Changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with chronic heart failure: an intervention study of long-term treatment with recombinant human brain natriuretic peptide

The physiological mechanisms involved in isoproterenol (ISO)-induced chronic heart failure (CHF) are not fully understood. In this study, we investigated local changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with ISO-induced CHF, and evaluated the effects of treatment with recombinant human brain natriuretic peptide (rhBNP). Sprague-Dawley rats were divided into 4 different groups. Fifty rats received subcutaneous ISO injections to induce CHF and the control group (n=10) received equal volumes of saline. After establishing the rat model, 9 CHF rats received no further treatment, rats in the low-dose group (n=8) received 22.5 μg/kg rhBNP and those in the high-dose group (n=8) received 45 μg/kg rhBNP daily for 1 month. Cardiac function was assessed by echocardiographic and hemodynamic analysis. Collagen volume fraction (CVF) was determined. Plasma and myocardial aldosterone concentrations were determined using radioimmunoassay. Myocardial aldosterone synthase (CYP11B2) was detected by quantitative real-time PCR. Cardiac function was significantly lower in the CHF group than in the control group (P<0.01), whereas CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription were significantly higher than in the control group (P<0.05). Low and high doses of rhBNP significantly improved hemodynamics (P<0.01) and cardiac function (P<0.05) and reduced CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription (P<0.05). There were no significant differences between the rhBNP dose groups (P>0.05). Elevated cardiac aldosterone and upregulation of aldosterone synthase expression were detected in rats with ISO-induced CHF. Administration of rhBNP improved hemodynamics and ventricular remodeling and reduced myocardial fibrosis, possibly by downregulating CYP11B2 transcription and reducing myocardial aldosterone synthesis.

Modèles de dysfonction érectile chez le rat

Des modèles de dysfonction érectile (DE) ont été développés et étudiés chez le rat. Cependant, peu de choses sont connues dans certains modèles présentant des facteurs de risque de la DE, en l’occurrence le rat soumis à une diète riche en glucose, le rat avec une restriction de croissance intra-utérine (RCIU) et le rat avec l’infusion continue de l’angiotensine (Ang) II en ce qui concerne l’évaluation de la fonction érectile in vivo. C’est ainsi que nous nous sommes proposés cette étude. La fonction érectile a été mesurée par la stimulation électrique du nerf caverneux à des cohortes de rats mâles Sprague-Dawley de différents âges comme suit: 1) des rats jeunes de 12 semaines d’âge, adultes reproducteurs à la retraite d’environ 30 semaines d’âge et des rats de 27 et 29 semaines soumis à une diète riche en glucose par l’eau de breuvage (10%) à court (1 semaine), moyen (6 semaines) et long (12 ou 13 semaines) termes; 2) des rats jeunes âgés de 12 semaines recevant une infusion soit de l’Ang II (200ng/kg/min) soit de la saline par mini-pompes osmotiques sous-cutanées pendant 1 et 2 semaines; et 3) des rats adultes âgés de 36 semaines avec une RCIU. La fonction érectile a été représentée par des courbes de variations de pression intracaverneuse (PIC) et d’aire sous la courbe (ASC) normalisées avec la pression artérielle moyenne (PAM) en réponse à la stimulation nerveuse à différents volts. À la fin des expériences, les animaux ont été sacrifiés, le sang recueilli pour le dosage de la glycémie et de l’insulinémie; le pénis, l’aorte thoracique et le cœur prélevés à des fins d’analyses protéique et histologique. La diète riche en glucose à court terme a eu un effet néfaste sur la fonction érectile chez le jeune rat mais bénéfique chez le rat adulte reproducteur; de même que pour les études à long terme, la diète riche en glucose a amélioré ou renversé la DE associée au vieillissement. Les rats avec RCIU ont exhibé une baisse très significative de la fonction érectile. Ces détériorations ou améliorations de la fonction érectile avec le glucose ou dans la RCIU ont été principalement associées à des modifications de l’expression de l’Akt, en plus d’une augmentation de l’insuline sérique dans les groupes avec le glucose. L’Ang II a entraîné une baisse de la fonction érectile, statistiquement très significative après 1 semaine et maintenue après 2 semaines de traitement, sans causer des changements morphologiques au cœur et à l’aorte thoracique. En conclusion : l’atteinte du système érectile se fait précocement dans les complications cardiovasculaires liées à l’activation du SRA, l’implication de l’Akt dans la modulation de la fonction érectile dépend de type de vieillissement et de la diète, le RCIU est un facteur de risque pour la DE.

Caractérisation de l’apoptose observée dans le système limbique après une ischémie myocardique transitoire chez le rat

Au niveau clinique, il a été observé que de 15 à 30 % des patients qui ont subi un infarctus du myocarde développent une dépression majeure. De plus, la population atteinte de dépression post-infarctus présente un risque de mortalité de trois à quatre fois plus élevé, et ce, en comparaison avec la population non dépressive post-infarctus. Dans un modèle de rat développé pour étudier la dépression post-infarctus, des cellules apoptotiques ont été retrouvées au niveau du système limbique. Il apparaît que les cytokines seraient en partie responsables de cette mort cellulaire qui relie le cœur en ischémie et le système nerveux central. Donc, les objectifs de cette thèse sont : 1) de caractériser spatialement et temporellement la survenue de la mort cellulaire par apoptose dans les structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde ; 2) de déterminer l’effet de l’anti-inflammatoire celecoxib sur cette apoptose observée au niveau de l’amygdale et de déterminer l’implication de l’enzyme COX-2 ; 3) de déterminer l’implication de la cytokine pro-inflammatoire TNF-α dans l’apoptose observée au niveau des structures du système limbique du rat, à la suite d’un infarctus du myocarde. Afin d’atteindre ces objectifs, les rats ont subi une ischémie de 40 minutes, suivi d’une période de reperfusion qui varie d’un protocole à l’autre (15 minutes, 24, 48, 72 heures ou 7 jours). De plus, en fonction du protocole, ces rats ont été traités avec soit du célécoxib (inhibiteur sélectif de la COX-2), soit avec du PEG sTNF-R1 (inhibiteur du TNF-α). À la suite de ces protocoles, les rats ont été sacrifiés, la taille de l’infarctus a été déterminée et les différentes structures cérébrales du système limbique prélevées. Des tests biochimiques propres à chaque protocole ont été réalisés afin de documenter l'apoptose. Il a alors été observé qu’aucun des deux traitements ne présentait d’effet sur la taille de l’infarctus. L’étude de l’apoptose dans le système limbique a révélé que : 1) le processus apoptotique se mettait en place dans l’hippocampe dès les 15 premières minutes de reperfusion suivant l’infarctus du myocarde et que ce processus était spatialement dynamique dans le système limbique jusqu’au septième jour postreperfusion ; 2) il est apparu que la COX-2 était impliquée dans l'apoptose du système limbique ; 3) il a été observé que le TNF-α périphérique était impliqué dans ce processus apoptotique après 72 heures de reperfusion en activant la voie extrinsèque de l'apoptose. Ces résultats ont permis de caractériser la survenue de l’apoptose au niveau du système limbique chez le rat à la suite d’un infarctus du myocarde et de documenter l'implication de la COX-2 et du TNF-α dans ce processus. Bien que ces résultats n’apportent pas de schémas thérapeutiques clairs ou de mécanismes physiopathologiques globaux ces derniers permettent une meilleure compréhension de la relation existante entre le cœur et le système nerveux central dans le cadre de l’infarctus du myocarde. De manière moins spécifique ils précisent la relation entre le système inflammatoire et le système nerveux central.

Régulations homéostatiques cardiovasculaires suite à une transfusion par échange avec du sang hyperagrégeant chez le rat

Dans le but de vérifier l’impact d’un changement soudain dans l’agrégation érythrocytaire sur certains paramètres cardiovasculaires, une transfusion par échange sanguin du tiers du volume a été effectuée avec du sang hyperagrégeant chez le rat de souche Brown Norway. La pression caudale, le volume cardiaque systolique, la fraction d’éjection, le débit cardiaque, le rythme cardiaque et la résistance périphérique à l’écoulement sanguin ont été observés non-intrusivement sur 19 jours suite à la transfusion. Les rats ont été sacrifiés plus d’un mois suivant la transfusion et une étude ex vivo de la réponse à deux agents dilatateurs (l’acétylcholine et le nitroprussiate de sodium) a été menée sur les artérioles mésentériques. Des variations des paramètres cardiovasculaires, soit le débit, le volume systolique et la résistance périphérique, ont été remarquées dans les trois premiers jours posttransfusion. Une résistance du muscle vasculaire lisse au monoxyde d’azote a été notée chez les rats transfusés au sang hyperagrégeant alors qu’aucune dysfonction endothéliale n’était apparente en réponse à l’acétylcholine.

La néoglucogenèse rénale : un nouvel aspect dans la restriction de croissance intra-utérine chez le rat

Bien que l’environnement intra-utérin défavorable soit associé à des conditions pathologiques à l’âge adulte, les mécanismes mis en place in utero ne sont pas encore élucidés. Nous avons établi un modèle de restriction de croissance intra-utérine (RCIU) en donnant une diète faible en sodium à la rate pendant la dernière semaine de gestation. Ce modèle se caractérise par une diminution de perfusion placentaire et une redistribution du flot sanguin, favorisant l’irrigation des organes nobles (cœur et cerveau) au détriment du rein fœtal. De plus, l’expression rénale du facteur de croissance endothéliale vasculaire (VEGF) est diminuée chez le fœtus. L’hypothèse de travail est que la néoglucogenèse hépatique et rénale augmente chez les fœtus RCIU afin de compenser la diminution de perfusion placentaire, et que l’expression rénale des récepteurs de VEGF (Flt-1 et Flk-1) est altérée à la suite de la redistribution du flot sanguin. Nos objectifs étaient de comparer l’expression protéique des enzymes de la néoglucogenèse et des récepteurs de VEGF entre les fœtus témoins et RCIU. L’aldolase B, la fructose-1,6-biphosphatase et la glucose-6-phosphatase augmentent dans les reins de fœtus RCIU par rapport aux témoins alors qu’aucun changement n’est observé dans le foie. De plus, l’expression de ces enzymes est différente selon le sexe du fœtus. Une diminution de Flt-1 est notée dans les reins de fœtus RCIU. Nos résultats démontrent que des adaptations surviennent chez le fœtus à la suite d’une insulte intra-utérine favorisant sa survie mais ayant des conséquences telles que la dysfonction rénale observée chez les adultes de ce modèle animal. À long terme, ces travaux pourront permettre d’entrevoir des avenues pour mieux identifier les approches de prévention lors de naissance à la suite d’une RCIU.

Métabolisme énergétique cardiaque fœtal dans un modèle de restriction de croissance intra-utérine chez le rat

Une diète faible en sodium donnée à des rates lors de la dernière semaine de gestation induit une diminution de l’expansion volumique, du diamètre des artères utérines et du poids des placentas comparativement à des rates témoins. Ces perturbations suggèrent une diminution de la perfusion placentaire affectant l’apport foetal en nutriments. Les ratons naissent avec une restriction de croissance intra-utérine (RCIU). Chez le foetus, le substrat énergétique cardiaque principal est le glucose via la glycolyse. À la naissance, la source principale d’énergie est l’utilisation des acides gras par la β-oxydation. Nous émettons l’hypothèse que dans ce modèle de RCIU, le coeur foetal répond à la diminution d’apport nutritionnel due à une atteinte maternelle en adaptant son métabolisme énergétique cardiaque à la baisse. Les rates gestantes (témoins et recevant la diète faible en sodium) sont sacrifiées au jour 22 de gestation (sur 23). Les coeurs foetaux sont prélevés afin de caractériser les protéines dites « limitantes » in vitro des voies de la glycolyse et de la β-oxydation. Les expressions protéiques de GLUT1, GLUT4, HK1, HK2, CPT2, CPT1β, cytochrome c, PFK1, PKM1/2, mesurées par immunobuvardage de type Western, sont similaires entre les coeurs des foetus RCIU et témoins, mâles et femelles. L’expression protéique de CPT1α est diminuée dans les coeurs des femelles RCIU seulement. Il n’existe aucune différence significative entre les différents groupes quant à l’activité enzymatique de PKM1/2. Nos résultats dressent un profil métabolique général suggérant que le sexe du foetus peut avoir un effet sur la réponse cardiaque foetale à une atteinte du volume sanguin maternel causée par la diète restreinte en sodium. Ce profil métabolique semble démontrer une atteinte du catabolisme des lipides. Afin de bien caractériser cette réponse du mécanisme énergétique, l’activité enzymatique des autres enzymes principales de la glycolyse (HK1, HK2, PFK1), le flux intra-mitochondrial d’acyl CoA à travers les CPTs ainsi que la quantité totale d’acétyl CoA devront être quantifiés.

Les effets du vieillissement sur la pharmacodynamie et la pharmacocinétique de la kétamine et de la xylazine chez le rat Sprague-Dawley

Chez les animaux de laboratoire, même si les anesthésiques par inhalation sont généralement plus sécuritaires que les injectables, leur utilité est souvent restreinte lorsqu’un protocole expérimental exige une autre approche. Des combinaisons d’anesthésiques contenant de la kétamine sont considérées comme l’option de choix pour les anesthésies injectables chez les rats. Le vieillissement entraîne des changements dégénératifs au niveau de la structure et la fonction des organes, modifiant souvent à la pharmacocinétique des drogues. Ce projet porte sur l’évaluation des changements pharmacodynamiques (physiologiques, biochimiques et histologiques) et pharmacocinétiques, lors d’une combinaison anesthésique de kétamine-­‐xylazine chez le rat Sprague-­‐Dawley vieillissant. Une anesthésie à la kétamine-­‐xylazine fut induite chez des rats Sprague-­‐Dawley de différents âges. Afin d’évaluer l’effet du vieillissement sur le métabolisme des deux drogues, des prélèvements sanguins périodiques pour l’analyse de la pharmacocinétique ainsi que des mesures des paramètres physiologiques, biochimiques et une histopathologie furent effectués. Le vieillissement a causé certaines modifications notamment en produisant une diminution de la saturation d’oxygène, une baisse marquée de la fréquence cardiaque et respiratoire, une hypoalbuminémie ainsi qu’une augmentation de la durée d’anesthésie. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine et de la xylazine furent grandement affectés par le vieillissement causant une augmentation progressive significative de l’aire sous la courbe (AUC) et du temps de demi-­‐vie, ainsi qu’une diminution de la clairance. À la lumière de ces résultats, les doses de kétamine et de xylazine doivent être adaptées chez les rats vieillissants pour permettre une anesthésie de durée raisonnable et un réveil sans complications.

Alterations in brainstem a2 adrenoreceptor activity in pyridoxine-deficient rat model of hypertension

Moderate pyridoxine deficiency in adult male Sprague-Dawley rats results in significant hypertension, associated with a general sympathetic stimulation , including an increase in the turnover of norepinephrine in the heart. Treatment of these rats with pyridoxine reversed blood pressure to normal within 24 h. Treatment of pyridoxine-deficient rats with clonidine or x-methyl dihydroxyphenylalanine (x-methyl DOPA) also reduced the blood pressure of these animals to normal . There was also a significant increase in the Bma, of high and low affinity [3H]p-amino-clonidine binding to crude synaptosomal membrane preparations of the brain stem of deficient rats indicating chronic underexposure of)(, adrenoreceptors to endogenous norepinephrin.

Distribution of [H-3]trans-resveratrol in rat tissues following oral administration

Resveratrol has been widely investigated for its potential health properties, although little is known about its metabolism in vivo. Here we investigated the distribution of metabolic products of [H-3]trans-resveratrol, following gastric administration. At 2 h, plasma concentrations reached 1 center dot 7 % of the administered dose, whilst liver and kidney concentrations achieved 1 center dot 0 and 0 center dot 6 %, respectively. Concentrations detected at 18 h were lower, being only 0 center dot 5 % in plasma and a total of 0 center dot 35 % in tissues. Furthermore, whilst kidney and liver concentrations fell to 10 and 25 %, respectively, of concentrations at 2 h, the brain retained 43 % of that measured at 2 h. Resveratrol-glucuronide was identified as the major metabolite, reaching 7 mu m in plasma at 2 h. However, at 18 h the main form identified in liver, heart, lung and brain was native resveratrol aglycone, indicating that it is the main form retained in the tissues. No phenolic degradation products were detected in urine or tissues, indicating that, unlike flavonoids, resveratrol does not appear to serve as a substrate for colonic microflora. The present study provides additional information about the nature of resveratrol metabolites and which forms might be responsible for its in vivo biological effects.

Role of G1 phase cyclins and cyclin dependent kinases during hypertrophic growth of adult rat cardiomyocytes

Cell cycle regulatory molecules are implicated in cardiomyocyte hypertrophy. We have investigated protein expression of cyclins A, D1–3, and E and cyclin-dependent kinases (CDKs) 2, 4, 5, and 6 in left ventricular (LV) tissues during the development of LV hypertrophy in rats following aortic constriction (AC). Compared with their expression in sham-operated controls (SH), expression of cyclins D2 and D3 and of CDK4 and CDK6 increased significantly fromday 3 to day 21 after AC concomitant with increased LV mass. However, no significant difference was observed for CDK2 or CDK5. Cyclins A, D1, and E were undetectable. In vitro kinase activities of CDK4 and CDK6 increased ∼70% from day 7 to day 14 in AC myocytes compared with SH myocytes (P< 0.03). Fluorescence-activated cell sorter analysis revealed a G0/G1to G2/M phase progression in AC myocyte nuclei (22.0 ± 1.1% in G2/M) by day 7 postoperation compared with progression in SH myocyte nuclei (14.0 ± 0.8% in G2/M;P < 0.01). Thus an upregulation of certain cell cycle regulators is associated with cardiomyocyte hypertrophy.

Regulation of expression of the rat orthologue of mouse double minute 2 (MDM2) by H2O2-induced oxidative stress in neonatal rat cardiac myocytes.

The Mdm2 ubiquitin ligase is an important regulator of p53 abundance and p53-dependent apoptosis. Mdm2 expression is frequently regulated by a p53 Mdm2 autoregulatory loop whereby p53 stimulates Mdm2 expression and hence its own degradation. Although extensively studied in cell lines, relatively little is known about Mdm2 expression in heart where oxidative stress (exacerbated during ischemia-reperfusion) is an important pro-apoptotic stimulus. We demonstrate that Mdm2 transcript and protein expression are induced by oxidative stress (0.2 mm H(2)O(2)) in neonatal rat cardiac myocytes. In other cells, constitutive Mdm2 expression is regulated by the P1 promoter (5' to exon 1), with inducible expression regulated by the P2 promoter (in intron 1). In myocytes, H(2)O(2) increased Mdm2 expression from the P2 promoter, which contains two p53-response elements (REs), one AP-1 RE, and two Ets REs. H(2)O(2) did not detectably increase expression of p53 mRNA or protein but did increase expression of several AP-1 transcription factors. H(2)O(2) increased binding of AP-1 proteins (c-Jun, JunB, JunD, c-Fos, FosB, and Fra-1) to an Mdm2 AP-1 oligodeoxynucleotide probe, and chromatin immunoprecipitation assays showed it increased binding of c-Jun or JunB to the P2 AP-1 RE. Finally, antisense oligonucleotide-mediated reduction of H(2)O(2)-induced Mdm2 expression increased caspase 3 activation. Thus, increased Mdm2 expression is associated with transactivation at the P2 AP-1 RE (rather than the p53 or Ets REs), and Mdm2 induction potentially represents a cardioprotective response to oxidative stress.

Evidence for involvement of both IKCa and SKCa channels in hyperpolarizing responses of the rat middle cerebral artery

Endothelium-derived hyperpolarizing factor responses in the rat middle cerebral artery are blocked by inhibiting IKCa channels alone, contrasting with peripheral vessels where block of both IKCa and SKCa is required. As the contribution of IKCa and SKCa to endothelium-dependent hyperpolarization differs in peripheral arteries, depending on the level of arterial constriction, we investigated the possibility that SKCa might contribute to equivalent hyperpolarization in cerebral arteries under certain conditions. METHODS: Rat middle cerebral arteries (approximately 175 microm) were mounted in a wire myograph. The effect of KCa channel blockers on endothelium-dependent responses to the protease-activated receptor 2 agonist, SLIGRL (20 micromol/L), were then assessed as simultaneous changes in tension and membrane potential. These data were correlated with the distribution of arterial KCa channels revealed with immunohistochemistry. RESULTS: SLIGRL hyperpolarized and relaxed cerebral arteries undergoing variable levels of stretch-induced tone. The relaxation was unaffected by specific inhibitors of IKCa (TRAM-34, 1 micromol/L) or SKCa (apamin, 50 nmol/L) alone or in combination. In contrast, the associated smooth-muscle hyperpolarization was inhibited, but only with these blockers in combination. Blocking nitric oxide synthase (NOS) or guanylyl cyclase evoked smooth-muscle depolarization and constriction, with both hyperpolarization and relaxation to SLIGRL being abolished by TRAM-34 alone, whereas apamin had no effect. Immunolabeling showed SKCa and IKCa within the endothelium. CONCLUSIONS: In the absence of NO, IKCa underpins endothelium-dependent hyperpolarization and relaxation in cerebral arteries. However, when NOS is active SKCa contributes to hyperpolarization, whatever the extent of background contraction. These changes may have relevance in vascular disease states where NO release is compromised and when the levels of SKCa expression may be altered.

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.

The early transcriptomic response to interleukin 1β and interleukin 33 in rat neonatal cardiomyocytes

In the heart, inflammatory cytokines including interleukin (IL) 1β are implicated in regulating adaptive and maladaptive changes, whereas IL33 negatively regulates cardiomyocyte hypertrophy and promotes cardioprotection. These agonists signal through a common co-receptor but, in cardiomyocytes, IL1β more potently activates mitogen-activated protein kinases and NFκB, pathways that regulate gene expression. We compared the effects of external application of IL1β and IL33 on the cardiomyocyte transcriptome. Neonatal rat cardiomyocytes were exposed to IL1β or IL33 (0.5, 1 or 2h). Transcriptomic profiles were determined using Affymetrix rat genome 230 2.0 microarrays and data were validated by quantitative PCR. IL1β induced significant changes in more RNAs than IL33 and, generally, to a greater degree. It also had a significantly greater effect in downregulating mRNAs and in regulating mRNAs associated with selected pathways. IL33 had a greater effect on a small, select group of specific transcripts. Thus, differences in intensity of intracellular signals can deliver qualitatively different responses. Quantitatively different responses in production of receptor agonists and transcription factors may contribute to qualitative differences at later times resulting in different phenotypic cellular responses.

Conditional transgenic expression of fibroblast growth factor 9 in the adult mouse heart reduces heart failure mortality after myocardial infarction

BACKGROUND: Fibroblast growth factor 9 (FGF9) is secreted from bone marrow cells, which have been shown to improve systolic function after myocardial infarction (MI) in a clinical trial. FGF9 promotes cardiac vascularization during embryonic development but is only weakly expressed in the adult heart. METHODS AND RESULTS: We used a tetracycline-responsive binary transgene system based on the α-myosin heavy chain promoter to test whether conditional expression of FGF9 in the adult myocardium supports adaptation after MI. In sham-operated mice, transgenic FGF9 stimulated left ventricular hypertrophy with microvessel expansion and preserved systolic and diastolic function. After coronary artery ligation, transgenic FGF9 enhanced hypertrophy of the noninfarcted left ventricular myocardium with increased microvessel density, reduced interstitial fibrosis, attenuated fetal gene expression, and improved systolic function. Heart failure mortality after MI was markedly reduced by transgenic FGF9, whereas rupture rates were not affected. Adenoviral FGF9 gene transfer after MI similarly promoted left ventricular hypertrophy with improved systolic function and reduced heart failure mortality. Mechanistically, FGF9 stimulated proliferation and network formation of endothelial cells but induced no direct hypertrophic effects in neonatal or adult rat cardiomyocytes in vitro. FGF9-stimulated endothelial cell supernatants, however, induced cardiomyocyte hypertrophy via paracrine release of bone morphogenetic protein 6. In accord with this observation, expression of bone morphogenetic protein 6 and phosphorylation of its downstream targets SMAD1/5 were increased in the myocardium of FGF9 transgenic mice. CONCLUSIONS: Conditional expression of FGF9 promotes myocardial vascularization and hypertrophy with enhanced systolic function and reduced heart failure mortality after MI. These observations suggest a previously unrecognized therapeutic potential for FGF9 after MI.