Effect of a selective nonsteroidal anti-inflammatory inhibitor of cyclooxygenase-2 on the small bowel of rats

The pathogenesis of nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) enteropathy is a complex process involving the uncoupling of mitochondrial oxidative phosphorylation and inhibition of cyclooxygenase (COX). Rofecoxib, a selective inhibitor of COX-2, has shown less gastric damage, but the same beneficial effect is not clear in the case of the small bowel. Fifty-seven male Wistar rats (250-350 g) were divided into three groups (N = 19 each) to evaluate the effect of this NSAID on the rat intestine. The groups received 2.5 mg/kg rofecoxib, 7.5 mg/kg indomethacin or water with 5% DMSO (control) given as a single dose by gavage 24 h before the beginning of the experiment. A macroscopic score was used to quantify intestinal lesions and intestinal permeability was measured using [51Cr]-ethylenediaminetetraacetic acid ([51Cr]-EDTA). The extent of intestinal lesion, indicated by a macroscopic score, was significantly lower when rofecoxib was administered compared to indomethacin (rofecoxib = 0.0 vs indomethacin = 63.6 ± 25.9; P < 0.05) and did not differ from control. The intestinal permeability to [51Cr]-EDTA was significantly increased after indomethacin (control = 1.82 ± 0.4 vs indomethacin = 9.12 ± 0.8%; P < 0.0001), but not after rofecoxib, whose effect did not differ significantly from control (control = 1.82 ± 0.4 vs rofecoxib = 2.17 ± 0.4%; ns), but was significantly different from indomethacin (indomethacin = 9.12 ± 0.8 vs rofecoxib = 2.17 ± 0.4%; P < 0.001). In conclusion, the present data show that rofecoxib is safer than indomethacin in rats because it does not induce macroscopic intestinal damage or increased intestinal permeability.

Exploratory calcineurin inhibitor-free regimens in living-related kidney transplant recipients

Chronic allograft nephropathy is among the major causes of graft loss even in low-risk kidney transplant recipients and correlates with acute nephrotoxic events during the first year post-transplant. Therefore, calcineurin inhibitor-free regimens may improve patient and graft survival among recipients of living-related kidney transplants. To confirm this hypothesis, we evaluated the efficacy and safety of two calcineurin inhibitor-free regimens in 92 low-risk recipients of one-haplotype living-related kidney transplants. Immunosuppression consisted of tacrolimus, azathioprine and prednisone (group I, GI, N = 38), 2 doses of daclizumab, mycophenolate mofetil (MMF), and prednisone (GII, N = 33) and 2 doses of daclizumab, MMF, sirolimus and prednisone (GIII, N = 21). At 12 months, treatment failure (biopsy-confirmed acute rejection, graft loss or death) was higher in GII compared to GIII and GI (54.5 vs 24.0 vs 13.1%, P < 0.01, respectively). In patients of black ethnicity the incidence of acute rejection was 25 vs 83.3 vs 20% (P = 0.055), respectively. Patient and graft survival was comparable. There were no differences in mean creatinine or calculated creatinine clearance at 12 months. Overall incidence of post-transplant diabetes mellitus (3.3%) and cytomegalovirus disease (4.3%) was similar in all groups. Further development of effective calcineurin inhibitor-free regimens should exclude patients of black ethnicity and may need full-induction therapy, perhaps with depleting agents, and concentration-controlled use of sirolimus and MMF.

Synergistic effect of mycophenolate mofetil and angiotensin-converting enzyme inhibitor in patients with chronic allograft nephropathy

Experimental data and few clinical non-randomized studies have shown that inhibition of the renin-angiotensin system by angiotensin-converting enzyme (ACE) associated or not with the use of mycophenolate mofetil (MMF) could delay or even halt the progression of chronic allograft nephropathy (CAN). In this retrospective historical study, we investigated whether ACE inhibition (ACEI) associated or not with the use of MMF has the same effect in humans as in experimental studies and what factors are associated with a clinical response. A total of 160 transplant patients with biopsy-proven CAN were enrolled. Eighty-one of them were on ACE therapy (G1) and 80 on ACEI_free therapy (G2). Patients were further stratified for the use of MMF. G1 patients showed a marked decrease in proteinuria and stabilized serum creatinine with time. Five-year graft survival after CAN diagnosis was more frequent in G1 (86.9 vs 67.7%; P < 0.05). In patients on ACEI-free therapy, the use of MMF was associated with better graft survival. The use of ACEI therapy protected 79% of the patients against graft loss (OR = 0.079, 95%CI = 0.015-0.426; P = 0.003). ACEI and MMF or the use of MMF alone after CAN diagnosis conferred protection against graft loss. This finding is well correlated with experimental studies in which ACEI and MMF interrupt the progression of chronic allograft dysfunction and injury. The use of ACEI alone or in combination with MMF significantly reduced proteinuria and stabilized serum creatinine, consequently improving renal allograft survival.

Lack of tolerance for the anti-dyskinetic effects of 7-nitroindazole, a neuronal nitric oxide synthase inhibitor, in rats

7-Nitroindazole (7-NI) inhibits neuronal nitric oxide synthase in vivo and reduces l-DOPA-induced dyskinesias in a rat model of parkinsonism. The aim of the present study was to determine if the anti-dyskinetic effect of 7-NI was subject to tolerance after repeated treatment and if this drug could interfere with the priming effect of l-DOPA. Adult male Wistar rats (200-250 g) with unilateral depletion of dopamine in the substantia nigra compacta were treated with l-DOPA (30 mg/kg) for 34 days. On the 1st day, 6 rats received ip saline and 6 received ip 7-NI (30 mg/kg) before l-DOPA. From the 2nd to the 26th day, all rats received l-DOPA daily and, from the 27th to the 34th day, they also received 7-NI before l-DOPA. Animals were evaluated before the drug and 1 h after l-DOPA using an abnormal involuntary movement scale and a stepping test. All rats had a similar initial motor deficit. 7-NI decreased abnormal involuntary movement induced by l-DOPA and the effect was maintained during the experiment before 7-NI, median (interquartile interval), day 26: 16.75 (15.88-17.00); day 28: 0.00 (0.00-9.63); day 29: 13.75 (2.25-15.50); day 30: 0.5 (0.00-6.25); day 31: 4.00 (0.00-7.13), and day 34: 0.5 (0.00-14.63), Friedman followed by Wilcoxon test,vs day 26, P < 0.05;. The response to l-DOPA alone was not modified by the use of 7-NI before the first administration of the drug (l-DOPA vs time interaction, F1,10 = 1.5, NS). The data suggest that tolerance to the anti-dyskinetic effects of a neuronal nitric oxide synthase inhibitor does not develop over a short-term period of repeated administration. These observations open a possible new therapeutic approach to motor complications of chronic l-DOPA therapy in patients with Parkinson’s disease.

Efficacy of the dietary histone deacetylase inhibitor butyrate alone or in combination with vitamin A against proliferation of MCF-7 human breast cancer cells

The combined treatment with histone deacetylase inhibitors (HDACi) and retinoids has been suggested as a potential epigenetic strategy for the control of cancer. In the present study, we investigated the effects of treatment with butyrate, a dietary HDACi, combined with vitamin A on MCF-7 human breast cancer cells. Cell proliferation was evaluated by the crystal violet staining method. MCF-7 cells were plated at 5 x 10(4) cells/mL and treated with butyrate (1 mM) alone or combined with vitamin A (10 µM) for 24 to 120 h. Cell proliferation inhibition was 34, 10 and 46% following treatment with butyrate, vitamin A and their combination, respectively, suggesting that vitamin A potentiated the inhibitory activities of butyrate. Furthermore, exposure to this short-chain fatty acid increased the level of histone H3K9 acetylation by 9.5-fold (Western blot), but not of H4K16, and increased the expression levels of p21WAF1 by 2.7-fold (Western blot) and of RARβ by 2.0-fold (quantitative real-time PCR). Our data show that RARβ may represent a molecular target for butyrate in breast cancer cells. Due to its effectiveness as a dietary HDACi, butyrate should be considered for use in combinatorial strategies with more active retinoids, especially in breast cancers in which RARβ is epigenetically altered.

AKT inhibitor suppresses hyperthermia-induced Ndrg2 phosphorylation in gastric cancer cells

Hyperthermia is one of the most effective adjuvant treatments for various cancers with few side effects. However, the underlying molecular mechanisms still are not known. N-myc downstream-regulated gene 2 (NDRG2), a tumor suppressor, has been shown to be involved in diverse cellular stresses including hypoxia, lipotoxicity, etc. In addition, Ndrg2 has been reported to be related to progression of gastric cancer. In the current study, our data showed that the apoptosis rate of MKN28 cells increased relatively rapidly to 13.4% by 24 h after treatment with hyperthermia (42°C for 1 h) compared to 5.1% in control cells (P < 0.05). Nevertheless, there was no obvious change in the expression level of total Ndrg2 during this process. Further investigation demonstrated that the relative phosphorylation levels of Ndrg2 at Ser332, Thr348 increased up to 3.2- and 1.9-fold (hyperthermia groupvs control group) at 3 h in MKN28 cells, respectively (P < 0.05). We also found that heat treatment significantly increased AKT phosphorylation. AKT inhibitor VIII (10 µM) decreased the phosphorylation level of Ndrg2 induced by hyperthermia. Accordingly, the apoptosis rate rose significantly in MKN28 cells (16.4%) treated with a combination of AKT inhibitor VIII and hyperthermia compared to that (6.8%) of cells treated with hyperthermia alone (P < 0.05). Taken together, these data demonstrated that Ndrg2 phosphorylation could be induced by hyperthermia in an AKT-dependent manner in gastric cancer cells. Furthermore, AKT inhibitor VIII suppressed Ndrg2 phosphorylation and rendered gastric cancer cells susceptible to apoptosis induced by hyperthermia.

Involvement of Src tyrosine kinase and protein kinase C in the expression of macrophage migration inhibitory factor induced by H2O2 in HL-1 mouse cardiac muscle cells

Macrophage migration inhibitory factor (MIF), a pleiotropic cytokine, plays an important role in the pathogenesis of atrial fibrillation; however, the upstream regulation of MIF in atrial myocytes remains unclear. In the present study, we investigated whether and how MIF is regulated in response to the renin-angiotensin system and oxidative stress in atrium myocytes (HL-1 cells). MIF protein and mRNA levels in HL-1 cells were assayed using immunofluorescence, real-time PCR, and Western blot. The result indicated that MIF was expressed in the cytoplasm of HL-1 cells. Hydrogen peroxide (H2O2), but not angiotensin II, stimulated MIF expression in HL-1 cells. H2O2-induced MIF protein and gene levels increased in a dose-dependent manner and were completely abolished in the presence of catalase. H2O2-induced MIF production was completely inhibited by tyrosine kinase inhibitors genistein and PP1, as well as by protein kinase C (PKC) inhibitor GF109203X, suggesting that redox-sensitive MIF production is mediated through tyrosine kinase and PKC-dependent mechanisms in HL-1 cells. These results suggest that MIF is upregulated by HL-1 cells in response to redox stress, probably by the activation of Src and PKC.

Cellular and molecular studies of the effects of a selective COX-2 inhibitor celecoxib in the cardiac cell line H9c2 and their correlation with death mechanisms

Cardiovascular disease is one of the leading causes of death worldwide, and evidence indicates a correlation between the inflammatory process and cardiac dysfunction. Selective inhibitors of cyclooxygenase-2 (COX-2) enzyme are not recommended for long-term use because of potentially severe side effects to the heart. Considering this and the frequent prescribing of commercial celecoxib, the present study analyzed cellular and molecular effects of 1 and 10 µM celecoxib in a cell culture model. After a 24-h incubation, celecoxib reduced cell viability in a dose-dependent manner as also demonstrated in MTT assays. Furthermore, reverse transcription-polymerase chain reaction analysis showed that the drug modulated the expression level of genes related to death pathways, and Western blot analyses demonstrated a modulatory effect of the drug on COX-2 protein levels in cardiac cells. In addition, the results demonstrated a downregulation of prostaglandin E2 production by the cardiac cells incubated with celecoxib, in a dose-specific manner. These results are consistent with the decrease in cell viability and the presence of necrotic processes shown by Fourier transform infrared analysis, suggesting a direct correlation of prostanoids in cellular homeostasis and survival.

Randomized controlled trials of serotonin-norepinephrine reuptake inhibitor in treating major depressive disorder in children and adolescents: a meta-analysis of efficacy and acceptability

New generation antidepressant therapies, including serotonin-norepinephrine reuptake inhibitor (SNRIs), were introduced in the late 1980s; however, few comprehensive studies have compared the benefits and risks of various contemporary treatments for major depressive disorder (MDD) in young patients. A comprehensive literature search of PubMed, Cochrane, Embase, Web of Science, and PsycINFO databases was conducted from 1970 to January 2015. Only clinical trials that randomly assigned one SNRI or placebo to patients aged 7 to 18 years who met the diagnostic criteria for major depressive disorder were included. Treatment success, dropout rate, and suicidal ideation/attempt outcomes were measured. Primary efficacy was determined by pooling the risk ratios (RRs) of treatment response and remission. Acceptability was determined by pooling the RRs of dropouts for all reasons and for adverse effects as well as suicide-risk outcomes. Five trials with a total of 973 patients were included. SNRIs were not significantly more effective than placebo for treatment response but were for remission. The comparison of patients taking SNRIs that dropped out for all reasons and those taking placebo did not reach statistical significance. Significantly more patients taking SNRIs dropped out for adverse effects than those taking placebo. No significant difference was found in suicide-related risk outcomes. SNRI therapy does not display a superior efficacy and is not better tolerated compared to placebo in these young patients. However, duloxetine has a potential beneficial effect for depression in young populations, showing a need for further research.

Origanum vulgare L. essential oil as inhibitor of potentially toxigenic Aspergilli

Origanum vulgare L. essential oil has been known as an interesting source of antimicrobial compounds to be applied in food conservation. In this study, the effect of O. vulgare essential on the growth of A. flavus, A. parasiticus, A. fumigatus, A. terreus and A. ochraceus was assessed. The essential oil had a significant inhibitory effect on all assayed fungi. MIC was 0.6 µL.mL-1 for all fungi, while MFC was in the range of 1.25-2.5 µL.mL-1. The radial mycelial growth of A. flavus and A. parasiticus was strongly inhibited over 14 days at 0.6, 1.25 and 2.5 µL.mL-1 of oil in solid medium. The mycelial mass of all fungi was inhibited over 90% at 0.6 and 0.3 µL.mL-1 in liquid medium, while it was 100% at 1.25 µL.mL-1. The oil in a range of concentrations (0.6 to 2.5 µL.mL-1) was effective in inhibiting the viability and spores germination in a short time of exposure. The main morphological changes caused by the essential oil in A. parasiticus observed under light microscopy were absence of conidiation, leakage of cytoplasm, loss of pigmentation, and disrupted cell structure. These results demonstrated that O. vulgare essential oil produced a significant fungitoxic effect supporting its possible rational use as anti-mould compound in food conservation.

Extraction, purification and characterization of inhibitor of trypsin from Chenopodium quinoa seeds

Abstract A novel trypsin inhibitor of protease (CqTI) was purified from Chenopodium quinoa seeds. The optimal extracting solvent was 0.1M NaCl pH 6.8 (p < 0.05). The extraction time of 5h and 90 °C was optimum for the recovery of the trypsin inhibitor from C. quinoa seeds. The purification occurred in gel-filtration and reverse phase chromatography. CqTI presented active against commercial bovine trypsin and chymotrypsin and had a specific activity of 5,033.00 (TIU/mg), which was purified to 333.5-fold. The extent of purification was determined by SDS-PAGE. CqTI had an apparent molecular weight of approximately 12KDa and two bands in reduced conditions as determined by Tricine-SDS-PAGE. MALDI-TOF showed two peaks in 4,246.5 and 7,908.18m/z. CqTI presented high levels of essential amino acids. N-terminal amino acid sequence of this protein did not show similarity to any known protease inhibitor. Its activity was stable over a pH range (2-12), temperatures range (20-100 °C) and reducing agents.

Hydrogen sulphide as inhibitor and substrates for the cytochrome c-cytochrome c oxidase system /

It has previously been recognized that the major biochemical toxicity induced by sulphide is due to an inhibition of cytochrome ~ oxidase. Inhibition of this enzyme occurs at 30°C and pH 7.4 with a Ki of approximately 0.2 ~M, and a kon of 104 M-1 s-l, under catalytic conditions. However, the equimo1ar mixture of sulphide and the enzyme shows identical catalytic behaviour to that of the native enzyme. This cannot readily be attributed to rapid dissociation of sulphide, as both spectroscopic and plot analysis indicate the koff value is low. The addition of stoichiometric sulphide to the resting oxidized enzyme gives rise to the appearance of a low-spin ferric-type spectrum not identical with that seen on the addition of excess sulphide to the enzyme aerobically. Sulphide added to the enzyme anaerobically gives rise to another low-spin, probably largely ferric, form which upon admission of oxygen is then converted into a 607 nm species closely resembling Compound C. The 607 nm form is probably the precursor of oxyferricytochrome aa3. The addition of successive a1iquots of Na2S solution to the enzyme induces initial uptake of approximately 3 moles of oxygen per mole of the enzyme. Thus, it is concluded that: 1. the initial product of sulphide-cytochrome c oxidase interaction is not an inhibited form of the enzyme, but the low-spin (oxyferri) ~3+~+ species; 2. a subsequent step in which sulphide reduces cytochrome ~ occurs; 3. the final inhibitory step, in which a further molecule of sulphide binds to the cytochrome ~ iron centre in the cytochrome ~2+~+ species, gives the cytochrome a2+~+-H2S form which is a half-reduced fully inhibited species;4. a 607 run form of the enzyme is produced which may be converted into a catalytically active low-spin (oxyferri) state; and therefore 5. liganded sulphide may be able to reduce the cytochrome 33 -Cu centre without securing the prior reduction of the cytochrome a_ haem group or the Cud centre associated with it.

Skeletal muscle protein content of lipolytic inhibitor G(0)/G(1) switch gene-2 protein: the effect of endurance training

The first and rate-limiting step of lipolysis is the removal of the first fatty acid from a triglyceride molecule; it is catalyzed by adipose triglyceride lipase (ATGL). ATGL is co-activated by comparative gene identification-58 (CGI-58) and inhibited by the G(0)/G(1) switch gene-2 protein (G0S2). G0S2 has also recently been identified as a positive regulator of oxidative phosphorylation within the mitochondria. Previous research has demonstrated in cell culture, a dose dependent mechanism for inhibition by G0S2 on ATGL. However our data is not consistent with this hypothesis. There was no change in G0S2 protein content during an acute lipolytic inducing set of contractions in both whole muscle, and isolated mitochondria yet both ATGL and G0S2 increase following endurance training, in spite of the fact that there should be increased reliance on intramuscular lipolysis. Therefore, inhibition of ATGL by G0S2 appears to be regulated through more complicated intracellular or post-translation regulation.

Modulation de la voie de signalisation de Gαq par l’hyperglycémie : mécanisme moléculaire

Les complications vasculaires telles que l’augmentation de la contractilité et la prolifération cellulaire sont les complications les plus communes observées dans le diabète et l’hyperglycémie chronique est un facteur important dans ces processus. La voie de signalisation de Gαq joue un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire et l’altération de celle-ci peut contribuer aux complications vasculaires observées dans les cas de diabète et d’hyperglycémie. Il a été observé que les taux et l’activité des protéines kinase C (PKC) et du diacylglycérol (DAG) sont augmentés dans ces conditions. Cependant, aucune étude n’a démontré l’implication de Gαq/11 et des PLCβ, molécules de signalisation en amont de PKC/DAG. Plusieurs études révèlent que l’augmentation des taux et de l’activité des PKC et du DAG induite par l’hyperglycémie dans des cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) est attribuée à l’augmentation du stress oxydatif. De plus, les niveaux de certains peptides vasoactifs, tels que l’angiotensine II et l’endothéline-1, augmentés dans les conditions de diabète/d’hyperglycémie, peuvent contribuer à l’augmentation du stress oxydatif observée. Le travail présenté dans cette thèse avait pour but d’examiner les effets de l’hyperglycémie sur les niveaux d’expression protéique de Gαq/11 et de ses molécules associées, ainsi que d’étudier le mécanisme moléculaire par lequel l’hyperglycémie module la voie de signalisation de Gαq dans les CMLV. Dans la première étude, nous avons examiné si l’hyperglycémie pouvait moduler l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ1 et PLCβ2. Le prétraitement des CMLV A10 avec 26 mM de glucose durant 72 heures augmente l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 en comparaison avec les CMLV témoins. Le traitement avec des antagonistes aux récepteurs AT1 de l’Ang II, et ETA/ETB de l’ET-1, atténue la hausse de Gαq, de Gα11, de PLCβ1 et de PLCβ2 induite par l’hyperglycémie. De plus, la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 était plus élevée dans les CMLV exposée à 26 mM de glucose. Le traitement des CMLV A10 avec l’Ang II et l’ET-1 augmente également les niveaux d’expression des protéines Gα q/11 et PLCβ. Cette augmentation de l’expression est restaurée au niveau des CMLV témoins par les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ dans les CMLV induite par l’hyperglycémie est attribuée à l’activation des récepteurs AT1, ETA et ETB. Dans la seconde étude, nous avons examiné l’implication du stress oxydatif dans l’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. Nous avons également déterminé le mécanisme responsable de l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie. L’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ des CMLV A10 exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec l’antioxydant diphenyleneiodonium (DPI), et la catalase, un chélateur du peroxyde d’hydrogène, mais pas par le 111Mn-tetralis(benzoic acid porphyrin) (MnTBAP) ni par l’acide urique, des chélateurs du peroxynitrite. De plus, l’augmentation de la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 dans les CMLV exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec le DPI et la catalase. Ces résultats suggèrent que l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie contribue à l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq. De plus, l’augmentation de la production d’anion superoxyde (O2-), de l’activité de la NADPH oxydase et de l’expression des protéines p22(phox) et p47(phox) induite par l’hyperglycémie est revenue à un niveau basal après un traitement avec les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’hyperglycémie augmente les niveaux endogènes de l’Ang II et de l’ET-1, ce qui augmente le stress oxydatif par la formation d’O2- et de H2O2 et peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gq/11α et de leurs molécules de signalisation. Puisqu’il a été observé que l’hyperglycémie transactive les récepteurs aux facteurs de croissance tels que le récepteur au facteur de croissance épidermique (EGF-R) et le récepteur au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-R), nous avons entrepris d’examiner, dans la troisième étude, l’implication d’EGF-R et de PDGF-R dans l’augmentation des niveaux de Gαq/11, de PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. L’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 induite par l’hyperglycémie est revenue au niveau basal après un traitement avec les inhibiteurs d’EGF-R (AG1478) et de PDGF-R (AG1295) et par l’inhibiteur de c-Src, PP2. L’augmentation de la phosphorylation d’EGF-R et de PDGF-R induite par l’hyperglycémie a été abolie par AG1478, AG1295 et PP2. De plus, l’augmentation des niveaux de Gαq/11, et de PLCβ induite par l’hyperglycémie est atténuée par l’inhibiteur des MAPK, le PD98059, et par l’inhibiteur d’AKT, le wortmannin. L’augmentation de la phosphorylation d’ERK et d’AKT était également atténuée par AG1478 et AG1295. Ces résultats suggèrent que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par c-Src peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gα q/11/PLC et de leur signalisation par la voie des MAPK/PI3K. En conclusion, les études présentées dans cette thèse indiquent que l’hyperglycémie augmente les niveaux de Gαq/11 et de PLCβ. Nous avons émis des évidences qui démontrent que l’augmentation endogène de l’Ang II et de l’ET-1 par l’hyperglycémie peut contribuer à l’augmentation de la production d’O2- et de H2O2 résultant ainsi en une augmentation du stress oxydatif qui pourrait être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et de leur signalisation dans les conditions d’hyperglycémie. Finalement, nous avons démontré que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par l’hyperglycémie peut être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq dans les cas de diabète et d’hyperglycémie.

Le diabète maternel influence la morphogenèse rénale et la programmation périnatale

Le diabète maternel est un facteur de risque majeur pour le développement de malformations congénitales. Dans le syndrome de l’embryopathie diabétique, l’exposition prolongée du fœtus à de hautes concentrations ambientes de glucose induit des dommages qui peuvent affecter plusieurs organes, dont les reins. Les malformations rénales sont la cause de près de 40 pourcent des cas d’insuffisance rénale infantile. L’hyperglycémie constitue un environnement utérin adverse qui nuit à la néphrogenèse et peut causer l’agenèse, la dysplasie (aplasie) ou l’hypoplasie rénale. Les mécanismes moléculaires par lesquels les hautes concentrations ambientes de glucose mènent à la dysmorphogenèse et aux malformations demeurent toutefois mal définis. Le diabète maternel prédispose aussi la progéniture au développement d’autres problèmes à l’âge adulte, tels l’hypertension, l’obésité et le diabète de type 2. Ce phénomène appelé ‘programmation périnatale’ a suscité l’intérêt au cours des dernières décennies, mais les mécanismes responsables demeurent mal compris. Mes études doctorales visaient à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels le diabète maternel ou un environnement in utero hyperglycémique affecte la néphrogenèse et programme par la suite la progéniture a développer de l’hypertension par des observations in vitro, ex vivo et in vivo. Nous avons utilisé les cellules MK4, des cellules embryonnaires du mésenchyme métanéphrique de souris, pour nos études in vitro et deux lignées de souris transgéniques (Tg) pour nos études ex vivo et in vivo, soient les souris HoxB7-GFP-Tg et Nephrin-CFP-Tg. Les souris HoxB7-GFP-Tg expriment la protéine fluorescente verte (GFP) dans le bourgeon urétérique (UB), sous le contrôle du promoteur HoxB7. Les souris Nephrin-CFP expriment la protéine fluorescente cyan (CFP) dans les glomérules, sous le contrôle du promoteur nephrin spécifique aux podocytes. Nos études in vitro visaient à déterminer si les hautes concentrations de glucose modulent l’expression du gène Pax2 dans les cellules MK4. Les cellules MK4 ont été traitées pendant 24h avec du milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants ou inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK, PKC et NF-kB. Nos résultats ont démontré que le D-glucose élevé (25mM) augmente la génération des espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules MK4 et induit spécifiquement l’expression du gène Pax2. Des analogues du glucose tels le D-mannitol, L-glucose ou le 2-Deoxy-D-glucose n’induisent pas cette augmentation dans les cellules MK4. La stimulation de l’expression du gène Pax2 par le D-glucose dans les cellules MK4 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de NF-kB, mais pas par des inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK ou PKC. Ces résultats indiquent que la stimulation de l’expression du gène Pax2 par les concentrations élevées de glucose est due, au moins en partie, à la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation NF-kB, et non pas via les voies PKC, p38 MAPK et p44/42 MAPK. Nos études ex vivo s’intéressaient aux effets d’un milieu hyperglycémique sur la morphogenèse de la ramification du bourgeon urétérique (UB). Des explants de reins embryonnaires (E12 à E18) ont été prélevés par micro-dissection de femelles HoxB7-GFP gestantes. Les explants ont ensuite été cultivés dans un milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants, catalase ou inhibiteur de PI3K/AKT pour diverses durées. Nos résultats ont démontré que le D-glucose stimule la ramification du UB de manière spécifique, et ce via l’expression du gène Pax2. Cette augmentation de la ramification et de l’expression du gène Pax2 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de PI3K/AKT. Ces études ont démontré que les hautes concentrations de glucose altèrent la morphogenèse de la ramification du UB via l’expression de Pax2. L’effet stimulant du glucose semble s’effectuer via la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation Akt. Nos études in vivo visaient à déterminer le rôle fondamental du diabète maternel sur les défauts de morphogenèse rénale chez la progéniture. Dans notre modèle animal, le diabète maternel est induit par le streptozotocin (STZ) chez des femelles HoxB7-GFP gestantes (E13). Les souriceaux ont été étudiés à différents âges (naissants et âgés de une, deux ou trois semaines). Nous avons examiné leurs morphologie rénale, nombre de néphrons, expression génique et les événements apoptotiques lors de cette étude à court terme. La progéniture des mères diabétiques avait un plus faible poids, taille et poids des reins, et possédait des glomérules plus petits et moins de néphrons par rapport à la progéniture des mères contrôles. La dysmorphogenèse rénale observée est peut-être causée par l’augmentation de l’apoptose des cellules dans la région du glomérule. Nos résultats ont montré que les souriceaux nés de mères diabétiques possèdent plus de podocytes apoptotiques et plus de marquage contre la caspase-3 active dans leurs tubules rénaux que la progéniture des mères contrôles. Les souriceaux des mères diabétiques montrent une augmentation de l’expression des composants du système rénine angiotensine (RAS) intrarénal comme l’angiotensinogène et la rénine, ainsi qu’une augmentation des isoformes p50 et p65 de NF-kB. Ces résultats indiquent que le diabète maternel active le RAS intrarénal et induit l’apoptose des glomérules, menant à une altération de la morphogenèse rénale de la progéniture. En conclusion, nos études ont permis de démontrer que le glucose élevé ou l’environnement in utero diabétique altère la morphogenèse du UB, qui résulte en un retard dans la néphrogenèse et produit des reins plus petits. Cet effet est dû, au moins en partie, à la génération des ROS, à l’activation du RAS intrarénal et à la voie NF-kB. Nos études futures se concentreront sur les mécanismes par lesquels le diabète maternel induit la programmation périnatale de l’hypertension chez la progéniture adulte. Cette étude à long terme porte sur trois types de progénitures : adultes nés de mères contrôles, diabétiques ou diabétiques traitées avec insuline pendant la gestation. Nous observerons la pression systolique, la morphologie rénale et l’expression de divers gènes et protéines. Nous voulons de plus déterminer si la présence d’un système antioxydant (catalase) peut protéger la progéniture des effets néfastes des ROS causés par l’environnement in utero hyperglycémique. Les souris Catalase-Tg expriment la catalase spécifiquement dans les tubules proximaux et nous permettrons d’explorer notre hypothèse sur le rôle des ROS dans notre modèle expérimental de diabète maternel.