Mineralocorticoid modulation of central angiotensin-induced neuronal activity, water intake and sodium appetite

Central angiotensin II (AngII) stimulates water and salt solution intake. Pretreatment with low-dose mineralocorticoid (DOCA) enhances this AngII-induced intake of salt solutions (the synergy theory) in Wistar and Sprague Dawley rats but not in Fischer rats. This response is mediated via the AT-1 receptor. Electrophysiological experiments using iontophoretic application of AngII and the AT-1 receptor-specific non-peptide antagonist losartan showed excitation of neurons in the preoptic/medial septum region of urethane-anesthetized male Wistar rats. DOCA pretreatment further enhances this neuronal excitation in response to AngII and reduces the responses to losartan. This generated the hypothesis that DOCA-enhanced AngII-induced neuronal excitation is the neural support for the synergy theory. AT-2 receptors modulate these intake responses depending on sodium in the diet, and diuretic-induced dehydration during pregnancy produces a higher salt intake in the offspring. AngII-induced salt and water intakes were tested in offspring from Sprague Dawley mothers with only 1.8% NaCl to drink in which half were treated with furosemide. The important observations were a) the AT-1 antagonist alone suppressed intakes in offspring from mothers not treated with furosemide, b) both AT-1 and AT-2 antagonists suppressed intakes in offspring from furosemide-treated mothers, and c) combined administration of AT-1 and AT-2 antagonists greatly suppressed water intake in offspring from mothers not treated with furosemide. These results suggest that AT-1 and AT-2 receptors have variable properties (receptor number and/or second messengers). Furthermore, the activity and function of these central AngII receptors depend on the background mineralocorticoid levels. The exact mechanism of this influence, however, remains to be determined.

Antibodies against electronegative LDL inhibit atherosclerosis in LDLr-/- mice

In order to determine the effect of antibodies against electronegative low-density lipoprotein LDL(-) on atherogenesis, five groups of LDL low receptor-deficient (LDLr-/-) mice (6 per group) were immunized with the following antibodies (100 µg each): mouse anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, rabbit anti-LDL(-) polyclonal IgG or its Fab fragments and mouse irrelevant monoclonal IgG and non-immunized controls. Antibodies were administered intravenously one week before starting the hypercholesterolemic diet (1.25% cholesterol) and then every week for 21 days. The passive immunization with anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, polyclonal antibody and its derived Fab significantly reduced the cross-sectional area of atherosclerotic lesions at the aortic root of LDLr-/- mice (28.8 ± 9.7, 67.3 ± 17.02, 56.9 ± 8.02 µm² (mean ± SD), respectively) compared to control (124.9 ± 13.2 µm²). Vascular cell adhesion molecule-1 protein expression, quantified by the KS300 image-analyzing software, on endothelium and the number of macrophages in the intima was also decreased in aortas of mice treated with anti-LDL(-) monoclonal antibody (3.5 ± 0.70 per field x 10) compared to controls (21.5 ± 3.5 per field x 10). Furthermore, immunization with the monoclonal antibody decreased the concentration of LDL(-) in blood plasma (immunized: 1.0 ± 1.4; control: 20.5 ± 3.5 RLU), the amount of cholesterol oxides in plasma (immunized: 4.7 ± 2.7; control: 15.0 ± 2.0 pg COx/mg cholesterol) and liver (immunized: 2.3 ± 1.5; control: 30.0 ± 26.0 pg COx/mg cholesterol), and the hepatic content of lipid hydroperoxides (immunized: 0.30 ± 0.020; control: 0.38 ± 0.15 ng/mg protein). In conclusion, antibodies against electronegative LDL administered intravenously may play a protective role in atherosclerosis.

Effect of a cholesterol-rich diet on the metabolism of the free and esterified cholesterol components of a nanoemulsion that resembles LDL in rabbits

We have shown that the free cholesterol (FC) and the cholesteryl ester (CE) moieties of a nanoemulsion with lipidic structure resembling low-density lipoproteins show distinct metabolic fate in subjects and that this may be related to the presence of dyslipidemia and atherosclerosis. The question was raised whether induction of hyperlipidemia and atherosclerosis in rabbits would affect the metabolic behavior of the two cholesterol forms. Male New Zealand rabbits aged 4-5 months were allocated to a control group (N = 17) fed regular chow and to a 1% cholesterol-fed group (N = 13) during a 2-month period. Subsequently, the nanoemulsion labeled with ³H-FC and 14C-CE was injected intravenously for the determination of plasma kinetics and tissue uptake of the radioactive labels. In controls, FC and CE had similar plasma kinetics (fractional clearance rate, FCR = 0.234 ± 0.056 and 0.170 ± 0.038 h-1, respectively; P = 0.065). In cholesterol-fed rabbits, the clearance of both labels was delayed and, as a remarkable feature, FC-FCR (0.089 ± 0.033 h-1) was considerably greater than CE-FCR (0.046 ± 0.010 h-1; P = 0.026). In the liver, the major nanoemulsion uptake site, uptake of the labels was similar in control animals (FC = 0.2256 ± 0.1475 and CE = 0.2135 ± 0.1580%/g) but in cholesterol-fed animals FC uptake (0.0890 ± 0.0319%/g) was greater than CE uptake (0.0595 ± 0.0207%/g; P < 0.05). Therefore, whereas in controls, FC and CE have similar metabolism, the induction of dyslipidemia and atherosclerosis resulted in dissociation of the two forms of cholesterol.

Pitfalls in the assessment of murine atherosclerosis

This review provides examples of the fact that different procedures for the measurement of atherosclerosis in mice may lead to interpretation of the extent of atherosclerosis having markedly different biological and clinical significance for humans: 1) aortic cholesterol measurement is highly sensitive for the detection of early and advanced atherosclerosis lesions, but misses the identification of the location and complexity of these lesions that are so critical for humans; 2) the histological analysis of the aortic root lesions in simvastatin-treated and control mice reveals similar lesion morphology in spite of the remarkable simvastatin-induced reduction of the aortic cholesteryl ester content; 3) in histological analyses, chemical fixation and inclusion may extract the tissue fat and also shrink and distort tissue structures. Thus, the method may be less sensitive for the detection of slight differences among the experimental groups, unless a more suitable procedure employing physical fixation with histological sample freezing using optimal cutting temperature and liquid nitrogen is employed. Thus, when measuring experimental atherosclerosis in mice, investigators should be aware of several previously unreported pitfalls regarding the extent, location and complexity of the arterial lesion that may not be suitable for extrapolation to human pathology.

Effect of postnatal malnutrition on hyperoxia-induced newborn lung development

Several factors are associated with bronchopulmonary dysplasia. Among them, hyperoxia and lung immaturity are considered to be fundamental; however, the effect of malnutrition is unknown. Our objective was to evaluate the effects of 7 days of postnatal malnutrition and hyperoxia on lung weight, volume, water content, and pulmonary morphometry of premature rabbits. After c-section, 28-day-old New Zealand white rabbits were randomized into four groups: control diet and room air (CA, N = 17), control diet and ≥95% O2 (CH, N = 17), malnutrition and room air (MA, N = 18), and malnutrition and ≥95% O2 (MH, N = 18). Malnutrition was defined as a 30% reduction of all the nutrients provided in the control diet. Treatments were maintained for 7 days, after which histological and morphometric analyses were conducted. Lung slices were stained with hematoxylin-eosin, modified orcein-resorcin or picrosirius. The results of morphometric analysis indicated that postnatal malnutrition decreased lung weight (CA: 0.83 ± 0.19; CH: 0.96 ± 0.28; MA: 0.65 ± 0.17; MH: 0.79 ± 0.22 g) and water content, as well as the number of alveoli (CA: 12.43 ± 3.07; CH: 8.85 ± 1.46; MA: 7.33 ± 0.88; MH: 6.36 ± 1.53 x 10-3/mm) and elastic and collagen fibers. Hyperoxia reduced the number of alveoli and increased septal thickening and the mean linear intercept. The reduction of alveolar number, collagen and elastic fibers was intensified when malnutrition and hyperoxia were associated. These data suggest that dietary restriction enhances the magnitude of hyperoxia-induced alveolar growth arrest and lung parenchymal remodeling. It is interesting to consider the important influence of postnatal nutrition upon lung development and bronchopulmonary dysplasia.

Fish oil ingestion reduces the number of aberrant crypt foci and adenoma in 1,2-dimethylhydrazine-induced colon cancer in rats

We determined the effect of fish oil (FO) ingestion on colonic carcinogenesis in rats. Male Wistar rats received 4 subcutaneous injections (40 mg/kg body weight each) of 1,2-dimethylhydrazine (DMH) at 3-day intervals and were fed a diet containing 18% by weight FO (N = 10) or soybean oil (SO, N = 10) for 36 weeks. At sacrifice, the colon was removed, aberrant crypt foci were counted and the fatty acid profile was determined. Intestinal tumors were removed and classified as adenoma or carcinoma. Liver and feces were collected and analyzed for fatty acid profile. FO reduced the mean (± SEM) number of aberrant crypt foci compared to SO (113.55 ± 6.97 vs 214.60 ± 18.61; P < 0.05) and the incidence of adenoma (FO: 20% vs SO: 100%), but carcinoma occurred equally in FO and SO rats (2 animals per group). The polyunsaturated fatty acid (PUFA) profile of the colon was affected by diet (P < 0.05): total ω-3 (FO: 8.18 ± 0.97 vs SO: 1.71 ± 0.54%) and total ω-6 (FO: 3.83 ± 0.59 vs SO: 10.43 ± 1.28%). The same occurred in the liver (P < 0.05): total ω-3 (FO: 34.41 ± 2.6 vs SO: 6.46 ± 0.59%) and total ω-6 (FO: 8.73 ± 1.37 vs SO: 42.12 ± 2.33%). The PUFA profile of the feces and liver polyamine levels did not differ between groups (P > 0.05). In conclusion, our findings indicate that chronic FO ingestion protected against the DMH-induced preneoplastic colon lesions and adenoma development, but not against carcinoma in rats.

Effect of silybin on high-fat-induced fatty liver in rats

Silybin, a natural antioxidant, has been traditionally used against a variety of liver ailments. To investigate its effect and the underlying mechanisms of action on non-alcoholic fatty liver in rats, we used 60 4-6-week-old male Sprague-Dawley rats to establish fatty liver models by feeding a high-fat diet for 6 weeks. Hepatic enzyme, serum lipid levels, oxidative production, mitochondrial membrane fluidity, homeostasis model assessment-insulin resistance index (HOMA-IR), gene and protein expression of adiponectin, and resistin were evaluated by biochemical, reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and Western blot analysis. Compared with the model group, silybin treatment (26.25 mg·kg-1·day-1, started at the beginning of the protocol) significantly protected against high-fat-induced fatty liver by stabilizing mitochondrial membrane fluidity, reducing serum content of alanine aminotransferase (ALT) from 450 to 304 U/L, decreasing hepatic malondialdehyde (MDA) from 1.24 to 0.93 nmol/mg protein, but increasing superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH) levels from 8.03 to 9.31 U/mg protein and from 3.65 to 4.52 nmol/mg protein, respectively. Moreover, silybin enhanced the gene and protein expression of adiponectin from 215.95 to 552.40, but inhibited that of resistin from 0.118 to 0.018. Compared to rosiglitazone (0.5 mg·kg-1·day-1, started at the beginning of the protocol), silybin was effective in stabilizing mitochondrial membrane fluidity, reducing SOD as well as ALT, and regulating gene and protein expression of adiponectin (P < 0.05). These results suggest that mitochondrial membrane stabilization, oxidative stress inhibition, as well as improved insulin resistance, may be the essential mechanisms for the hepatoprotective effect of silybin on non-alcoholic fatty liver disease in rats. Silybin was more effective than rosiglitazone in terms of maintaining mitochondrial membrane fluidity and reducing oxidative stress.

Salt-induced epithelial-to-mesenchymal transition in Dahl salt-sensitive rats is dependent on elevated blood pressure

Dietary salt intake has been linked to hypertension and cardiovascular disease. Accumulating evidence has indicated that salt-sensitive individuals on high salt intake are more likely to develop renal fibrosis. Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) participates in the development and progression of renal fibrosis in humans and animals. The objective of this study was to investigate the impact of a high-salt diet on EMT in Dahl salt-sensitive (SS) rats. Twenty-four male SS and consomic SS-13BN rats were randomized to a normal diet or a high-salt diet. After 4 weeks, systolic blood pressure (SBP) and albuminuria were analyzed, and renal fibrosis was histopathologically evaluated. Tubular EMT was evaluated using immunohistochemistry and real-time PCR with E-cadherin and alpha smooth muscle actin (α-SMA). After 4 weeks, SBP and albuminuria were significantly increased in the SS high-salt group compared with the normal diet group. Dietary salt intake induced renal fibrosis and tubular EMT as identified by reduced expression of E-cadherin and enhanced expression of α-SMA in SS rats. Both blood pressure and renal interstitial fibrosis were negatively correlated with E-cadherin but positively correlated with α-SMA. Salt intake induced tubular EMT and renal injury in SS rats, and this relationship might depend on the increase in blood pressure.

Concomitant stress potentiates the preference for, and consumption of, ethanol induced by chronic pre-exposure to ethanol

Ethanol abuse is linked to several acute and chronic injuries that can lead to health problems. Ethanol addiction is one of the most severe diseases linked to the abuse of this drug. Symptoms of ethanol addiction include compulsive substance intake and withdrawal syndrome. Stress exposure has an important role in addictive behavior for many drugs of abuse (including ethanol), but the consequences of stress and ethanol in the organism when these factors are concomitant results in a complex interaction. We investigated the effects of concomitant, chronic administration of ethanol and stress exposure on the withdrawal and consumption of, as well as the preference for, ethanol in mice. Male Swiss mice (30–35 g, 8-10 per group) were exposed to an ethanol liquid diet as the only source of food for 15 days. In the final 5 days, they were exposed to forced swimming stress. Twelve hours after removal of the ethanol liquid diet, animals were evaluated for ethanol withdrawal by measuring anxiety-related behaviors and locomotor activity. Twenty-four hours after evaluation of ethanol withdrawal, they were evaluated for voluntary consumption of ethanol in a “three-bottle choice” paradigm. Mice exposed to chronic consumption of ethanol had decreased locomotor activity during withdrawal. Contrary to our expectations, a concomitant forced swimming stress did not aggravate ethanol withdrawal. Nevertheless, simultaneous ethanol administration and stress exposure increased voluntary consumption of ethanol, mainly solutions containing high concentrations of ethanol. These results showed that stressful situations during ethanol intake may aggravate specific addiction-related behaviors.

Serum lipid profile and hepatic evaluation in mice fed diet containing pequi nut or pulp (Caryocar brasiliense Camb.)

Caryocar brasiliense (popular name pequi) is widely consumed by the population of Brazilian Savannah. This fruit has a high concentration of monounsaturated fatty acids that can influence positively the lipid profile. In addition, pequi also has an important concentration of saturated fatty acids which, in turn, is associated with atherosclerosis risk. This study aimed to investigate the effect of a pequi-supplemented diet on blood lipid and glucose levels and hepatic histology. Female Albino swiss mice were divided into three groups and fed a standard chow diet (control group), chow diet supplemented with 33% pequi nut (nut group), and chow diet supplemented with 33% pequi pulp (pulp group). After 6 weeks, following an overnight fast, blood and liver were collected for posterior analyses. Serum total cholesterol and HDL-cholesterol were significantly higher in mice fed pequi-rich diets compared to the control group. Nevertheless, there was no modification in blood triglycerides, atherogenic fraction, and glucose levels. In addition, there was development of liver microvesicular steatosis related to pequi intake. In conclusion, the diets supplemented with pequi nut or pulp reduced the atherogenic risk by increasing the anti-atherogenic lipoproteins without changing the pro-atherogenic fraction in mice.

Not any type of rice performs equally to improve lactose-induced diarrhea characteristics in rats: is amylose an antidiarrheal factor?

The effectiveness of different types of rice in relation to their ability to accelerate diarrhea recovering was evaluated in a rat model of osmotic diarrhea (OD). Animals (90-100 g) received protein free diet until reaching up to 20% weight loss, followed by lactose rich diet (LRD) to induce osmotic diarrhea. Rats presenting osmotic diarrhea were divided into 4 groups, which received lactose rich diet for 4 days from 8 am to 8 pm, and one of three experimental products containing 6% rice flour differing in amylose content during the night: high (HA), intermediate (IA), and low (LA). A group fed stock diet containing equivalent amount of lactose was taken as control and allowed to recover spontaneously. Amylose and viscosity (cp at 25 °C, 10 rpm) of final products were determined. Effectiveness was expressed as the ratio between percentages of normal vs. diarrheic stools during the treatment. Fecal characteristics in this rat model improved only as result of feeding high amylose content (HA) type of rice. In this experimental model of osmotic diarrhea in young rats, the antidiarrheal effects of rice were strongly dependent on the type of diet used and appear to be related to its amylose content.

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.

Le récepteur CD36 : implication dans le développement de l'athérosclérose et dans le recrutement des leucocytes aux sites inflammatoires

Le CD36 est un récepteur éboueur de classe B exprimé par plusieurs types cellulaires dont les macrophages et les cellules endothéliales de la microvasculature. Le CD36 présente une haute affinité de liaison pour les ligands lipidiques tels que les lipoprotéines oxydées de basse densité (LDLox). De part sa capacité à internaliser les LDLox au niveau des macrophages et de son implication dans la formation des cellules spumeuses, le CD36 joue un rôle critique dans le développement des lésions athérosclérotiques. Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique sélectif du CD36, exerce des effets anti-athérosclérotiques chez les souris déficientes en apolipoprotéine E. Un traitement prolongé (12 semaines) avec le EP 80317 réduit fortement (de 51%) la surface des lésions athérosclérotiques par comparaison aux souris témoins. L'effet anti-athérosclérotique est associé à une diminution des taux de cholestérol plasmatique, à une réduction de l’internalisation des LDLox au niveau des macrophages et à une augmentation de l’expression des protéines impliquées dans le transport inverse du cholestérol. De plus, un traitement par le EP 80317 est également associé une diminution de l’expression aortique et plasmatique de protéines pro-inflammatoires. Nos études ont aussi montré un rôle pour le CD36 dans le recrutement des phagocytes mononucléés au niveau des lésions athérosclérotiques, tel que démontré par une réduction de l’accumulation des phagocytes mononucléés radiomarqués CD36–/– par rapport aux cellules CD36+/+. À l’échelle moléculaire, nous avons montré que les phospholipides oxydés induisent la phosphorylation de la kinase Pyk2 des podosomes des monocytes/macrophages de manière dépendante de l’expression du CD36 et de Src. Cette phosphorylation est atténuée par un traitement par le EP80317. Nos résultats appuient le rôle important du CD36 dans l’athérosclérose et suggèrent que les ligands synthétiques qui modulent la fonction du CD36 représentent potentiellement une nouvelle classe d'agents anti-athérosclérotiques. Le CD36 exprimé par les cellules endothéliales de la microvasculature est un récepteur de l’hétérodimère protéique S100A8/A9. Ces protéines s’associent à l’acide arachidonique intracellulaire (AA) des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) et le complexe S100A8/A9/AA peut être sécrété par les PMN activés au contact de l’endothélium. Nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle le CD36 exprimé par la microvasculature est impliqué dans le métabolisme transcellulaire de l’AA par la liaison du complexe S100A8/A9/AA et la réponse inflammatoire. Chez deux modèles murins d'inflammation aiguë (ischémie/reperfusion des membres inférieurs et poche d’air dorsale), nous avons observé que la réponse inflammatoire, notamment l’accumulation des PMN au niveau des sites inflammatoires, est diminuée en moyenne de 63% chez les souris CD36-/-. De même, un traitement par le EP 80317 ou par les anticorps anti-S100A8/A9 diminue chacun de 60% en moyenne l’extravasation des PMN vers les tissus inflammatoires. L’administration simultanée des deux traitements n’a aucun effet supplémentaire, et ces traitements n’exercent aucun effet chez les souris CD36-/-. Nos résultats appuient le rôle du récepteur CD36 de la microvasculature dans la régulation de la réponse inflammatoire. L’utilisation des ligands synthétiques du CD36 pourrait représenter une nouvelle avenue thérapeutique dans le traitement des réponses inflammatoires aiguës.

Regulation of lipid metabolism in adipocytes and hepatocytes by hexarelin through scavenger receptor CD36

Les sécrétines de l’hormone de croissance (GHRPs) sont de petits peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance à partir de l’hypophyse via leur liaison au récepteur de la ghréline GHS-R1a. Le GHRP hexaréline a été utilisé afin d’étudier la distribution tissulaire de GHS-R1a et son effet GH-indépendant. Ainsi, par cette approche, il a été déterminé que l’hexaréline était capable de se lier à un deuxième récepteur identifié comme étant le récepteur scavenger CD36. Ce récepteur possède une multitude de ligands dont les particules oxLDL et les acides gras à longue chaîne. CD36 est généralement reconnu pour son rôle dans l’athérogénèse et sa contribution à la formation de cellules spumeuses suite à l’internalisation des oxLDL dans les macrophages/monocytes. Auparavant, nous avions démontré que le traitement des macrophages avec l’hexaréline menait à l’activation de PPARƔ via sa liaison à GHS-R1a, mais aussi à CD36. De plus, une cascade d’activation impliquant LXRα et les transporteurs ABC provoquait également une augmentation de l’efflux du cholestérol. Une stimulation de la voie du transport inverse du cholestérol vers les particules HDL entraînait donc une diminution de l’engorgement des macrophages de lipides et la formation de cellules spumeuses. Puisque CD36 est exprimé dans de multiples tissus et qu’il est également responsable du captage des acides gras à longue chaîne, nous avons voulu étudier l’impact de l’hexaréline uniquement à travers sa liaison à CD36. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur la régulation du métabolisme des lipides par CD36, nous avons choisi des types cellulaires jouant un rôle important dans l’homéostasie lipidique n’exprimant pas GHS-R1a, soient les adipocytes et les hépatocytes. L’ensemble de mes travaux démontre qu’en réponse à son interaction avec l’hexaréline, CD36 a le potentiel de réduire le contenu lipidique des adipocytes et des hépatocytes. Dans les cellules adipeuses, l'hexaréline augmente l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la mobilisation et l’oxydation des acides gras, et induit également l’expression des marqueurs thermogéniques PGC-1α et UCP-1. De même, hexaréline augmente l’expression des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale, un effet accompagné de changements morphologiques des mitochondries; des caractéristiques observées dans les types cellulaires ayant une grande capacité oxydative. Ces résultats démontrent que les adipocytes blancs traités avec hexaréline ont la capacité de se transformer en un phénotype similaire aux adipocytes bruns ayant l’habileté de brûler les acides gras plutôt que de les emmagasiner. Cet effet est également observé dans les tissus adipeux de souris et est dépendant de la présence de CD36. Dans les hépatocytes, nous avons démontré le potentiel de CD36 à moduler le métabolisme du cholestérol. En réponse au traitement des cellules avec hexaréline, une phosphorylation rapide de LKB1 et de l’AMPK est suivie d’une phosphorylation inhibitrice de l’HMG-CoA réductase (HMGR), l’enzyme clé dans la synthèse du cholestérol. De plus, la liaison d'hexaréline à CD36 provoque le recrutement d’insig-2 à HMGR, l’étape d’engagement dans sa dégradation. La dégradation de HMGR par hexaréline semble être dépendante de l’activité de PPARƔ et de l’AMPK. Dans le but d’élucider le mécanisme d’activation par hexaréline, nous avons démontré d’une part que sa liaison à CD36 provoque une déphosphorylation de Erk soulevant ainsi l’inhibition que celui-ci exerce sur PPARƔ et d’autre part, un recrutement de l’AMPK à PGC-1α expliquant ainsi une partie du mécanisme d’activation de PPARƔ par hexaréline. Les résultats générés dans cette thèse ont permis d’élucider de nouveaux mécanismes d’action de CD36 et d'approfondir nos connaissances de son influence dans la régulation du métabolisme des lipides.

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.