Relation entre la structure et la fonction des artères cérébrales dans l’athérosclérose : impact des traitements cardioprotecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec Dre Christine Des Rosiers

Conditionnement de l’endothélium de l’artère pulmonaire par thérapie d’inhalation avant la circulation extracorporelle

La circulation extracorporelle (CEC) déclenche une réaction inflammatoire systémique, un dommage d’ischémie-reperfusion (I-R) et une dysfonction de l’endothélium dans la circulation pulmonaire. L’hypertension pulmonaire (HTP) est la conséquence de cette cascade de réactions. Cette HTP augmente le travail du ventricule droit et peut causer sa dysfonction, un sevrage difficile de la CEC et une augmentation des besoins de vasopresseurs après la chirurgie cardiaque. L’administration de milrinone et d’époprosténol inhalés a démontré une réduction de la dysfonction endothéliale dans l’artère pulmonaire. Le but de ce travail est d’évaluer différents types de nébulisateur pour l’administration de la milrinone et d’évaluer l’effet du traitement préventif de la combinaison de milrinone et époprosténol inhalés sur les résultats postopératoires en chirurgie cardiaque. Deux études ont été conduites. Dans la première, trois groupes de porcelets ont été comparés : (1) groupe milrinone avec nébulisateur ultrasonique ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée, (2) goupe milrinone avec nébulisateur à simple jet ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée et (3) groupe contrôle ; CEC et reperfusion sans traitement. Durant la procédure, les paramètres hémodynamiques, biochimiques et hématologiques ont été mesurés. Après sacrifice, la relaxation endothélium dépendante de l’artère pulmonaire à l’acétylcholine et à la bradykinine a été étudiée en chambres d’organe. Nous avons noté une amélioration de la relaxation de l’endothélium à la bradykinine et à l’acétylcholine dans le groupe avec inhalation de milrinone avec le nébulisateur ultrasonique. Dans la deuxième étude, une analyse rétrospective de 60 patients à haut risque chirurgical atteints d’HTP et opérés à l’Institut de Cardiologie de Montréal à été effectuée. Deux groupes ont été comparés : (1) 40 patients ayant reçu la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC (groupe traitement) et (2) 20 patients avec des caractéristiques préopératoires n’ayant reçu aucun traitement inhalé avant la CEC (groupe contrôle). Nous avons observé que les besoins en support pharmacologique vasoactif était réduit à 12 heures et à 24 heures postopératoires dans le groupe traitement. L’utilisation de la nébulisation ultrasonique a un impact favorable sur l’endothélium de l’artère pulmonaire après la CEC lorsque comparée à la nébulisation standard à simple jet. Le traitement préventif des patients atteints d’HTP avec la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC est associé avec une diminution importante des besoins de support vasoactif aux soins intensifs dans les 24 premières heures après la chirurgie.

Impact du stress hyperoxique en période néonatale sur la structure vasculaire : implication des phénomènes de sénescence et rôle possible dans la programmation développementale de l'hypertension artérielle

Réalisé en cotutelle avec l'Université de Lorraine (France)

Effet du resvératrol sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin.

Les propriétés antioxydantes du resvératrol sont d’un grand intérêt pour contrer la dysfonction endothéliale où la contribution du stress oxydant est majeure. Cette dysfonction endothéliale est d’ailleurs bien caractérisée en hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Cette étude vise à explorer les effets thérapeutiques du resvératrol sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’HVG. L’HVG est induite suite à un cerclage aortique (CA) sur des porcelets de 2 mois. Le resvératrol est ensuite administré à 20 mg/kg/jour per os aux animaux répertoriés dans différents groupes. Le groupe 1 comprend les animaux contrôles sans CA alors que le groupe 2 représente les porcelets ayant subit le CA sans traitement. Le groupe 3 comprend les animaux traités pendant les 60 jours après la chirurgie alors que le groupe 4 est traité seulement à partir du 30ème jour jusqu’au jour 60. Des analyses échocardiographiques et histologiques ont été effectuées afin de déterminer le degré d’hypertrophie et l’impact du resvératrol sur la progression de l’HVG alors que la réactivité vasculaire a été évaluée par des expériences de chambres d’organes. La dysfonction endothéliale a été étudiée in vitro par quantification des métabolites nitriques et des niveaux de GMPc tandis que le stress oxydant est décrit par les niveaux d’angiotensine II (Ang II) et de protéines carbonylées. Les courbes dose-réponse à la sérotonine du groupe 3 traité pendant les 60 jours au resvératrol ont démontré une relaxation vasculaire significativement améliorée comparé au groupe 2 non-traité (p<0,05). Le pourcentage de changement du rapport de la masse du ventricule gauche sur la masse corporelle (LVmass/BW) a démontré une inhibition du développement de l’HVG dans le groupe 3 alors que le groupe 4 n’a pas eu d’effets bénéfiques des 30 jours de traitement au resvératrol. La biodisponibilité du NO représentée par la mesure de ses métabolites en circulation (398,71±21,74 ; 151,04±14,95 ; 241,86±15,53 ; 208,17±26,52 uM pour les groupes 1, 2, 3 et 4 respectivement, p<0,001 pour groupe 1 et 3 vs groupe 2) et par le niveau de GMPc a été augmentée avec l’administration du polyphénol (2,54±0,63 ; 0,67±0,45 ; 1,71±0,25 ; 1,98±0,29 pmol/ml pour les groupes 1, 2, 3 et 4 respectivement, p<0,05 pour groupe 1, 3 et 4 vs groupe 2). Le rôle antioxydant du resvératrol a été confirmé avec une réduction des niveaux de protéines carbonylées chez le groupe 3 comparé aux valeurs du groupe 2 (0,14±0,05 vs 0,33±0,03 nmol/mg respectivement) sans diminution des niveaux d’Ang II. Le resvératrol a aussi réduit l’hypertrophie des cardiomyocytes et la fibrose interstitielle. Ainsi, le resvératrol peut effectivement réduire la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques et limiter l’occurrence de remodelage myocardique associé à l’HVG, principalement à travers l’activation de la signalisation dépendante du NO.

Régulation de la fonction vasculaire pendant le vieillissement : rôles de l’environnement post-natal et du gène suppresseur de tumeurs p53

La dysfonction endothéliale vasculaire constitue un marqueur précoce des maladies cardiovasculaires car l’endothélium est l’une des premières cibles des facteurs de risque cardiovasculaire. La présence d'un stress chronique engendré par les facteurs de risque cardiovasculaire sollicite les mécanismes de défense endogènes, tels que les enzymes antioxydantes, qui servent au maintien de la fonction endothéliale. L’environnement vasculaire auquel l’endothélium est exposé a un effet direct sur son fonctionnement à long terme. Certaines habitudes de vie sont ainsi associées à une bonne santé cardiovasculaire. Par exemple, la diète méditerranéenne et/ou la pratique régulière de l’exercice physique aident à maintenir une fonction endothéliale adéquate et à réduire l’incidence des maladies cardiovasculaires. D'autre part, certains gènes clés, comme le gène suppresseur de tumeurs p53, régulent plusieurs voies métaboliques importantes pour préserver l’intégrité des cellules endothéliales. Nous posons l’hypothèse que l’environnement vasculaire post-natal influence la mise en place de mécanismes de défenses endogènes tels que les enzymes antioxydantes afin de faire face à des stress plus tard dans la vie. Notre objectif global était d’évaluer les impacts d’interventions post-natales bénéfiques et d’une diminution endogène du gène suppresseur de tumeurs p53, sur la fonction endothéliale vasculaire et sur sa capacité à faire face à un stress métabolique. Dans une première étude, nous avons soumis des souris saines C57Bl/6 dès leur sevrage et jusqu’à l’âge de 9 mois, à un programme d’exercice physique volontaire (course dans une roue) ou à un antioxydant (catéchine), comparé à un groupe de souris sédentaires et sans antioxydant. Puis les interventions ont été stoppées et une diète riche en gras a été introduite, ou non, pour une période de 3 mois; les souris ont été sacrifiées à l'âge de 9 ou 12 mois. Nous avons observé que l’exercice a protégé les cellules endothéliales des effets délétères induits par la diète riche en gras en préservant la fonction endothéliale par le maintien d’un profil rédox sain et en évitant la hausse de l’inflammation. La catéchine a maintenu la fonction endothéliale aortique, mais n’a pas prévenu le profil inflammatoire en présence de la diète riche en gras. Finalement, chez les souris sédentaires, la fonction endothéliale a été détériorée en présence de la diète riche en gras, sans indice d’inflammation vasculaire. Dans une seconde étude, des souris partiellement déficientes en p53 (p53+/-) et contrôles C57Bl/6 ont été exposées à la même diète riche en gras à partir de 3 mois et ce jusqu’à l’âge de 6 mois. Notre raisonnement était basé sur la démonstration que p53 est un régulateur de l’expression des enzymes antioxydantes in vitro. Chez les souris p53+/-, les cellules endothéliales ont été protégées du stress induit par l’hypercholestérolémie engendrée par la diète riche en gras. Cependant, chez les souris p53+/- cette protection pourrait être secondaire à un métabolisme accru des acides biliaires, qui en prévenant la hausse de cholestérol, protègerait indirectement l'endothélium. Nous avons donc pu démontrer l’importance de l’environnement vasculaire sur la fonction endothéliale. La diète riche en gras a stimulé certains mécanismes de défense vasculaires tels que la voie des EDHF et la superoxyde dismutase afin de maintenir la fonction endothéliale malgré les conditions pro-athérosclérotiques. Nous avons observé que l’exercice et la catéchine influencent différemment l’endothélium malgré leurs capacités antioxydantes. Ces études soulignent la sensibilité de l’endothélium aux changements dans l’environnement vasculaire. En accord avec le vieillissement de la population et la progression des maladies cardiovasculaires, la proportion de personnes ayant une dysfonction endothéliale augmente. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes ou d’interventions qui permettent le maintien de la fonction endothéliale à long terme s’avère utile.

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.

Relation entre CaMKII et les dynamiques calciques endothéliales : impact de l'hypertension arterielle.

L’endothélium vasculaire joue un rôle prépondérant dans la régulation du tonus vasculaire en générant l’oxyde nitrique (NO), la prostacycline (PGI2) et les facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) comme puissants vasodilatateurs. Ces mécanismes requièrent le calcium (Ca2+) à divers niveaux, démontrant l’importance des dynamiques calciques endothéliales. Une perturbation de l’homéostasie calcique est observée dans une dysfonction endothéliale liée à l’hypertension artérielle. Il est impératif d’approfondir nos connaissances sur les signalisations calciques endothéliales impliquées dans le contrôle du tonus vasculaire. Des études récentes ont montré qu’une variation locale de la concentration en Ca2+ libre intracellulaire ([Ca2+]i) est suffisante pour générer une réponse physiologique importante. Les pulsars calciques sont caractérisés par une augmentation de [Ca2+]i spontanée et transitoire spécifiquement localisée au niveau des projections myoendothéliales (PMEs). Ces PMEs sont des sites de communication privilégiés entre les cellules endothéliales (CEs) et les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Les pulsars calciques sont impliqués dans le mécanisme de l’EDHF via l’activation des canaux potassiques Ca2+-dépendant de moyenne conductance (KCa3.1 ou IKCa). Les travaux de cette thèse visent à améliorer nos connaissances sur les signalisations calciques locales en caractérisant une nouvelle voie de signalisation pouvant être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Outre les canaux KCa3.1 peu d’informations sont disponibles sur les cibles sensibles aux pulsars calciques. Une première étude a permis d’identifier la protéine kinase II dépendante du complexe Ca2+/calmoduline (CaMKII) sous ses isoformes α, β et δ dans les CEs d’artères natives de souris comme une cible pouvant être modulée par les pulsars calciques. Des études en immunofluorescence ont permis d’observer la localisation particulière de CaMKII endothéliale dans les PMEs, les sites des pulsars calciques. Une stimulation spécifique des pulsars calciques par la phényléphrine (PE) engendre un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Sachant que CaMKII active l’oxyde nitrique synthase endothéliale (NOS3), nous avons évalué l’impact d’une stimulation des pulsars calciques sur la production de NO en présence d’un inhibiteur de CaMKII, le KN-93. Nous avons démontré que la production de NO est en partie dépendante de l’activation de CaMKII par les pulsars calciques. En utilisant un modèle d’hypertension induite par l’infusion chronique de PE, nous avons permis de mettre en évidence une perturbation dans la relation entre les pulsars calciques et CaMKII. Dans une seconde étude nous avons établi deux modèles (normo- et hypertendus) d’infusion chronique à l’angiotensine II (AngII) afin évaluer l’impact des ROS et de l’hypertension sur la voie de signalisation pulsars/CaMKII/NO. Nos résultats ont montré une augmentation des pulsars calciques accompagnée d’un recrutement de CaMKII dans les PMEs. Une stimulation aigue à l’AngII suggère que les ROS modulent les dynamiques calciques et que l’AngII stimule la production de NO. Cette étude propose que ces voies de signalisations impliquent les récepteurs de type 1 et 2 à l’AngII (AT1 et AT2). L’étude des pulsars calciques dépend fortement de la structure native des artères qui permet de conserver la formation des PMEs. La dernière étude présentée dans cette thèse a permis d’établir une relation entre les PMEs et les pulsars calciques dans trois lits vasculaires distincts (artères mésentériques, pulmonaires et coronariennes). Nos résultats ont montré que les paramètres cinétiques des pulsars calciques sont fortement conservés entre les différents lits vasculaires. Toutefois, la fréquence globale ainsi que le nombre de sites actifs des pulsars calciques diffèrent avec une proportion plus élevée dans les artères mésentériques et coronariennes comparativement aux artères pulmonaires. Ces résultats corrèlent avec le nombre plus élevé de PMEs retrouvé dans les artères mésentériques et coronariennes. Ces travaux suggèrent que les pulsars calciques sont fondamentaux pour les artères de résistance. Les études de cette thèse ont mené à l’identification d’une nouvelle voie de signalisation impliquant les pulsars calciques et CaMKII endothéliale dans la stimulation de la production de NO. Cette nouvelle voie de signalisation pourrait être impliquée dans la régulation du tonus vasculaire en condition physiopathologique. Les pulsars calciques semblent être fortement conservés entre les différentes artères de résistances et ce malgré la disparité dans les PMEs, suggérant un rôle prépondérant dans la fonction vasculaire. Ces travaux ouvrent une avenue pour le développement de potentielles cibles thérapeutiques pouvant contrer la dysfonction endothéliale associée à l’hypertension artérielle.

Enalapril versus nifedipino para el manejo de la hipertensión arterial postparto

Introducción: Los desórdenes hipertensivos en el embarazo son la mayor causa de morbimortalidad materna en el mundo, su tratamiento habitualmente se realiza con nifedipino o enalapril durante el postparto indistintamente, pero no hay estudios que los comparen. Metodología: Se realizó un estudio de corte transversal con fines analíticos en el cual se incluyeron las historias clínicas de pacientes con trastorno hipertensivo durante el postparto que recibieron alguno de estos dos medicamentos y se evaluó el control de tensión arterial, necesidad de otros antihipertensivos, efectos adversos, presencia de complicaciones en ambos grupos. Resultados: Se estudió una muestra representativa, homogénea de 139 pacientes (p 0,43). Todas controlaron las cifras tensionales con el medicamento recibido. El 45% (n=62) recibió enalapril 20 mg cada 12 horas, el 40% (n=56) recibió nifedipino 30 mg cada 8 horas, el 15% (n=21) recibió nifedipino 30 mg cada 12 horas. No se presentaron efectos adversos, complicaciones o mortalidad en ninguno de los grupos. Las pacientes con enalapril requirieron más antihipertensivos comparado con las pacientes que recibieron nifedipino con diferencia estadísticamente significativa (p 0,001). Discusión La escogencia de un antihipertensivo durante el postparto debe estar encaminada al tipo de trastorno antihipertensivo: aquellos que se presentan por primera vez durante el embarazo se les administra nifedipino con excelentes resultados; aquellos con antecedente de hipertensión previa se les administra enalapril con buenos resultados. Ambos medicamentos controlaron la presión arterial adecuadamente sin complicaciones ni mortalidad.

Intoxicación con plomo: evaluación clínica y estudios complementarios en niños

La pobreza, la mala nutrición, la injusticia social y ambiental predominan en América Latina como factores que condicionan la acción de sustancias contaminantes sobre los niños. La intoxicación con plomo y la contaminación ambiental constituyen problemas de salud pública en todo el mundo, afectando múltiples sistemas del organismo, en especial los sistemas nervioso central (SNC), hematopoyético, renal, endocrino y óseo, entre otros, en las primeras etapas de la vida. Objetivo: evaluar los efectos clínicos, bioquímicos y vasculares en niños expuestos a fuente conocida de plomo. Materiales y métodos: se estudiaron siete niños con fuente definida de exposición a plomo y se realizó laboratorio general y específico para plomo. Se valoraron función endotelial y parámetros electrocardiográficos. Estadística descriptiva. Resultados: media de edad: 6,2 años (DE± 1,6), hematocrito promedio 31% (DE±0,02); hemoglobina promedio 10,2 gr/dl (DE± 0,78). La totalidad de las muestras, 100%, presentó anemia, hipocromía, microcitosis y anisocitosis marcadas. Plombemia promedio: 37,9 ug/dl (DE± 6,22), ALA-D promedio: 8,9 U/L (DE±4,5). No se encontraron modificaciones en el perfil lipídico ni en función renal. Todos presentaron microalbuminuria y disfunción endotelial. Conclusión: estos resultados evidencian los efectos que la exposición ambiental al plomo puede producir en niños no expuestos laboralmente.

Acute effects of elevated NEFA on vascular function: a comparison of SFA and MUFA

There is emerging evidence to show that high levels of NEFA contribute to endothelial dysfunction and impaired insulin sensitivity. However, the impact of NEFA composition remains unclear. A total of ten healthy men consumed test drinks containing 50 g of palm stearin (rich in SFA) or high-oleic sunflower oil (rich in MUFA) on separate occasions; a third day included no fat as a control. The fats were emulsified into chocolate drinks and given as a bolus (approximately 10 g fat) at baseline followed by smaller amounts (approximately 3 g fat) every 30 min throughout the 6 h study day. An intravenous heparin infusion was initiated 2 h after the bolus, which resulted in a three- to fourfold increase in circulating NEFA level from baseline. Mean arterial stiffness as measured by digital volume pulse was higher during the consumption of SFA (P,0·001) but not MUFA (P¼0·089) compared with the control. Overall insulin and gastric inhibitory peptide response was greater during the consumption of both fats compared with the control (P,0·001); there was a second insulin peak in response to MUFA unlike SFA. Consumption of SFA resulted in higher levels of soluble intercellular adhesion molecule-1 (sI-CAM) at 330 min than that of MUFA or control (P#0·048). There was no effect of the test drinks on glucose, total nitrite, plasminogen activator inhibitor-1 or endothelin-1 concentrations. The present study indicates a potential negative impact of elevated NEFA derived from the consumption of SFA on arterial stiffness and sI-CAM levels. More studies are needed to fully investigate the impact of NEFA composition on risk factors for CVD.

Human red blood cells at work: identification and visualization of erythrocytic eNOS activity in health and disease

A nitric oxide synthase (NOS)-like activity has been demonstrated in human red blood cells (RBCs), but doubts about its functional significance, isoform identity and disease relevance remain. Using flow cytometry in combination with the NO-imaging probe DAF-FM we find that all blood cells form NO intracellularly, with a rank order of monocytes > neutrophils > lymphocytes > RBCs > platelets. The observation of a NO-related fluorescence within RBCs was unexpected given the abundance of the NO-scavenger oxyhemoglobin. Constitutive normoxic NO formation was abolished by NOS inhibition and intracellular NO scavenging, confirmed by laser-scanning microscopy and unequivocally validated by detection of the DAF-FM reaction product with NO using HPLC and LC-MS/MS. Employing immunoprecipitation, ESI-MS/MS-based peptide sequencing and enzymatic assay we further demonstrate that human RBCs contain an endothelial NOS (eNOS) that converts L-3H-Arginine to L-3H-Citrulline in a Ca2+/Calmodulin-dependent fashion. Moreover, in patients with coronary artery disease, red cell eNOS expression and activity are both lower than in age-matched healthy individuals and correlate with the degree of endothelial dysfunction. Thus, human RBCs constitutively produce NO under normoxic conditions via an active eNOS isoform the activity of which is compromised in patients with coronary artery disease.

Statins and selective inhibition of Rho kinase protect small conductance calcium-activated potassium channel function (KCa2.3) in cerebral arteries

Background: In rat middle cerebral and mesenteric arteries the KCa2.3 component of endothelium-dependent hyperpolarization (EDH) is lost following stimulation of thromboxane (TP) receptors, an effect that may contribute to the endothelial dysfunction associated with cardiovascular disease. In cerebral arteries, KCa2.3 loss is associated with NO synthase inhibition, but is restored if TP receptors are blocked. The Rho/Rho kinase pathway is central for TP signalling and statins indirectly inhibit this pathway. The possibility that Rho kinase inhibition and statins sustain KCa2.3 hyperpolarization was investigated in rat middle cerebral arteries (MCA). Methods: MCAs were mounted in a wire myograph. The PAR2 agonist, SLIGRL was used to stimulate EDH responses, assessed by simultaneous measurement of smooth muscle membrane potential and tension. TP expression was assessed with rt-PCR and immunofluorescence. Results: Immunofluorescence detected TP in the endothelial cell layer of MCA. Vasoconstriction to the TP agonist, U46619 was reduced by Rho kinase inhibition. TP receptor stimulation lead to loss of KCa2.3 mediated hyperpolarization, an effect that was reversed by Rho kinase inhibitors or simvastatin. KCa2.3 activity was lost in L-NAME-treated arteries, but was restored by Rho kinase inhibition or statin treatment. The restorative effect of simvastatin was blocked after incubation with geranylgeranyl-pyrophosphate to circumvent loss of isoprenylation. Conclusions: Rho/Rho kinase signalling following TP stimulation and L-NAME regulates endothelial cell KCa2.3 function. The ability of statins to prevent isoprenylation and perhaps inhibit of Rho restores/protects the input of KCa2.3 to EDH in the MCA, and represents a beneficial pleiotropic effect of statin treatment.

Fish oil fatty acids and vascular reactivity

Endothelial dysfunction and an associated increase in vascular tone are risk factors for cardiovascular disease and highly predictive of future cardiovascular events. A part of the benefits associated with increased intake of the long chain (LC) n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA), eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid, found in fish oils is a positive impact on cardiovascular health. Here, the recent evidence from human observational and intervention trials are reviewed, and an insight into potential mechanisms underlying the impact of LC n-3 PUFA on vascular reactivity is provided.

Impact of cocoa flavanol intake on age-dependent vascular stiffness in healthy men: a randomized, controlled, double-masked trial

Increased vascular stiffness, endothelial dysfunction, and isolated systolic hypertension are hallmarks of vascular aging. Regular cocoa flavanol (CF) intake can improve vascular function in healthy young and elderly at-risk individuals. However, the mechanisms underlying CF bioactivity remain largely unknown. We investigated the effects of CF intake on cardiovascular function in healthy young and elderly individuals without history, signs, or symptoms of cardiovascular disease by applying particular focus on functional endpoints relevant to cardiovascular aging. In a randomized, controlled, double-masked, parallel-group dietary intervention trial, 22 young (<35yrs) and 20 elderly (50-80yrs) healthy, male non- smokers consumed either a CF-containing drink (450mg CF) or nutrient-matched, CF-free control drink bi-daily for 14 days. The primary endpoint was endothelial function as measured by flow-mediated vasodilation (FMD). Secondary endpoints included cardiac output, vascular stiffness, conductance of conduit and resistance arteries, and perfusion in the microcirculation. Following 2 weeks of CF intake, FMD improved in young (6.1±0.7% vs. 7.6±0.7%, p<0.001) and elderly (4.9±0.6% vs. 6.3±0.9%, p<0.001). Secondary outcomes demonstrated in both groups that CF intake decreased pulse wave velocity and lowered total peripheral resistance, increased arteriolar- and microvascular vasodilator capacity, red cell deformability, and diastolic blood pressure, while cardiac output remained affected. In the elderly, baseline systolic blood pressure was elevated, driven by an arterial stiffness-related augmentation. CF intake decreased aortic augmentation index (-9%), and thus systolic blood pressure (-7mmHg). (Clinicaltrials.gov:NCT01639781) CF intake reverses age-related burden of cardiovascular risk in healthy elderly, highlighting the potential of dietary flavanols to maintain cardiovascular health.

Microalbuminuria is associated with impaired arterial and venous endothelium-dependent vasodilation in patients with Type 2 diabetes

Background: Microalbuminuria in Type 2 diabetes is associated with arterial endothelial dysfunction, but the venous bed was never evaluated. Aim: To study the endothelial function in the venous and arterial bed in patients with Type 2 diabetes with normoalbuminuria or microalbuminuria. Material and methods: We evaluated 28 patients with Type 2 diabetes, glycated hemoglobin (Hbak(1c)) <7.5%, who were classified as normo- (albuminuria <30 mg/24 h; no.=16) or microalbuminuric (albuminuria 30-300 mg/24 h; no.=12). Venous and arterial endothelial function were assessed by the dorsal hand vein technique (venodilation by acetylcholine) and brachial artery flow-mediated vasodilation, respectively. Results: Patients were normotensive (systolic arterial pressure: 131.1 +/- 10.6 mmHg) and on good metabolic control (HbA(1c): 6.6 +/- 0.6%). Microalbuminuric patients presented impaired venous (32.9 +/- 17.4 vs 59.3 +/- 26.5%; p=0.004) and arterial vasodilation (1.8 +/- 0.9 vs 5.1 +/- 2.4; p<0.001), as compared to normoalbuminuric patients. There was a negative correlation between acetylcholine-induced venodilation and albuminuria (r=-0.62; p<0.001) and HbA(1c) (r=-0.41; p=0.032). The same was observed between flow-mediated arterial vasodilation and albuminuria (r=-0.49; p=0.007) and HbA(1c) (r=-0.44; p=0.019). Venous and arterial vasodilation was positively correlated (r=0.50; p=0.007). Conclusions: Both venous and arterial endothelial function are impaired in Type 2 microalbuminuric diabetics, in spite of good metabolic control, suggesting that other factors are involved in its pathogenesis. (J. Endocrinol. Invest. 33: 696-700, 2010) (C) 2010, Editrice Kurtis