Régulation de la fonction plaquettaire par un aptamère dirigé contre le domaine A1 du facteur Von-Willebrand

Drs Dandachli and Arzamendi contributed equally to this work.

Caractérisation de l’ADNc et de l’ADN génomique codant l’intégrine plaquettaire αIIb‐β3 chez un cheval atteint de Thrombasthénie de Glanzmann

La thrombasthénie de Glanzmann (TG) est une maladie caractérisée par un défaut d’agrégation plaquettaire. C’est une maladie génétique autosomale récessive causée par une anomalie du récepteur plaquettaire pour le fibrinogène. Ce récepteur est une intégrine localisée à la surface plasmatique qui est formée par un complexe composé des sous‐unités αIIb et β3. Nous avons identifié un cheval démontrant les caractéristiques clinicopathologiques de la TG. Des études par cytométrie de flux ont révélé une déficience au niveau de la portion αIIb du récepteur. Ces résultats suggèrent une ou plusieurs mutations au niveau du gène codant pour cette portion αIIb du récepteur. L’objectif de notre étude était de caractériser l’ADNc et l’ADN génomique codant pour les gènes ITGA2B et ITGB3 codant respectivement pour les deux sous‐unités αIIb et β3 chez un cheval atteint de la TG. L’ADNc a été synthétisé par RT‐PCR en utilisant l’ARN total récolté à partir des plaquettes. L’ADN génomique a été extrait à partir des globules blancs. Des amorces spécifiques ont été utilisées pour l’amplification par PCR d’ITGA2B et d’ITGB3. Les séquences d’ADNc et d’ADN génomique de notre patient ont été caractérisées par séquençage et comparées par l’analyse BLAST (GenBank). Une substitution d’une guanine par une cytosine a été mise en évidence au niveau de l’exon 2 d’ITGA2B amenant à la substitution d’une arginine (Arg72) par une proline (Pro72). Ce changement d’acide aminé pourrait résulter en une conformation structurelle anormale qui amènerait à une sous‐unité αIIb inactive. L’analyse de l’ADN génomique a démontré que ce cheval était homozygote pour cette mutation. Le séquençage de l’ADN génomique des parents et de la grand‐mère du patient a démontré que ces individus étaient hétérozygotes pour cette mutation. Le séquençage d’ITGB3 n’a démontré aucune anomalie.

Rôle de l'axe CD40/CD40L dans la régulation de la fonction paquettaire

Le CD40 ligand (CD40L) est une molécule inflammatoire appartenant à la famille du Facteur de Nécrose Tumorale ("Tumor Necrosis Factor", TNF), originalement identifié au niveau des cellules immunitaires. L’interaction du CD40L avec son récepteur de haute affinité présent sur les cellules B, le CD40, est d’une importance cruciale à la production d’immunoglobulines lors de la réponse immunitaire. Aujourd’hui, nous savons que ces deux molécules qui constituent l’axe CD40/CD40L sont aussi exprimées au niveau des cellules du système vasculaire et occupent une place importante dans une variété de réactions inflammatoires, de sorte que le CD40L est présentement reconnu comme une molécule thrombo-inflammatoire prédictive des évènements cardiovasculaires. Les plaquettes sont la principale source du CD40L soluble ("soluble CD40L", sCD40L) plasmatique et il fut démontré être impliqué dans l’activation plaquettaire, malgré que son impact exact sur la fonction plaquettaire et les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Ainsi, le but de ce projet était de déterminer l’impact du sCD40L sur la fonction plaquettaire et d’élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. Les objectifs spécifiques étaient : 1) d’évaluer l’impact du sCD40L sur l’activation et l’agrégation plaquettaire in vitro; 2) de déterminer le récepteur cible (CD40 ou autre) impliqué dans ces effets; 3) de décortiquer les voies signalétiques intracellulaires et moléculaires induites par le sCD40L, impliquant la participation potentielle de la famille du facteur associé du récepteur du TNF ("Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Factor", TRAF) et 4) d’analyser l’effet du sCD40L sur la formation du thrombus in vivo. Le sCD40L augmente fortement l’activation et l’agrégation plaquettaire induite par de faibles doses d’agonistes. Les plaquettes humaines traitées avec une forme mutante du sCD40L qui n’interagit pas avec le CD40 et les plaquettes de souris CD40 déficientes (CD40-/-) ne furent pas en mesure d’induire ces effets. De plus, nous démontrons la présence de plusieurs membres de la famille des TRAFs dans les plaquettes, parmi lesquels seulement TRAF-2 interagit avec le CD40 suite à la stimulation par le sCD40L. Le sCD40L agit sur les plaquettes au repos par l’entremise de la protéine Rac1 et de sa cible en aval, soit la protéine kinase activatrice du mitogène p38 ("Mitogen Activating Protein Kinase", MAPK). Ceci mène ultimement au changement de forme plaquettaire et à la polymérisation de l’actine. Par ailleurs, il est intéressant de noter que les souris CD40-/- démontrent un défaut significatif de l’agrégation plaquettaire en réponse au collagène, ce qui souligne l’importance du CD40 dans les interactions plaquettes-plaquettes. Dans un deuxième temps, le sCD40L amplifie l’agrégation plaquettaire en sang complet, accélère les temps de thrombose in vitro mesurés à l’aide du système PFA-100 et augmente l’adhésion plaquettaire au collagène sous condition de flux, le tout par l’entremise du CD40. Finalement, dans un modèle de thrombose artérielle murin, l’infusion du sCD40L exacerbe la formation du thrombus chez les souris du type sauvage ("Wild Type", WT), mais non chez les souris CD40-/-. Ceci fut en plus associé à une augmentation significative du nombre de leucocytes au sein du thrombus des souris WT traitées à l’aide du sCD40L, tel que démontré par marquage immuno-histologique anti-CD45 et par quantification des coupes artérielles par microscopie optique. En résumé, ce projet identifie une nouvelle voie signalétique, TRAF-2/Rac1/p38 MAPK, en réponse au sCD40L et démontre ses effets sur l’activation et l’agrégation plaquettaire. De manière encore plus importante, nous démontrons pour la première fois la présence d’une corrélation positive entre les niveaux circulants du sCD40L et la thrombose artérielle, tout en soulignant l’importance du CD40 dans ce processus. Ainsi, le sCD40L constitue un activateur important des plaquettes, les prédisposant à une thrombose exacerbée en réponse au dommage vasculaire. Ces résultats peuvent expliquer le lien étroit qui existe entre les niveaux circulants du sCD40L et l’incidence des maladies cardiovasculaires.

Rôle de l’axe CD40L/CD40 dans les cellules endothéliales progénitrices

Les cellules endothéliales progénitrices («Endothelial Progenitor Cells», EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui possèdent un potentiel considérable dans la réparation et la régénération vasculaire. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, la compréhension du rôle des EPCs dans la régulation de la thrombogenèse et la réparation endothéliale est pertinente et nécessaire pour comprendre leur potentiel thérapeutique. Nous avons rapporté que les EPCs interagissent avec les plaquettes via la P-sélectine et inhibent l’adhésion, l’activation et l’agrégation des plaquettes ainsi que la formation de thrombus. Plus récemment, nous avons démontré que les EPCs expriment le récepteur inflammatoire CD40 et il est bien connu que les plaquettes constituent la source principale de la forme soluble de son agoniste le CD40L («soluble CD40 Ligand», sCD40L). Ainsi, nous avons émis l’hypothèse principale que l’axe CD40L/CD40 dans les EPCs influence leurs fonctions anti-thrombotique et pro-angiogénique. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons réussi à générer des «early» et «late» EPCs à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique («Peripheral Blood Mononuclear Cells», PBMCs) en culture. Nous avons mis en évidence l’existence de l’axe CD40L/CD40 dans ces EPCs en démontrant l’expression des protéines adaptatrices, nommées les facteurs associés au récepteur du facteur de nécrose tumorale («TNF Receptor Associated Factors», TRAFs). Dans une première étude, nous avons investigué l’effet du sCD40L sur la fonction des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. En effet, nous avons démontré que le sCD40L renverse leur effet inhibiteur sur l’agrégation plaquettaire, et ce sans avoir un effet significatif sur la sécrétion de prostacycline (PGI2) et d’oxyde nitrique («Nitric Oxide», NO) par ces cellules. De plus, aucun effet du sCD40L n’a été noté sur l’apoptose et la viabilité de ces cellules. Par contre, nous avons noté une augmentation importante du stress oxydatif dans les «early» EPCs suite à leur stimulation avec le sCD40L. L’inhibition du stress oxydatif renverse l’effet du sCD40L sur les «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. Ces résultats pourraient expliquer, en partie, la fonction réduite des EPCs chez les individus présentant des niveaux élevés de sCD40L en circulation. Dans une deuxième étude, nous avons étudié l’effet de sCD40L dans la fonction des «early» EPCs en relation avec l’angiogenèse. Nous avons identifié, dans un premier temps,les métalloprotéinases de la matrice («Matrix Metalloproteinases», MMPs) qui sont sécrétées par ces cellules. Nous avons trouvé que les «early» EPCs relâchent principalement la MMP-9 et que cette relâche est augmentée par le sCD40L. Le sCD40L induit aussi la phosphorylation de la p38 MAPK qui contribue à augmenter la sécrétion de MMP-9. Des études fonctionnelles ont démontré que le prétraitement des «early» EPCs au sCD40L potentialise la réparation endothéliale des HUVECs. En conclusion, l’ensemble de nos travaux, dans le cadre de ce projet de doctorat, nous a permis d’élucider les mécanismes responsables de l’action du sCD40L sur les effets inhibiteur et angiogénique des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire et l’angiogenèse, respectivement. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur le rôle des EPCs et pourront constituer la base pour des études futures permettant de corréler les niveaux élevés du sCD40L circulant et l’incidence des maladies cardiovasculaires, particulièrement l’athérothrombose.

A functional proteomic method for the enrichment of peripheral membrane proteins reveals the collagen binding protein Hsp47 is exposed on the surface of activated human platelets

Platelets are small blood cells vital for hemostasis. Following vascular damage, platelets adhere to collagens and activate, forming a thrombus that plugs the wound and prevents blood loss. Stimulation of the platelet collagen receptor glycoprotein VI (GPVI) allows recruitment of proteins to receptor-proximal signaling complexes on the inner-leaflet of the plasma membrane. These proteins are often present at low concentrations; therefore, signaling-complex characterization using mass spectrometry is limited due to high sample complexity. We describe a method that facilitates detection of signaling proteins concentrated on membranes. Peripheral membrane proteins (reversibly associated with membranes) were eluted from human platelets with alkaline sodium carbonate. Liquid-phase isoelectric focusing and gel electrophoresis were used to identify proteins that changed in levels on membranes from GPVI-stimulated platelets. Immunoblot analysis verified protein recruitment to platelet membranes and subsequent protein phosphorylation was preserved. Hsp47, a collagen binding protein, was among the proteins identified and found to be exposed on the surface of GPVI-activated platelets. Inhibition of Hsp47 abolished platelet aggregation in response to collagen, while only partially reducing aggregation in response to other platelet agonists. We propose that Hsp47 may therefore play a role in hemostasis and thrombosis.

Low molecular weight heparin significantly reduces embolisation after carotid endarterectomy - a randomised controller trial

Objectives The administration of unfractionated heparin (UFH) prior to carotid clamping during carotid endarterectomy (CEA) transiently increases the platelet aggregation response to arachidonic acid (AA) despite the use of aspirin. We hypothesized that this phenomenon might be reduced by using low molecular weight heparin (LMWH) resulting in fewer emboli in the early post-operative period. Methods 183 aspirinated patients undergoing CEA were randomised to 5000 IU UFH (n = 91) or 2500 IU LMWH (dalteparin, n = 92) prior to carotid clamping. End-points were: transcranial Doppler (TCD) measurement of embolisation, effect on bleeding and platelet aggregation to AA and adenosine 5′-diphosphate (ADP). Results Patients randomised to UFH had twice the odds of experiencing a higher number of emboli in the first 3 h after CEA, than those randomised to LMWH (p = 0.04). This was not associated with increased bleeding (mean time from flow restoration to operation end: 23 min (UFH) vs. 24 min (LMWH), p = 0.18). Platelet aggregation to AA increased significantly following heparinisation, but was unaffected by heparin type (p = 0.90). The platelets of patients randomised to LMWH exhibited significantly lower aggregation to ADP compared to UFH (p < 0.0001). Conclusions Intravenous LMWH is associated with a significant reduction in post-operative embolisation without increased bleeding. The higher rate of embolisation seen with UFH may be mediated by increased platelet aggregation to ADP, rather than to AA.

Non-genomic signalling of the retinoic X receptor through inhibition of Gq signalling in human platelets

Retinoid X receptors (RXRs) are important transcriptional nuclear hormone receptors, acting as either homodimers or the binding partner for at least one fourth of all the known human nuclear receptors. Functional nongenomic effects of nuclear receptors are poorly understood; however, recently peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma, PPARbeta, and the glucocorticoid receptor have all been found active in human platelets. Human platelets express RXRalpha and RXRbeta. RXR ligands inhibit platelet aggregation and TXA(2) release to ADP and the TXA(2) receptors, but only weakly to collagen. ADP and TXA(2) both signal via the G protein, Gq. RXR rapidly binds Gq but not Gi/z/o/t/gust in a ligand-dependent manner and inhibits Gq-induced Rac activation and intracellular calcium release. We propose that RXR ligands may have beneficial clinical actions through inhibition of platelet activation. Furthermore, our results demonstrate a novel nongenomic mode for nuclear receptor action and a functional cross-talk between G-protein and nuclear receptor signaling families.

Nongenomic signaling of the retinoid X receptor through binding and inhibiting Gq in human platelets

Retinoid X receptors (RXRs) are important transcriptional nuclear hormone receptors, acting as either homodimers or the binding partner for at least one fourth of all the known human nuclear receptors. Functional nongenomic effects of nuclear receptors are poorly understood; however, recently peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma, PPAR beta, and the glucocorticoid receptor have all been found active in human platelets. Human platelets express RXR alpha, and RXR beta. RXR ligands inhibit platelet aggregation and TXA(2) release to ADP and the TXA(2) receptors, but only weakly to collagen. ADP and TXA(2) both signal via the G protein, Gq. RXR rapidly binds Gq but not Gi/z/o/t/gust in a ligand-dependent manner and inhibits Gq-induced Rac activation and intracellular calcium release. We propose that RXR ligands may have beneficial clinical actions through inhibition of platelet activation. Furthermore, our results demonstrate a novel nongenomic mode for nuclear receptor action and a functional cross-talk between G-protein and nuclear receptor signaling families. (C) 2007 by The American Society of Hematology.

Antioxidant and anti-atherogenic activities of olive oil phenolics

The aim of the current study was to investigate the antioxidant and cellular activity of the olive oil phenolics oleuropein, tyrosol, hydroxytyrosol, and homovanillic alcohol (which is also a major metabolite of hydroxytyrosol). Well-characterized chemical and biochemical assays were used to assess the antioxidant potential of the compounds. Further experiments investigated their influence in cell culture on cytotoxic effects of hydrogen peroxide and oxidized low-density lipoprotein (LDL), nitric oxide production by activated macrophages, and secretion of chemoattractant and cell adhesion molecules by the endothelium. Inhibitory influences on in vitro platelet aggregation were also measured. The antioxidant assays indicated that homovanillic alcohol was a significantly more potent antioxidant than the other phenolics, both in chemical assays and in prolonging the lag phase of LDL oxidation. Cell culture experiments suggested that the olive oil phenolics induce a significant reduction in the secretion of intercellular adhesion molecule-1 and vascular cell adhesion molecule-1 (and a trend towards a reduced secretion of monocyte chemoattractant protein-1), and protect against cytotoxic effects of hydrogen peroxide and oxidized LDL. However, no influence on nitric oxide production or platelet aggregation was evident. The data show that olive oil phenolics have biochemical and cellular actions, which, if also apparent in vivo, could exert cardioprotective effects.

Tachykinins regulate the function of platelets

Evidence has been mounting for peripheral functions for tachykinins, a family of neuropeptides including substance P (SP), neurokinin A, and neurokinin B, which are recognized for their roles in the central and peripheral nervous system. The recent discovery of 4 new members of this family, the endokinins (EKA, B, C, and 13), which are distributed peripherally, adds support to the notion that tachykinins have physiologic/endocrine roles in the periphery. In the present study we report a fundamental new function for tachykinins in the regulation of platelet function. We show that SP stimulates platelet aggregation, and underlying this is the intracellular mobilization of calcium and degranulation. We demonstrate the presence of the tachykinin receptors NK1 and NK3 in platelets and present evidence for the involvement of NK1 in SP-mediated platelet aggregation. Platelets were found to contain SP-like immunoreactivity that is secreted upon activation implicating SP-like substances in the autocrine/paracrine regulation of these cells. Indeed, NK1-blocking antibodies inhibited aggregation in response to other agonists. Of particular note is the observation that EKA/B cross-react in the SP immunoassay and are also able to stimulate platelet activation. Together our data implicate tachykinins, specifically SP and EKA/B, in the regulation of platelet function. (C) 2004 by The American Society of Hematology.

Antioxidant and anti-atherogenic activities of olive oil phenolics

The aim of the current study was to investigate the antioxidant and cellular activity of the olive oil phenolics oleuropein, tyrosol, hydroxytyrosol, and homovanillic alcohol (which is also a major metabolite of hydroxytyrosol). Well-characterized chemical and biochemical assays were used to assess the antioxidant potential of the compounds. Further experiments investigated their influence in cell culture on cytotoxic effects of hydrogen peroxide and oxidized low-density lipoprotein (LDL), nitric oxide production by activated macrophages, and secretion of chemoattractant and cell adhesion molecules by the endothelium. Inhibitory influences on in vitro platelet aggregation were also measured. The antioxidant assays indicated that homovanillic alcohol was a significantly more potent antioxidant than the other phenolics, both in chemical assays and in prolonging the lag phase of LDL oxidation. Cell culture experiments suggested that the olive oil phenolics induce a significant reduction in the secretion of intercellular adhesion molecule-1 and vascular cell adhesion molecule-1 (and a trend towards a reduced secretion of monocyte chemoattractant protein-1), and protect against cytotoxic effects of hydrogen peroxide and oxidized LDL. However, no influence on nitric oxide production or platelet aggregation was evident. The data show that olive oil phenolics have biochemical and cellular actions, which, if also apparent in vivo, could exert cardioprotective effects.

Olive oil and haemostasis

Olive oil is a key component of the traditional Mediterranean diet; a diet that may explain the low rate of cardiovascular disease (CVD) in Southern European. (Extra virgin) Olive oil is a good source of monounsaturated fatty acids (MUFA) and phenolic compounds, both of which have been investigated for their effects on plasma lipids and lipoproteins, measures of oxidation and factors related to thrombosis. This issue aims to summarise the current understanding of the effects of such dietary components on the haemostatic system and subsequent risk of CVD. To date, evidence suggests that diets rich in MUFA and thus in olive oil attenuate the thrombotic response via a reduction in platelet aggregation and in postprandial FVII levels. Thrombosis is a key event in causing heart attacks and strokes, which if modulated by diet could pose a cost-effective way of reducing CVD incidence in populations that adhere to MUFA/olive oil-rich diets long-term.

Antioxidant and cellular activities of anthocyanins and their corresponding vitisins A - studies in platelets, monocytes, and human endothelial cells

During red wine aging, there is a loss of anthocyanins and the formation of various other pigments, so-called vitisins A, which are formed through the chemical interaction of the original anthocyanins with pyruvic acid. The objective of this study was to investigate the antioxidant activities of the most abundant anthocyanins present in red wine (glycosides of delphinidin, petunidin, and malvidin) and their corresponding vitisins A. Anthocyanins exhibited a higher iron reducing as well as 2,2'-azinobis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonate) and peroxyl radical scavenging activity than their corresponding vitisins A. Delphinidin showed the highest antioxidant effect of the tested compounds in all of the assays used. Furthermore, we studied the effect of anthocyanins and vitisins A on platelet aggregation and monocyte and endothelial function. Anthocyanins and vitisins did not affect nitric oxide production and tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) secretion in lipopolysaccharide plus interferon-gamma-activated macrophages. Furthermore, anthocyanins and vitisins did not change collagen-induced platelet aggregation in vitro. However, anthocyanins and to a lesser extent vitisins exhibited protective effects against TNF-alpha-induced monocyte chemoattractant protein production in primary human endothelial cells.

Molecular mechanisms by which dietary isoflavones potentially prevent atherosclerosis

Dietary isoflavones are currently receiving much attention because of their potential role in preventing coronary artery disease and other chronic diseases. Accumulating evidence from cell culture and laboratory animal experiments indicates that isoflavones have the potential to prevent or delay atherogenesis. Suggested mechanisms of action include: a reduction in low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and a potential reduction in the susceptibility of the LDL particle to oxidation; (2) an improvement in vascular reactivity; (3) an inhibition of pro-inflammatory cytokines, cell adhesion proteins and nitric oxide (NO) production; and (4) an inhibition of platelet aggregation. These mechanisms are consistent with the epidemiological evidence that a high consumption of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced incidence of coronary artery disease. Biological effects of isoflavones are dependent on many factors, including dose consumed, duration of use, protein-binding affinity, and an individual's metabolism or intrinsic oestrogenic state. Further clinical studies are necessary to determine the potential health effects of isoflavones in specific population groups as we currently know little about age-related differences in exposure to these compounds and there are few guidelines on optimal dose for cardiovascular health benefits.

Fruit polyphenols and CVD risk: a review of human intervention studies.

Epidemiological evidence suggests that polyphenols may, in part, explain the cardioprotective properties of fruits. This review aims to summarise the evidence for the effects of fruit polyphenols on four risk factors of CVD: platelet function, blood pressure, vascular function and blood lipids. This review includes human dietary intervention studies investigating fruits and their polyphenols. There was some evidence to suggest that fruits containing relatively high concentrations of flavonols, anthocyanins and procyanindins, such as pomegranate, purple grapes and berries, were effective at reducing CVD risk factors, particularly with respect to anti-hypertensive effects, inhibition of platelet aggregation and increasing endothelial-dependent vasodilation than other fruits investigated. Flavanone-rich fruits, such as oranges and grapefruits, were reported to have hypocholesterolaemic effects, with little impact on other risk factors being examined. However, the evidence was limited, inconsistent and often inconclusive. This is in part due to the heterogeneity in the design of studies, the lack of controls, the relatively short intervention periods and low power in several studies. Details of the polyphenol content of the fruits investigated were also omitted in some studies, negating comparison of data. It is recommended that large, well-powered, long-term human dietary intervention studies investigating a wider range of fruits are required to confirm these observations. Investigations into the potential synergistic effects of polyphenols on a combination of CVD risk markers, dose–response relationships and standardisation in methodology would facilitate the comparison of studies and also provide valuable information on the types of fruits which could confer protection against CVD.