The mode of action of aspirin-like drugs: effect on inducible nitric oxide synthase.

Nitric oxide synthesized by inducible nitric oxide synthase (iNOS) has been implicated as a mediator of inflammation in rheumatic and autoimmune diseases. We report that exposure of lipopolysaccharide-stimulated murine macrophages to therapeutic concentrations of aspirin (IC50 = 3 mM) and hydrocortisone (IC50 = 5 microM) inhibited the expression of iNOS and production of nitrite. In contrast, sodium salicylate (1-3 mM), indomethacin (5-20 microM), and acetaminophen (60-120 microM) had no significant effect on the production of nitrite at pharmacological concentrations. At suprapharmacological concentrations, sodium salicylate (IC50 = 20 mM) significantly inhibited nitrite production. Immunoblot analysis of iNOS expression in the presence of aspirin showed inhibition of iNOS expression (IC50 = 3 mM). Sodium salicylate variably inhibited iNOS expression (0-35%), whereas indomethacin had no effect. Furthermore, there was no significant effect of these nonsteroidal anti-inflammatory drugs on iNOS mRNA expression at pharmacological concentrations. The effect of aspirin was not due to inhibition of cyclooxygenase 2 because both aspirin and indomethacin inhibited prostaglandin E2 synthesis by > 75%. Aspirin and N-acetylimidazole (an effective acetylating agent), but not sodium salicylate or indomethacin, also directly interfered with the catalytic activity of iNOS in cell-free extracts. These studies indicate that the inhibition of iNOS expression and function represents another mechanism of action for aspirin, if not for all aspirin-like drugs. The effects are exerted at the level of translational/posttranslational modification and directly on the catalytic activity of iNOS.

Lipocortin 1 mediates the inhibition by dexamethasone of the induction by endotoxin of nitric oxide synthase in the rat.

Administration of Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS; 10 mg/kg i.v.) to male Wistar rats caused within 240 min (i) a sustained fall (approximately 30 mmHg) in mean arterial blood pressure, (ii) a reduction (> 75%) in the pressor responses to norepinephrine (1 microgram/kg i.v.), and (iii) an induction of nitric oxide synthase (iNOS) as measured in the lung. Dexamethasone (1 mg/kg i.p. at 2 h prior to LPS) attenuated the hypotension and the vascular hyporeactivity to norepinephrine and reduced (by approximately 77%) the expression of iNOS in the lung. These effects of dexamethasone were prevented by pretreatment of LPS-treated rats with a neutralizing antiserum to lipocortin 1 (anti-LC1; 60 mg/kg s.c. at 24 h prior to LPS) but not by a control nonimmune sheep serum. Stimulation of J774.2 macrophages with LPS (1 microgram/ml for 24 h) caused the expression of iNOS and cyclooxygenase 2 (COX-2) protein and significantly increased nitrite generation; this was prevented by dexamethasone (0.1 microM at 1 h prior to LPS), which also increased cell surface lipocortin 1. Pretreatment of J774.2 cells with anti-LC1 (1:60 dilution at 4 h prior to LPS) also abolished the inhibitory effect of dexamethasone on iNOS expression and nitrite accumulation but not that on COX-2 expression. A lipocortin 1 fragment (residues 1-188 of human lipocortin 1; 20 micrograms/ml at 1 h prior to LPS) also blocked iNOS in J774.2 macrophages activated by LPS (approximately 78% inhibition), and this too was prevented by anti-LC1. We conclude that the extracellular release of endogenous lipocortin 1 (i) mediates the inhibition by dexamethasone of the expression of iNOS, but not of COX-2, and (ii) contributes substantially to the beneficial actions of dexamethasone in rats with endotoxic shock.

Dissecting the signaling mechanisms of IL-7-mediated autophagy regulation in T-cell acute lymphoblastic leukemia

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Impact des cavines sur le phénotype invasif et inflammatoire des cellules souches mésenchymateuses

L’évolution d’une cellule tumorale initiée à une tumeur solide nécessite, à chaque étape, un microenvironnement favorable à sa survie et à sa croissance. Le microenvironnement tumoral est comparé à un foyer d’inflammation chronique dont la composition cellulaire et moléculaire est complexe. Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) représentent l’un des principaux acteurs cellulaires présents. Elles migrent vers les sites tumoraux où elles soutiennent l’inflammation, l’angiogenèse et le développement tumoral en activant plusieurs voies de signalisation. Une des voies majeures qui contribuent à l’inflammation est la voie de signalisation NF-B. L’initiation de cette voie provient de la membrane cellulaire entre autres des cavéoles. Nous soumettons l’hypothèse que l’une des cavines, protéines associées aux cavéoles, modulerait le phénotype inflammatoire etou migratoire dans les CSM traitées à la cytokine TNF- (facteur de nécrose tumorale ) en modulant la voie de signalisation NF-B. En effet, nous avons observé une régulation à la hausse de l’expression de la COX-2 (cyclooxygénase-2) et une diminution de l’expression d’IκB qui sont synonymes de l’activation de la voie NF-B dans les CSM que nous avons traitées au TNF-. Nous avons trouvé que le TNF- induit la migration des CSM, et que la répression génique de la Cavine-2 augmente significativement la migration des CSM traitées par le TNF-. La répression génique de la Cavine-2 vient aussi amplifier la tubulogenèse dans les CSM en réponse au TNF-. D’un point de vue moléculaire, la répression génique de la Cavine-2 a montré une très forte amplification de l'expression protéique de la COX-2 dans les CSM en réponse au TNF-. Dans ces mêmes cellules où la Cavine-2 a été réprimée, et suite à un traitement au TNF-, le pic de phosphorylation est plus intense et la courbe de phosphorylation est plus prolongée dans le temps. Ces observations nous permettent d’affirmer que la Cavine-2 a un rôle répresseur sur l’expression de COX-2. Collectivement, nos résultats montrent que la Cavine-2 peut être proposée comme un gène suppresseur de tumeur et est de ce fait, une bonne cible thérapeutique dans les CSM qui permettraient d’agir à des stades précoces du développement tumoral.

Audit of selective and non-selective non-steroidal anti-inflammatory drug use in rural general practice

Aim: To identify the demographics and risk factors in a selected patient population prescribed non-selective and cyclo-oxygenase-2 (COX- 2) selective non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs). Method: A structured clinical self-audit form was distributed in January to March 2001 to 155 interested general practitioners (GPs) in rural Queensland. Results: Seventy one GPs participated in the audit and contributed 1417 patient records - 790 patients had received nonselective NSAIDs and 627 had received COX-2 inhibitors (celecoxib or rofecoxib). Patients who received COX-2 inhibitors were significantly older, more likely to have clinically important concomitant illness, and more likely to be taking medication known to interact with NSAIDs. They were also twice as likely to have two or more risk factors for adverse effects. The most common reasons for switching from an NSAID to a COX-2 inhibitor were reported to be a previous side effect from an NSAID (primarily related to gastrointestinal effects) or the doctor's perception of the superior efficacy of COX-2 inhibitor therapy. Conclusions: This study has shown that COX-2 inhibitors were used in a distinctly different patient population compared to non-selective NSAIDs. There were significant variations in the demographics and number of risk factors - for example, cardiovascular and renal - between the two identified populations. These differences may be due to doctors selecting COX-2 inhibitors for patients at high risk of gastrointestinal complications. However, the prescribing pattern may also be partly due to misconceptions about the relative safety and efficacy of COX-2 inhibitor drugs.

CpG DNA activates survival in murine macrophages through TLR9 and the phosphatidylinositol 3-kinase-Akt pathway

Bacterial CpG-containing (CpG) DNA promotes survival of murine macrophages and triggers production of proinflammatory mediators. The CpG DNA-induced inflammatory response is mediated via TLR9, whereas a recent study reported that activation of the Akt prosurvival pathway occurs via DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) and independently. of TLR9. We show, in this study, that Akt activation and survival of murine bone marrow-derived macrophages (BMM) triggered by CpG-containing phosphodiester oligodeoxynucleotides or CpG-containing phosphorothioate oligodeoxynucleotides was completely dependent on TLR9. In addition, survival triggered by CpG-containing phosphodiester oligodeoxynucleotides was not compromised in BMM from SCID mice that express a catalytically inactive form of DNA-PK. CpG DNA-induced survival of BMM was inhibited by the PI3K inhibitor, LY294002, but not by the MEK1/2 inhibitor, PD98059. The effect of LY294002 was specific to survival, because treatment of BMM with LY294002 affected CpG DNA-induced TNF-alpha production only modestly. Therefore, CpG DNA activates macrophage survival via TLR9 and the PI3K-Akt pathway and independently of DNA-PK and MEK-ERK.

Inhibition of COXs and 5-LOX and activation of PPARs by Australian Clematis species (Ranunculaceae)

The species of Clematis (Ranunculaceae) have been traditionally used for inflammatory conditions by indigenous Australians. We have previously reported that the ethanol extract of Clematis pickeringii inhibited COX-1. In this study, we examined the ethanol extracts and fractions of three Clematis species, Clematis pickeringii, Clematis glycinoides and Clematis microphylla, on cyclooxygenase-1 (COX-1), cyclooxygenase-2 (COX-2) and 5-lipoxygenase (5-LOX). We further examined the activating effects on the protein expression of peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPAR alpha) and gamma (PPAR-gamma) in HepG2 cells. The ethanol extracts of three Clematis species inhibited the activities of COX-1, COX-2 and 5-LOX in the different extents. The stem extract of Clematis pickeringii showed the highest inhibitory activities among the three species on COX-1, COX-2 and 5-LOX with the IC50 values of 73.5, 101.2 and 29.3 mu g/mL. One of its fractions also significantly elevated PPAR gamma expression by 173, 280 and 435% and PPAR gamma expression by 140, 228 and 296% at 4, 8 and 16 mu g/mL, respectively. (c) 2005 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Dapagliflozin monotherapy in drug-naïve patients with diabetes:a randomized-controlled trial of low-dose range

Aims: Many patients with type 2 diabetes are suboptimally managed with currently available therapies. Dapagliflozin, a sodium-glucose co-transporter-2 inhibitor, has shown efficacy in reducing diabetic hyperglycaemia. This study assessed efficacy of three lower doses in recently diagnosed patients. Methods: This phase 3, randomized, double-blind, placebo-controlled study assigned treatment-naïve patients to placebo or dapagliflozin monotherapy (1, 2.5 or 5 mg) daily for 24 weeks. Patients were antidiabetic drug-naïve with inadequate glycaemic control [haemoglobin A1c (HbA1c) =7.0 and =10.0%]. The primary efficacy endpoint was change in HbA1c from baseline. Secondary endpoints included changes in body weight and fasting plasma glucose (FPG), and proportions achieving HbA1c

Inhibition of collagen I accumulation reduces glomerulosclerosis by a Hic-5-dependent mechanism in experimental diabetic nephropathy

Glomerulosclerosis of any cause is characterized by loss of functional glomerular cells and deposition of excessive amounts of interstitial collagens including collagen I. We have previously reported that mesangial cell attachment to collagen I leads to upregulation of Hic-5 in vitro, which mediates mesangial cell apoptosis. Furthermore, glomerular Hic-5 expression was increased during the progression of experimental glomerulosclerosis. We hypothesized that reducing collagen I accumulation in glomerulosclerosis would in turn lower Hic-5 expression, reducing mesangial cell apoptosis, and thus maintaining glomerular integrity. We examined archive renal tissue from rats undergoing experimental diabetic glomerulosclerosis, treated with the transglutaminase-2 inhibitor NTU281. Untreated animals exhibited increased glomerular collagen I accumulation, associated with increased glomerular Hic-5 expression, apoptosis, and mesangial myofibroblast transdifferentiation characterized by a-smooth muscle actin (a-SMA) expression. NTU281 treatment reduced glomerular collagen I accumulation, Hic-5 and a-SMA expression, and apoptosis. Proteinurea and serum creatinine levels were significantly reduced in animals with reduced Hic-5 expression. In vitro studies of Hic-5 knockdown or overexpression show that mesangial cell apoptosis and expression of both a-SMA and collagen I are Hic-5 dependent. Together, these data suggest that there exists, in vitro and in vivo, a positive feedback loop whereby increased levels of collagen I lead to increased mesangial Hic-5 expression favoring not only increased apoptosis, but also mesangial myofibroblast transdifferentiation and increased collagen I expression. Prevention of collagen I accumulation interrupts this Hic-5-dependent positive feedback loop, preserving glomerular architecture, cellular phenotype, and function. © 2013 USCAP, Inc All rights reserved.

Species differential regulation of COX2 can be described by an NFκB-dependent logic AND gate

Cyclooxygenase 2 (COX2), a key regulatory enzyme of the prostaglandin/eicosanoid pathway, is an important target for anti-inflammatory therapy. It is highly induced by pro-inflammatory cytokines in a Nuclear factor kappa B (NFκB)-dependent manner. However, the mechanisms determining the amplitude and dynamics of this important pro-inflammatory event are poorly understood. Furthermore, there is significant difference between human and mouse COX2 expression in response to the inflammatory stimulus tumor necrosis factor alpha (TNFα). Here, we report the presence of a molecular logic AND gate composed of two NFκB response elements (NREs) which controls the expression of human COX2 in a switch-like manner. Combining quantitative kinetic modeling and thermostatistical analysis followed by experimental validation in iterative cycles, we show that the human COX2 expression machinery regulated by NFκB displays features of a logic AND gate. We propose that this provides a digital, noise-filtering mechanism for a tighter control of expression in response to TNFα, such that a threshold level of NFκB activation is required before the promoter becomes active and initiates transcription. This NFκB-regulated AND gate is absent in the mouse COX2 promoter, most likely contributing to its differential graded response in promoter activity and protein expression to TNFα. Our data suggest that the NFκB-regulated AND gate acts as a novel mechanism for controlling the expression of human COX2 to TNFα, and its absence in the mouse COX2 provides the foundation for further studies on understanding species-specific differential gene regulation.

THE HERPESVIRUS NUCLEAR EGRESS COMPLEX COMPONENT, UL31, IS RECRUITED TO SITES OF DNA DAMAGE THROUGH POLY(ADP-RIBOSE) BINDING

The herpes simplex virus (HSV) UL31 gene encodes a conserved member of the herpesvirus nuclear egress complex that not only functions in the egress of DNA-containing capsids from the nucleus, but is also required for optimal viral genome expression, replication and packaging into capsids. Here, we report that the UL31 protein from HSV-2 and the orthologous protein, ORF69, from Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) are recruited to sites of DNA damage. Recruitment of UL31 to sites of DNA damage occurred in HSV-2 infected cells, but did not require other viral proteins. The N-terminus of UL31 contains sequences resembling a poly(ADP-ribose) (PAR) binding motif. As protein poly-ADP ribosylation (PARylation) is a hallmark of the DNA damage response we examined the relationship between PARylation and UL31 recruitment to DNA damage. While the PAR polymerase (PARP)1/2 inhibitor, olaparib, prevented UL31 recruitment to damaged DNA, KU55933 inhibition of signaling through the ataxia telangiectasia mutated (ATM) DNA damage response pathway had no effect. These findings were further supported by experiments demonstrating direct and specific interaction between HSV-2 UL31 and PAR using purified components. Co-transfection with the viral kinase Us3, known to phosphorylate UL31, inhibited UL31 recruitment to DNA damage but also prevented the recruitment of other proteins recruited to DNA damage sites. The viral E3 ubiquitin ligase ICP0 was observed to co-localize with UL31 in transfected cells in a manner that is independent of the PAR-binding ability of UL31. However, inhibition of PARP1/2/3 did not reduce the ability of HSV-2 to replicate and we observed reduced PAR levels in the nuclei of infected cells. This study reveals a previously unrecognized function for UL31 orthologs and may suggest that the recognition of PAR by UL31 is coupled to the nuclear egress of herpesvirus capsids, influences viral DNA replication and packaging, or possibly modulates the DNA damage response mounted by virally infected cells.

Suppression of nuclear factor-κB activity in macrophages by chylomicron remnants: modulation by the fatty acid composition of the particles

Current evidence indicates that chylomicron remnants (CMR) induce macrophage foam cell formation, an early event in atherosclerosis. Inflammation also plays a part in atherogenesis and the transcription factor nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) has been implicated. In this study, the influence of CMR on the activity of NF-kappaB in macrophages and its modulation by the fatty acid composition of the particles were investigated using macrophages derived from the human monocyte cell line THP-1 and CMR-like particles (CRLPs). Incubation of THP-1 macrophages with CRLPs caused decreased NF-kappaB activation and downregulated the expression of phospho-p65-NF-kappaB and phospho-IkappaBalpha (pIkappaBalpha). Secretion of the inflammatory cytokines tumour necrosis factor alpha, interleukin-6 and monocyte chemoattractant protein-1, which are under NF-kappaB transcriptional control, was inhibited and mRNA expression for cyclooxygenase-2, an NF-kappaB target gene, was reduced. CRLPs enriched in polyunsaturated fatty acids compared with saturated or monounsaturated fatty acids had a markedly greater inhibitory effect on NF-kappaB binding to DNA and the expression of phospho-p65-NF-kappaB and pIkappaB. Lipid loading of macrophages with CRLPs enriched in polyunsaturated fatty acids compared with monounsaturated fatty acids or saturated fatty acids also increased the subsequent rate of cholesterol efflux, an effect which may be linked to the inhibition of NF-kappaB activity. These findings demonstrate that CMR suppress NF-kappaB activity in macrophages, and that this effect is modulated by their fatty acid composition. This downregulation of inflammatory processes in macrophages may represent a protective effect of CMR which is enhanced by dietary polyunsaturated fatty acids.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

The Herpesvirus Nuclear Egress Complex Component, UL31, is Recruited to Sites of DNA Damage Through Poly(ADP-RIBOSE) Binding

Thesis (Master, Biomedical & Molecular Sciences) -- Queen's University, 2016-08-23 15:03:30.807