] thymidine, associée à la prolifération cellulaire, stimulée par ces facteurs de croissance alors que l’incorporation de [3H] leucine, associée à la synthèse protéique, demeure inchangée. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin, secondaire à l’hypertension, pourrait représenter une réponse adaptative où il y a une augmentation de la croissance des cellules du muscle lisse afin de permettre à la paroi vasculaire de s’ajuster à l’augmentation de la pression sanguine.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Principios y métodos para el entrenamiento de la fuerza muscular

Comprender la fuerza como fenómeno fisiológico y mecánico es un elemento fundamental para aumentar el conocimiento de las técnicas y métodos de entrenamiento muscular basados en distintas formas de aplicar cargas de trabajo. En este sentido la fuerza muscular debe ser considerada como una cualidad física básica físico, de generar desplazamiento de los segmentos corporales o de vencer una resistencia se considera parte fundamental del Fitness físico, ya que se ha demostrado dentro de la evidencia científica sus beneficios para mantener y mejorar la condición de salud de las personas. El texto está divido en dos partes: la primera, presenta aspectos fisiológicos y mecánicos básicos del sistema músculo esquelético y la segunda, se centra en los distintos métodos de entrenamiento muscular; basados en esta propuesta conceptual lo estudiantes de pregrado podrán comprender de una manera sencilla los principios y métodos de entrenamiento de la fuerza.

Targeting αvβ3 and α5β1 for gene delivery to proliferating VSMCs: synergistic effect of TGF-β1

TGF-beta1 levels increase after vascular injury and promote vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation. We define a nonviral gene delivery system that targets alphavbeta3 and alpha5beta1 integrins that are expressed on proliferating VSMCs and strongly induced by TGF-beta1. A 15-amino acid RGDNP-containing peptide from American Pit Viper venom was linked to a Lys(16) peptide as vector (molossin vector) and complexed with Lipofectamine or fusogenic peptide for delivery of luciferase or beta-galactosidase reporter genes to primary cultures of human, rabbit, and rat VSMCs. Preincubation of VSMCs with TGF-beta1 for 24 h, but not with PDGF-BB, interferon-gamma, TNF-alpha, nor PMA, increased alphavbeta3 and alpha5beta1 expressions on VSMCs and enhanced gene delivery of molossin vector. Thus beta-galactosidase activity increased from 35 +/- 5% (controls) to 75 +/- 5% after TGF-beta1 treatment, and luciferase activity increased fourfold over control values. Potential use of this system in vessel bypass surgery was examined in an ex vivo rat aortic organ culture model after endothelial damage. Molossin vector system delivered beta-galactosidase to VSMCs in the vessel wall that remained for up to 12 days posttransfection. The molossin vector system, when combined with TGF-beta1, enhances gene delivery to proliferating VSMCs and might have clinical applications for certain vasculoproliferative diseases.

Evidence both L-type and non-L-type voltage-dependent calcium channels contribute to cerebral artery vasospasm following loss of NO in the rat

We recently found block of NO synthase in rat middle cerebral artery caused spasm, associated with depolarizing oscillations in membrane potential (Em) similar in form but faster in frequency (circa 1 Hz) to vasomotion. T-type voltage-gated Ca2+ channels contribute to cerebral myogenic tone and vasomotion, so we investigated the significance of T-type and other ion channels for membrane potential oscillations underlying arterial spasm. Smooth muscle cell membrane potential (Em) and tension were measured simultaneously in rat middle cerebral artery. NO synthase blockade caused temporally coupled depolarizing oscillations in cerebrovascular Em with associated vasoconstriction. Both events were accentuated by block of smooth muscle BKCa. Block of T-type channels or inhibition of Na+/K+-ATPase abolished the oscillations in Em and reduced vasoconstriction. Oscillations in Em were either attenuated or accentuated by reducing [Ca2+]o or block of KV, respectively. TRAM-34 attenuated oscillations in both Em and tone, apparently independent of effects against KCa3.1. Thus, rapid depolarizing oscillations in Em and tone observed after endothelial function has been disrupted reflect input from T-type calcium channels in addition to L-type channels, while other depolarizing currents appear to be unimportant. These data suggest that combined block of T and L-type channels may represent an effective approach to reverse cerebral vasospasm.

Possible role for K+ in endothelium-derived hyperpolarizing factor–linked dilatation in rat middle cerebral artery

Background and Purpose— Endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF) and K+ are vasodilators in the cerebral circulation. Recently, K+ has been suggested to contribute to EDHF-mediated responses in peripheral vessels. The EDHF response to the protease-activated receptor 2 ligand SLIGRL was characterized in cerebral arteries and used to assess whether K+ contributes as an EDHF. Methods— Rat middle cerebral arteries were mounted in either a wire or pressure myograph. Concentration-response curves to SLIGRL and K+ were constructed in the presence and absence of a variety of blocking agents. In some experiments, changes in tension and smooth muscle cell membrane potential were recorded simultaneously. Results— SLIGRL (0.02 to 20 μmol/L) stimulated concentration and endothelium-dependent relaxation. In the presence of NG-nitro-L-arginine methyl ester, relaxation to SLIGRL was associated with hyperpolarization and sensitivity to a specific inhibitor of IKCa, 1-[(2-chlorophenyl)diphenylmethyl]-1H-pyrazole (1μmol/L), reflecting activation of EDHF. Combined inhibition of KIR with Ba2+ (30μmol/L) and Na+/K+-ATPase with ouabain (1 μmol/L) markedly attenuated the relaxation to EDHF. Raising extracellular [K+] to 15 mmol/L also stimulated smooth muscle relaxation and hyperpolarization, which was also attenuated by combined application of Ba2+ and ouabain. Conclusions— SLIGRL evokes EDHF-mediated relaxation in the rat middle cerebral artery, underpinned by hyperpolarization of the smooth muscle. The profile of blockade of EDHF-mediated hyperpolarization and relaxation supports a pivotal role for IKCa channels. Furthermore, similar inhibition of responses to EDHF and exogenous K+ with Ba2+ and ouabain suggests that K+ may contribute as an EDHF in the middle cerebral artery.

Thyroid hormone stimulates NO production via activation of the PI3K/Akt pathway in vascular myocytes

Aims Thyroid hormone (TH) rapidly relaxes vascular smooth muscle cells (VSMCs). However, the mechanisms involved in this effect remain unclear. We hypothesize that TH-induced rapid vascular relaxation is mediated by VSMC-derived nitric oxide (NO) production and is associated with the phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B (PI3K/Akt) signalling pathway. Methods and results NO levels were determined using a NO-specific fluorescent dye (DAF-2) and nitrite (NO(2)) levels. Expression of NO synthase (NOS) isoforms and proteins of the PI3K/Akt pathway was determined by both western blotting and immunocytochemistry. Myosin light chain (MLC) phosphorylation levels were also investigated by western blotting. Exposure of cultured VSMCs from rat thoracic aortas to triiodothyronine (T3) resulted in a significant decrease of MLC phosphorylation levels. T3 also induced a rapid increase in Akt phosphorylation and increased NO production in a dose-dependent manner (0.001-1 mu M). VSMCs stimulated with T3 for 30 min showed an increase in the expression of all three NOS isoforms and augmented NO production, effects that were prevented by inhibitors of PI3K. Vascular reactivity studies showed that vessels treated with T3 displayed a decreased response to phenylephrine, which was reversed by NOS inhibition. These data suggest that T3 treatment induces greater generation of NO both in aorta and VSMCs and that this phenomenon is endothelium independent. In addition, these findings show for the first time that the PI3K/Akt signalling pathway is involved in T3-induced NO production by VSMCs, which occurs with expressive participation of inducible and neuronal NOS. Conclusion Our data strongly indicate that T3 causes NO-dependent rapid relaxation of VSMC and that this effect is mediated by the PI3K/Akt signalling pathway.

Na plus -Glucose Cotransporter SGLT1 Protein in Salivary Glands: Potential Involvement in the Diabetes-Induced Decrease in Salivary Flow

Oral health complications in diabetes include decreased salivary secretion. The SLC5A1 gene encodes the Na(+)-glucose cotransporter SGLT1 protein, which not only transports glucose, but also acts as a water channel. Since SLC5A1 expression is altered in kidneys of diabetic subjects, we hypothesize that it could also be altered in salivary glands, contributing to diabetic dysfunction. The present study shows a diabetes-induced decrease (p < 0.001) in salivary secretion, which was accompanied by enhanced (p < 0.05) SGLT1 mRNA expression in parotid (50%) and submandibular (30%) glands. Immunohistochemical analysis of parotid gland of diabetic rats revealed that SGLT1 protein expression increased in the luminal membrane of ductal cells, which can stimulate water reabsorption from primary saliva. Furthermore, SGLT1 protein was reduced in myoepithelial cells of the parotid from diabetic animals, and that, by reducing cellular contractile activity, might also be related to reduced salivary flux. Six-day insulin-treated diabetic rats reversed all alterations. In conclusion, diabetes increases SLC5A1 gene expression in salivary glands, increasing the SGLT1 protein content in the luminal membrane of ductal cells, which, by increasing water reabsorption, might explain the diabetes-induced decrease in salivary secretion.

Pyk2 mediates increased adrenergic contractile responses in arteries from DOCA-salt mice - Vasoactive Peptide Symposium

The calcium-dependent proline-rich tyrosine kinase (Pyk2), a nonreceptor protein activated by tyrosine phosphorylation, links G protein-coupled receptors to vascular responses. We tested the hypothesis that enhanced vascular reactivity in deoxycorticosterone acetate (DOCA)-salt hypertensive mice is due to increased activation of Pyk2. Aorta and small mesenteric arteries from DOCA-salt and uninephrectomized (UNI) male C57B1/6 mice were used. Systolic blood pressure (mm Hg) was higher in DOCA (126 +/- 3) vs. UNI (100 +/- 4) mice. Vascular responses to phenylephrine (1 nM to 100 mu M) were greater both in aorta and small mesenteric arteries from DOCA-salt than UNI, but treatment with Tyrphostin A-9 (0.1 mu M, Pyk2 inhibitor) abolished the difference among the groups. Pyk2 levels, as well as phospho-Pyk2(Tyr402), paxillin, and phospho-paxillin(Tyr118) were increased in DOCA-salt aorta. Incubation of vessels with Tyrphostin A-9 restored phosphorylation of Pyk2 and paxillin. Increased activation of Pyk2 contributes to increased vascular contractile responses in DOCA-salt mice. J Am Soc Hypertens 2008;2(6): 431-438. (C) 2008 American Society of Hypertension. All rights reserved.

BnP1, a novel P-I metalloproteinase from Bothrops neuwiedi venom: Biological effects benchmarking relatively to jararhagin, a P-IIISVMP

Snake venom metalloproteinases (SVMPs) have been extensively studied and their effects associated with the local bleeding observed in human accidents by viper snakes. Representatives of P-I and P-III classes of SVMPs similarly hydrolyze extracellular matrix proteins or coagulation factors while only P-III SVMPs induce significant hemorrhage in experimental models. In this work, the effects of P-I and P-III SVMPs on plasma proteins and cultures of muscle and endothelial cells were compared in order to enlighten the mechanisms involved in venom-induced hemorrhage. To reach this comparison, BnP1 was isolated from B. neuwiedi venom and used as a weakly hemorrhagic P-I SVMPs and jararhagin was used as a model of potently hemorrhagic P-III SVMP. BnP1 was isolated by size exclusion and anion-exchange chromatographies, showing apparent molecular mass of approximately 24kDa and sequence similarity with other members of SVMPs, which allowed its classification as a group P-I SVMP. The comparison of local effects induced by SVMPs showed that BnP1 was devoid of significant myotoxic and hemorrhagic activities and jararhagin presented only hemorrhagic activity. BnP1 and jararhagin were able to hydrolyze fibrinogen and fibrin, although the latter displayed higher activity in both systems. Using HUVEC primary cultures, we observed that BnP1 induced cell detachment and a decrease in the number of viable endothelial cells in levels comparable to those observed by treatment with jararhagin. Moreover, both BnP1 and jararhagin induced apoptosis in HUVECs while only a small increase in LDH supernatant levels was observed after treatment with jararhagin, suggesting that the major mechanism involved in endothelial cell death is apoptosis. Jararhagin and BnP1 induced little effects on C2C12 muscle cell cultures, characterized by a partial detachment 24h after treatment and a mild necrotic effect as evidenced by a small increase in the supernatants LDH levels. Taken together, our data show that P-I and P-III SVMPs presented comparable effects except for the hemorrhagic activity, suggesting that hydrolysis of coagulation factors or damage to endothelial cells are not sufficient for induction of local bleeding. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Increased Activation of Stromal Interaction Molecule-1/Orai-1 in Aorta From Hypertensive Rats A Novel Insight Into Vascular Dysfunction

Disturbances in the regulation of cytosolic calcium (Ca(2+)) concentration play a key role in the vascular dysfunction associated with arterial hypertension. Stromal interaction molecules (STIMs) and Orai proteins represent a novel mechanism to control store-operated Ca(2+) entry. Although STIMs act as Ca(2+) sensors for the intracellular Ca(2+) stores, Orai is the putative pore-forming component of Ca(2+) release-activated Ca(2+) channels at the plasma membrane. We hypothesized that augmented activation of Ca(2+) release-activated Ca(2+)/Orai-1, through enhanced activity of STIM-1, plays a role in increased basal tonus and vascular reactivity in hypertensive animals. Endothelium-denuded aortic rings from Wistar-Kyoto and stroke-prone spontaneously hypertensive rats were used to evaluate contractions because of Ca(2+) influx. Depletion of intracellular Ca(2+) stores, which induces Ca(2+) release-activated Ca(2+) activation, was performed by placing arteries in Ca(2+) free-EGTA buffer. The addition of the Ca(2+) regular buffer produced greater contractions in aortas from stroke-prone spontaneously hypertensive rats versus Wistar-Kyoto rats. Thapsigargin (10 mu mol/L), an inhibitor of the sarcoplasmic reticulum Ca(2+) ATPase, further increased these contractions, especially in stroke-prone spontaneously hypertensive rat aorta. Addition of the Ca(2+) release-activated Ca(2+) channel inhibitors 2-aminoethoxydiphenyl borate (100 mu mol/L) or gadolinium (100 mu mol/L), as well as neutralizing antibodies to STIM-1 or Orai-1, abolished thapsigargin-increased contraction and the differences in spontaneous tone between the groups. Expression of Orai-1 and STIM-1 proteins was increased in aorta from stroke-prone spontaneously hypertensive rats when compared with Wistar-Kyoto rats. These results support the hypothesis that both Orai-1 and STIM-1 contribute to abnormal vascular function in hypertension. Augmented activation of STIM-1/Orai-1 may represent the mechanism that leads to impaired control of intracellular Ca(2+) levels in hypertension. (Hypertension. 2009; 53[part 2]: 409-416.)

Mapping the cytoskeletal prestress

Park CY, Tambe D, Alencar AM, Trepat X, Zhou EH, Millet E, Butler JP, Fredberg JJ. Mapping the cytoskeletal prestress. Am J Physiol Cell Physiol 298: C1245-C1252, 2010. First published February 17, 2010; doi: 10.1152/ajpcell.00417.2009.-Cell mechanical properties on a whole cell basis have been widely studied, whereas local intracellular variations have been less well characterized and are poorly understood. To fill this gap, here we provide detailed intracellular maps of regional cytoskeleton (CSK) stiffness, loss tangent, and rate of structural rearrangements, as well as their relationships to the underlying regional F-actin density and the local cytoskeletal prestress. In the human airway smooth muscle cell, we used micropatterning to minimize geometric variation. We measured the local cell stiffness and loss tangent with optical magnetic twisting cytometry and the local rate of CSK remodeling with spontaneous displacements of a CSK-bound bead. We also measured traction distributions with traction microscopy and cell geometry with atomic force microscopy. On the basis of these experimental observations, we used finite element methods to map for the first time the regional distribution of intracellular prestress. Compared with the cell center or edges, cell corners were systematically stiffer and more fluidlike and supported higher traction forces, and at the same time had slower remodeling dynamics. Local remodeling dynamics had a close inverse relationship with local cell stiffness. The principal finding, however, is that systematic regional variations of CSK stiffness correlated only poorly with regional F-actin density but strongly and linearly with the regional prestress. Taken together, these findings in the intact cell comprise the most comprehensive characterization to date of regional variations of cytoskeletal mechanical properties and their determinants.