L-carnitine as an ergogenic aid for patients with chronic obstructive pulmonary disease submitted to whole-body and respiratory muscle training programs

The effects of adding L-carnitine to a whole-body and respiratory training program were determined in moderate-to-severe chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients. Sixteen COPD patients (66 ± 7 years) were randomly assigned to L-carnitine (CG) or placebo group (PG) that received either L-carnitine or saline solution (2 g/day, orally) for 6 weeks (forced expiratory volume on first second was 38 ± 16 and 36 ± 12%, respectively). Both groups participated in three weekly 30-min treadmill and threshold inspiratory muscle training sessions, with 3 sets of 10 loaded inspirations (40%) at maximal inspiratory pressure. Nutritional status, exercise tolerance on a treadmill and six-minute walking test, blood lactate, heart rate, blood pressure, and respiratory muscle strength were determined as baseline and on day 42. Maximal capacity in the incremental exercise test was significantly improved in both groups (P < 0.05). Blood lactate, blood pressure, oxygen saturation, and heart rate at identical exercise levels were lower in CG after training (P < 0.05). Inspiratory muscle strength and walking test tolerance were significantly improved in both groups, but the gains of CG were significantly higher than those of PG (40 ± 14 vs 14 ± 5 cmH2O, and 87 ± 30 vs 34 ± 29 m, respectively; P < 0.05). Blood lactate concentration was significantly lower in CG than in PG (1.6 ± 0.7 vs 2.3 ± 0.7 mM, P < 0.05). The present data suggest that carnitine can improve exercise tolerance and inspiratory muscle strength in COPD patients, as well as reduce lactate production.

Early remodeling of rat cardiac muscle induced by swimming training

The aim of the present investigation was to study the effect of acute swimming training with an anaerobic component on matrix metallopeptidase (MMP) activity and myosin heavy chain gene expression in the rat myocardium. Animals (male Wistar rats, weighing approximately 180 g) were trained for 6 h/day in 3 sessions of 2 h each for 1 to 5 consecutive days (N = 5 rats per group). Rats swam in basins 47 cm in diameter and 60 cm deep filled with water at 33 to 35ºC. After the training period a significant increase (P < 0.05) was observed in the heart weight normalized to body weight by about 22 and 35% in the groups that trained for 96 and 120 h, respectively. Blood lactate levels were significantly increased (P < 0.05) in all groups after all training sessions, confirming an anaerobic component. However, lactate levels decreased (P < 0.05) with days of training, suggesting that the animals became adapted to this protocol. Myosin heavy chain-ß gene expression, analyzed by real time PCR and normalized with GAPDH gene expression, showed a significant two-fold increase (P < 0.01) after 5 days of training. Zymography analysis of myocardium extracts indicated a single ~60-kDa activity band that was significantly increased (P < 0.05) after 72, 96, and 120 h, indicating an increased expression of MMP-2 and suggesting precocious remodeling. Furthermore, the presence of MMP-2 was confirmed by Western blot analysis, but not the presence of MMP-1 and MMP-3. Taken together, our results indicate that in these training conditions, the rat heart undergoes early biochemical and functional changes required for the adaptation to the new physiological condition by tissue remodeling.

Relationship between work rate and oxygen uptake in mitochondrial myopathy during ramp-incremental exercise

We determined the response characteristics and functional correlates of the dynamic relationship between the rate (Δ) of oxygen consumption ( O2) and the applied power output (work rate = WR) during ramp-incremental exercise in patients with mitochondrial myopathy (MM). Fourteen patients (7 males, age 35.4 ± 10.8 years) with biopsy-proven MM and 10 sedentary controls (6 males, age 29.0 ± 7.8 years) took a ramp-incremental cycle ergometer test for the determination of the O2 on-exercise mean response time (MRT) and the gas exchange threshold (GET). The ΔO2/ΔWR slope was calculated up to GET (S1), above GET (S2) and over the entire linear portion of the response (S T). Knee muscle endurance was measured by isokinetic dynamometry. As expected, peak O2 and muscle performance were lower in patients than controls (P < 0.05). Patients had significantly lower ΔO2/ΔWR than controls, especially the S2 component (6.8 ± 1.5 vs 10.3 ± 0.6 mL·min-1·W-1, respectively; P < 0.001). There were significant relationships between ΔO2/ΔWR (S T) and muscle endurance, MRT-O2, GET and peak O2 in MM patients (P < 0.05). In fact, all patients with ΔO2/ΔWR below 8 mL·min-1·W-1 had severely reduced peak O2 values (<60% predicted). Moreover, patients with higher cardiopulmonary stresses during exercise (e.g., higher Δ ventilation/carbon dioxide output and Δ heart rate/ΔO2) had lower ΔO2/ΔWR (P < 0.05). In conclusion, a readily available, effort-independent index of aerobic dysfunction during dynamic exercise (ΔO2/ΔWR) is typically reduced in patients with MM, being related to increased functional impairment and higher cardiopulmonary stress.

A novel noninvasive method to detect rejection after heart transplantation

Prompt and accurate detection of rejection prior to pathological changes after organ transplantation is vital for monitoring rejections. Although biopsy remains the current gold standard for rejection diagnosis, it is an invasive method and cannot be repeated daily. Thus, noninvasive monitoring methods are needed. In this study, by introducing an IL-2 neutralizing monoclonal antibody (IL-2 N-mAb) and immunosuppressants into the culture with the presence of specific stimulators and activated lymphocytes, an activated lymphocyte-specific assay (ALSA) system was established to detect the specific activated lymphocytes. This assay demonstrated that the suppression in the ALSA test was closely related to the existence of specific activated lymphocytes. The ALSA test was applied to 47 heart graft recipients and the proliferation of activated lymphocytes from all rejection recipients proven by endomyocardial biopsies was found to be inhibited by spleen cells from the corresponding donors, suggesting that this suppression could reflect the existence of activated lymphocytes against donor antigens, and thus the rejection of a heart graft. The sensitivity of the ALSA test in these 47 heart graft recipients was 100%; however, the specificity was only 37.5%. It was also demonstrated that IL-2 N-mAb was indispensible, and the proper culture time courses and concentrations of stimulators were essential for the ALSA test. This preliminary study with 47 grafts revealed that the ALSA test was a promising noninvasive tool, which could be used in vitro to assist with the diagnosis of rejection post-heart transplantation.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Rhythmic Masticatory Muscle Activity during Sleep: Etiology and Clinical Perspectives

L’activité rythmique des muscles masticateurs (ARMM) pendant le sommeil se retrouve chez environ 60% de la population générale adulte. L'étiologie de ce mouvement n'est pas encore complètement élucidée. Il est cependant démontré que l’augmentation de la fréquence des ARMM peut avoir des conséquences négatives sur le système masticatoire. Dans ce cas, l'ARMM est considérée en tant que manifestation d'un trouble moteur du sommeil connue sous le nom de bruxisme. Selon la Classification Internationale des Troubles du Sommeil, le bruxisme est décrit comme le serrement et grincement des dents pendant le sommeil. La survenue des épisodes d’ARMM est associée à une augmentation du tonus du système nerveux sympathique, du rythme cardiaque, de la pression artérielle et elle est souvent en association avec une amplitude respiratoire accrue. Tous ces événements peuvent être décrits dans le contexte d’un micro-éveil du sommeil. Cette thèse comprend quatre articles de recherche visant à étudier i) l'étiologie de l’ARMM pendant le sommeil en relation aux micro-éveils, et à évaluer ii) les aspects cliniques du bruxisme du sommeil, du point de vue diagnostique et thérapeutique. Pour approfondir l'étiologie de l’ARMM et son association avec la fluctuation des micro-éveils, nous avons analysé le patron cyclique alternant (ou cyclic alternating pattern (CAP) en anglais), qui est une méthode d’analyse qui permet d’évaluer l'instabilité du sommeil et de décrire la puissance des micro-éveils. Le CAP a été étudié chez des sujets bruxeurs et des sujets contrôles qui ont participé à deux protocoles expérimentaux, dans lesquels la structure et la stabilité du sommeil ont été modifiées par l'administration d'un médicament (la clonidine), ou avec l'application de stimulations sensorielles (de type vibratoire/auditif) pendant le sommeil. Dans ces deux conditions expérimentales caractérisées par une instabilité accrue du sommeil, nous étions en mesure de démontrer que les micro-éveils ne sont pas la cause ou le déclencheur de l’ARMM, mais ils représentent plutôt la «fenêtre permissive» qui facilite l'apparition de ces mouvements rythmiques au cours du sommeil. Pour évaluer la pertinence clinique du bruxisme, la prévalence et les facteurs de risque, nous avons effectué une étude épidémiologique dans une population pédiatrique (7-17 ans) qui était vue en consultation en orthodontie. Nous avons constaté que le bruxisme est un trouble du sommeil très fréquent chez les enfants (avec une prévalence de 15%), et il est un facteur de risque pour l'usure des dents (risque relatif rapproché, RRR 8,8), la fatigue des muscles masticateurs (RRR 10,5), les maux de tête fréquents (RRR 4,3), la respiration bruyante pendant le sommeil (RRR 3,1), et divers symptômes liés au sommeil, tels que la somnolence diurne (RRR 7,4). Ces résultats nous ont amenés à développer une étude expérimentale pour évaluer l'efficacité d'un appareil d'avancement mandibulaire (AAM) chez un groupe d'adolescents qui présentaient à la fois du bruxisme, du ronflement et des maux de tête fréquents. L'hypothèse est que dans la pathogenèse de ces comorbidités, il y a un mécanisme commun, probablement lié à la respiration pendant le sommeil, et que l'utilisation d'un AAM peut donc agir sur plusieurs aspects liés. À court terme, le traitement avec un AAM semble diminuer l'ARMM (jusqu'à 60% de diminution), et améliorer le ronflement et les maux de tête chez les adolescents. Cependant, le mécanisme d'action exact des AAM demeure incertain; leur efficacité peut être liée à l'amélioration de la respiration pendant le sommeil, mais aussi à l'influence que ces appareils pourraient avoir sur le système masticatoire. Les interactions entre le bruxisme du sommeil, la respiration et les maux de tête, ainsi que l'efficacité et la sécurité à long terme des AAM chez les adolescents, nécessitent des études plus approfondies.

Genetic association study of plasma creatine kinase levels in the Montreal Heart Institute Hospital Cohort

Il a déjà été démontré que les statines (ou inhibiteurs de la HMG-CoA réductase) sont efficaces pour réduire le LDL-cholestérol et elles se sont depuis établies comme étant le pilier dans le traitement de la dyslipidémie. Toutefois, environ 10 pourcent des utilisateurs de statines souffrent d'effets indésirables, généralement sous forme de myopathie qui est souvent accompagnée d’un taux élevé de la créatine kinase (CK) plasmatique. Il est fréquent que les patients doivent arrêter les statines à cause d’un taux de CK dépassant un seuil de référence. Nous avons examiné le taux de CK de près de 6000 participants de la biobanque de l’ICM, qui ont récemment été génotypés à l'aide de la micropuce d'ADN ExomChip d'Illumina. Des études antérieures ont démontré une association significative entre le taux de CK plasmatique et des polymorphismes génétiques et nous avons cherché à répliquer ces résultats par association génétique et à l'aide du test SKAT pour les polymorphismes rares. Nous avons répliqué les résultats dans le gène CKM (rs11559024, p=1.59x10-23) et le gène LILRB5 (rs12975366, p=1.44x10-26) dans le chromosome 19. Nous espérons que ces résultats seront éventuellement utilisés en clinique pour la prédiction des taux de référence de CK personnalisés selon le profil génétique des patients utilisateurs de statines.

Area and Volume Calculation of Necrotic Tissue regions of heart using Interpolation

This paper attempts to develop an improved tool, which would read two dimensional(2D) cardiac MRI images and compute areas and volume of the scar tissue. Here the computation would be done on the cardiac MR images to quantify the extent of damage inflicted by myocardial infarction on the cardiac muscle (myocardium) using Interpolation

Lymph heart in chick - somitic origin, development and embryonic oedema

The lymph heart is a sac-like structure on either side of avian tail. In some adult birds, it empties the lymph from the copulatory organ; however, during embryonic development, it is thought to circulate extra-embryonic lymph. Very little is known about the origin, innervation and the cellular changes it undergoes during development. Using immunohistochemistry and gene expression profiling we show that the musculature of the lymph heart is initially composed solely of striated skeletal muscle but later develops an additional layer composed of smooth myofibroblasts. Chick-quail fate-mapping demonstrates that the lymph heart originates from the hypaxial compartments of somites 34-41. The embryonic lymph heart is transiently innervated by somatic motoneurons with no autonomic input. In comparison to body muscles, the lymph heart has different sensitivity to neuromuscular junction blockers (sensitive only to decamethonium). Furthermore, its abundant bungarotoxin-positive acetylcholinesterase receptors are unique as they completely lack specific acetylcholinesterase activity. Several lines of evidence suggest that the lymph heart may possess an intrinsic pacing mechanism. Finally, we assessed the function of the lymph heart during embryogenesis and demonstrate that it is responsible for preventing embryonic oedema in birds, a role previously thought to be played by body skeletal muscle contractions.

Lipoma preferred partner is a mechanosensitive protein regulated by nitric oxide in the heart

Adaptor proteins play an important role in signaling pathways by providing a platform on which many other proteins can interact. Malfunction or mislocalization of these proteins may play a role in the development of disease. Lipoma preferred partner (LPP) is a nucleocytoplasmic shuttling adaptor protein. Previous work shows that LPP plays a role in the function of smooth muscle cells and in atherosclerosis. In this study we wanted to determine whether LPP has a role in the myocardium. LPP expression increased by 56% in hearts from pressure overload aortic-banded rats (p < 0.05 n = 4), but not after myocardial infarction, suggesting hemodynamic load regulates its expression. In vitro, LPP expression was 87% higher in cardiac fibroblasts than myocytes (p < 0.05 n = 3). LPP expression was downregulated in the absence of the actin cytoskeleton but not when microtubules were disassembled. We mechanically stretched cardiac fibroblasts using the Flexcell 4000 for 48 h (1 Hz, 5% maximum strain), which decreased total LPP total expression and membrane localization in subcellular fractions (p < 0.05, n = 5). However, L-NAME, an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS), significantly upregulated LPP expression. These findings suggest that LPP is regulated by a complex interplay between NO and mechanical cues and may play a role in heart failure induced by increased hemodynamic load.

Targeting myocardial remodelling to develop novel therapies for heart failure: a position paper from the Working Group on Myocardial Function of the European Society of Cardiology

The failing heart is characterized by complex tissue remodelling involving increased cardiomyocyte death, and impairment of sarcomere function, metabolic activity, endothelial and vascular function, together with increased inflammation and interstitial fibrosis. For years, therapeutic approaches for heart failure (HF) relied on vasodilators and diuretics which relieve cardiac workload and HF symptoms. The introduction in the clinic of drugs interfering with beta-adrenergic and angiotensin signalling have ameliorated survival by interfering with the intimate mechanism of cardiac compensation. Current therapy, though, still has a limited capacity to restore muscle function fully, and the development of novel therapeutic targets is still an important medical need. Recent progress in understanding the molecular basis of myocardial dysfunction in HF is paving the way for development of new treatments capable of restoring muscle function and targeting specific pathological subsets of LV dysfunction. These include potentiating cardiomyocyte contractility, increasing cardiomyocyte survival and adaptive hypertrophy, increasing oxygen and nutrition supply by sustaining vessel formation, and reducing ventricular stiffness by favourable extracellular matrix remodelling. Here, we consider drugs such as omecamtiv mecarbil, nitroxyl donors, cyclosporin A, SERCA2a (sarcoplasmic/endoplasmic Ca(2 +) ATPase 2a), neuregulin, and bromocriptine, all of which are currently in clinical trials as potential HF therapies, and discuss novel molecular targets with potential therapeutic impact that are in the pre-clinical phases of investigation. Finally, we consider conceptual changes in basic science approaches to improve their translation into successful clinical applications.

Nuclear accumulation of myocyte muscle LIM protein is regulated by heme oxygenase 1 and correlates with cardiac function in the transition to failure

Impaired mechanosensing leads to heart failure and we have previously shown that a decreased ratio of cytoplasmic to nuclear CSRP3/Muscle LIM protein (MLP ratio) is associated with a loss of mechanosensitivity. Here we tested whether passive or active stress/strain was important in modulating the MLP ratio and determined whether this correlated with heart function during the transition to failure. We exposed cultured neonatal rat myocytes to 10% cyclic mechanical stretch at 1 Hz, or electrically paced myocytes at 6.8 V (1 Hz) for 48 h. The MLP ratio decreased 50% (P < 0.05, n = 4) only in response to electrical pacing, suggesting impaired mechanosensitivity. Inhibition of contractility with 10 μM blebbistatin resulted in a ∼3 fold increase in the MLP ratio (n = 8, P < 0.05), indicating that myocyte contractility regulates nuclear MLP. Inhibition of histone deacetylase (HDAC) signaling with trichostatin A increased nuclear MLP following passive stretch, suggesting that HDACs block MLP nuclear accumulation. Inhibition of heme-oxygenase1 (HO-1) activity with PPZII blocked MLP nuclear accumulation. To examine how mechanosensitivity changes during the transition to heart failure, we studied a guinea pig model of angiotensin II infusion (400 ng/kg/min) over 12 weeks. Using subcellular fractionation we showed that the MLP ratio increased 88% (n = 4, P < 0.01) during compensated hypertrophy, but decreased significantly during heart failure (P < 0.001, n = 4). The MLP ratio correlated significantly with the E/A ratio (r = 0.71, P < 0.01 n = 12), a clinical measure of diastolic function. These data indicate for the first time that myocyte mechanosensitivity as indicated by the MLP ratio is regulated primarily by myocyte contractility via HO-1 and HDAC signaling.

Retinoic Acid and VEGF Delay Smooth Muscle Relative to Endothelial Differentiation to Coordinate Inner and Outer Coronary Vessel Wall Morphogenesis

Rationale: Major coronary vessels derive from the proepicardium, the cellular progenitor of the epicardium, coronary endothelium, and coronary smooth muscle cells (CoSMCs). CoSMCs are delayed in their differentiation relative to coronary endothelial cells (CoEs), such that CoSMCs mature only after CoEs have assembled into tubes. The mechanisms underlying this sequential CoE/CoSMC differentiation are unknown. Retinoic acid (RA) is crucial for vascular development and the main RA-synthesizing enzyme is progressively lost from epicardially derived cells as they differentiate into blood vessel types. In parallel, myocardial vascular endothelial growth factor (VEGF) expression also decreases along coronary vessel muscularization. Objective: We hypothesized that RA and VEGF act coordinately as physiological brakes to CoSMC differentiation. Methods and Results: In vitro assays (proepicardial cultures, cocultures, and RALDH2 [retinaldehyde dehydrogenase-2]/VEGF adenoviral overexpression) and in vivo inhibition of RA synthesis show that RA and VEGF act as repressors of CoSMC differentiation, whereas VEGF biases epicardially derived cell differentiation toward the endothelial phenotype. Conclusion: Experiments support a model in which early high levels of RA and VEGF prevent CoSMC differentiation from epicardially derived cells before RA and VEGF levels decline as an extensive endothelial network is established. We suggest this physiological delay guarantees the formation of a complex, hierarchical, tree of coronary vessels. (Circ Res. 2010;107:204-216.)

Exercise Training Reduces Insulin Resistance and Upregulates the mTOR/p70S6k Pathway in Cardiac Muscle of Diet-Induced Obesity Rats

Obesity and insulin resistance are rapidly expanding public health problems. These disturbances are related to many diseases, including heart pathology. Acting through the Akt/mTOR pathway, insulin has numerous and important physiological functions, such as the induction of growth and survival of many cell types and cardiac hypertrophy. However, obesity and insulin resistance can alter mTOR/p70S6k. Exercise training is known to induce this pathway, but never in the heart of diet-induced obesity subjects. To evaluate the effect of exercise training on mTOR/p70S6k in the heart of obese Wistar rats, we analyzed the effects of 12 weeks of swimming on obese rats, induced by a high-fat diet. Exercise training reduced epididymal fat, fasting serum insulin and plasma glucose disappearance. Western blot analyses showed that exercise training increased the ability of insulin to phosphorylate intracellular molecules such as Akt (2.3-fold) and Foxo1 (1.7-fold). Moreover, reduced activities and expressions of proteins, induced by the high-fat diet in rats, such as phospho-JNK (1.9-fold), NF-kB (1.6-fold) and PTP-1B (1.5-fold), were observed. Finally, exercise training increased the activities of the transduction pathways of insulin-dependent protein synthesis, as shown by increases in Raptor phosphorylation (1.7-fold), p70S6k phosphorylation (1.9-fold), and 4E-BP1 phosphorylation (1.4-fold) and a reduction in atrogin-1 expression (2.1-fold). Results demonstrate a pivotal regulatory role of exercise training on the Akt/ mTOR pathway, in turn, promoting protein synthesis and antagonizing protein degradation. J. Cell. Physiol. 226: 666-674, 2011. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

The Effects of Physical Fitness and Body Composition on Oxygen Consumption and Heart Rate Recovery After High-Intensity Exercise

The aim of this study was to investigate the potential relationship between excess post-exercise oxygen consumption (EPOC), heart rate recovery (HRR) and their respective time constants (tvo(2) and t(HR)) and body composition and aerobic fitness (VO(2)max) variables after an anaerobic effort. 14 professional cyclists (age = 28.4 +/- 4.8 years, height = 176.0 +/- 6.7 cm, body mass = 74.4 +/- 8.1 kg, VO(2)max = 66.8 +/- 7.6 mL. kg(-1) . min(-1)) were recruited. Each athlete made 3 visits to the laboratory with 24h between each visit. During the first visit, a total and segmental body composition assessment was carried out. During the second, the athletes undertook an incremental test to determine VO(2)max. In the final visit, EPOC (15-min) and HRR were measured after an all-out 30s Wingate test. The results showed that EPOC is positively associated with % body fat (r = 0.64), total body fat (r = 0.73), fat-free mass (r = 0.61) and lower limb fat-free mass (r = 0.55) and negatively associated with HRR (r = - 0.53, p < 0.05 for all). HRR had a significant negative correlation with total body fat and % body fat (r = - 0.62, r = - 0.56 respectively, p < 0.05 for all). These findings indicate that VO(2)max does not influence HRR or EPOC after high-intensity exercise. Even in short-term exercise, the major metabolic disturbance due to higher muscle mass and total muscle mass may increase EPOC. However, body fat impedes HRR and delays recovery of oxygen consumption after effort in highly trained athletes.