A method for multiple sequential analyses of macrophage functions using a small single cell sample

Microbial pathogens such as bacillus Calmette-Guérin (BCG) induce the activation of macrophages. Activated macrophages can be characterized by the increased production of reactive oxygen and nitrogen metabolites, generated via NADPH oxidase and inducible nitric oxide synthase, respectively, and by the increased expression of major histocompatibility complex class II molecules (MHC II). Multiple microassays have been developed to measure these parameters. Usually each assay requires 2-5 x 10(5) cells per well. In some experimental conditions the number of cells is the limiting factor for the phenotypic characterization of macrophages. Here we describe a method whereby this limitation can be circumvented. Using a single 96-well microassay and a very small number of peritoneal cells obtained from C3H/HePas mice, containing as little as <=2 x 10(5) macrophages per well, we determined sequentially the oxidative burst (H2O2), nitric oxide production and MHC II (IAk) expression of BCG-activated macrophages. More specifically, with 100 µl of cell suspension it was possible to quantify H2O2 release and nitric oxide production after 1 and 48 h, respectively, and IAk expression after 48 h of cell culture. In addition, this microassay is easy to perform, highly reproducible and more economical.

How does yeast respond to pressure?

The brewing and baking yeast Saccharomyces cerevisiae has been used as a model for stress response studies of eukaryotic cells. In this review we focus on the effect of high hydrostatic pressure (HHP) on S. cerevisiae. HHP exerts a broad effect on yeast cells characteristic of common stresses, mainly associated with protein alteration and lipid bilayer phase transition. Like most stresses, pressure induces cell cycle arrest. Below 50 MPa (500 atm) yeast cell morphology is unaffected whereas above 220 MPa wild-type cells are killed. S. cerevisiae cells can acquire barotolerance if they are pretreated with a sublethal stress due to temperature, ethanol, hydrogen peroxide, or pressure. Nevertheless, pressure only leads to protection against severe stress if, after pressure pretreatment, the cells are also re-incubated at room pressure. We attribute this effect to the inhibition of the protein synthesis apparatus under HHP. The global genome expression analysis of S. cerevisiae cells submitted to HHP revealed a stress response profile. The majority of the up-regulated genes are involved in stress defense and carbohydrate metabolism while most repressed genes belong to the cell cycle progression and protein synthesis categories. However, the signaling pathway involved in the pressure response is still to be elucidated. Nitric oxide, a signaling molecule involved in the regulation of a large number of cellular functions, confers baroprotection. Furthermore, S. cerevisiae cells in the early exponential phase submitted to 50-MPa pressure show induction of the expression level of the nitric oxide synthase inducible isoform. As pressure becomes an important biotechnological tool, studies concerning this kind of stress in microorganisms are imperative.

Increased expression of p38 mitogen- activated protein kinase is related to the acute renal lesions induced by gentamicin

Mitogen-activated protein kinases (MAPK) may be involved in the pathogenesis of acute renal failure. This study investigated the expression of p-p38 MAPK and nuclear factor kappa B (NF-kappaB) in the renal cortex of rats treated with gentamicin. Twenty rats were injected with gentamicin, 40 mg/kg, im, twice a day for 9 days, 20 with gentamicin + pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC, an NF-kappaB inhibitor), 14 with 0.15 M NaCl, im, twice a day for 9 days, and 14 with 0.15 M NaCl , im, twice a day for 9 days and PDTC, 50 mg kg-1 day-1, ip, twice a day for 15 days. The animals were killed 5 and 30 days after the last of the injections and the kidneys were removed for histological, immunohistochemical and Western blot analysis and for nitrate determination. The results of the immunohistochemical study were evaluated by counting the p-p38 MAPK-positive cells per area of renal cortex measuring 0.05 mm². Creatinine was measured by the Jaffé method in blood samples collected 5 and 30 days after the end of the treatments. Gentamicin-treated rats presented a transitory increase in plasma creatinine levels. In addition, animals killed 5 days after the end of gentamicin treatment presented acute tubular necrosis and increased nitrate levels in the renal cortex. Increased expression of p-p38 MAPK and NF-kappaB was also observed in the kidneys from these animals. The animals killed 30 days after gentamicin treatment showed residual areas of interstitial fibrosis in the renal cortex, although the expression of p-p38 MAPK in their kidneys did not differ from control. Treatment with PDTC reduced the functional and structural changes induced by gentamicin as well as the expression of p-p38 MAPK and NF-kappaB. The increased expression of p-p38 MAPK and NF-kappaB observed in these rats suggests that these signaling molecules may be involved in the pathogenesis of tubulointerstitial nephritis induced by gentamicin.

Diversity among satellite glial cells in dorsal root ganglia of the rat

Peripheral glial cells consist of satellite, enteric glial, and Schwann cells. In dorsal root ganglia, besides pseudo-unipolar neurons, myelinated and nonmyelinated fibers, macrophages, and fibroblasts, satellite cells also constitute the resident components. Information on satellite cells is not abundant; however, they appear to provide mechanical and metabolic support for neurons by forming an envelope surrounding their cell bodies. Although there is a heterogeneous population of neurons in the dorsal root ganglia, satellite cells have been described to be a homogeneous group of perineuronal cells. Our objective was to characterize the ultrastructure, immunohistochemistry, and histochemistry of the satellite cells of the dorsal root ganglia of 17 adult 3-4-month-old Wistar rats of both genders. Ultrastructurally, the nuclei of some satellite cells are heterochromatic, whereas others are euchromatic, which may result from different amounts of nuclear activity. We observed positive immunoreactivity for S-100 and vimentin in the cytoplasm of satellite cells. The intensity of S-100 protein varied according to the size of the enveloped neuron. We also noted that vimentin expression assumed a ring-like pattern and was preferentially located in the cytoplasm around the areas stained for S-100. In addition, we observed nitric oxide synthase-positive small-sized neurons and negative large-sized neurons equal to that described in the literature. Satellite cells were also positive for NADPH-diaphorase, particularly those associated with small-sized neurons. We conclude that all satellite cells are not identical as previously thought because they have different patterns of glial marker expression and these differences may be correlated with the size and function of the neuron they envelope.

The inflammatory stimulus of a natural latex biomembrane improves healing in mice

The aim of the present study was to compare healing obtained with biomembranes with the natural healing process (sham) using biochemical and immunohistological assays. C57BL/6 mice were divided into 4 groups of 15 mice each and received different subcutaneous implants: natural latex biomembrane (NLB), denatured latex (DL), expanded polytetrafluorethylene (ePTFE), or sham. On the 2nd, 7th, and 14th days post-treatment, 5 mice per group were sacrificed and biopsied for the following measurements: oxidative stress based on malondialdehyde (MDA), myeloperoxidase (MPO) and hydrogen peroxide by the method of ferrous oxidation-xylenol orange (FOX), as well as glutathione and total proteins; histological evaluation to enumerate inflammatory cells, fibroblasts, blood vessels, and collagen, and immunohistochemical staining for inducible nitric oxide synthase, interleukin-1β, vascular endothelial growth factor (VEGF), and transforming growth factor-β1 (TGF-β1). On day 2 post-treatment, NLB stimulated a dense inflammatory infiltrate mainly consisting of polymorphonuclear cells, as indicated by increased MPO (P < 0.05), but oxidative stress due to MDA was not observed until the 7th day (P < 0.05). The number of blood vessels was greater in NLB (P < 0.05) and DL (P < 0.05) mice compared to sham animals on day 14. NLB induced fibroplasia by day 14 (P < 0.05) with low expression of TGF-β1 and collagenesis. Thus, NLB significantly induced the inflammatory phase of healing mediated by oxidative stress, which appeared to influence the subsequent phases such as angiogenesis (with low expression of VEGF) and fibroplasia (independent of TGF-β1) without influencing collagenesis.

Phytohemagglutinin improves the development and ultrastructure of in vitro-cultured goat (Capra hircus) preantral follicles

The objective this study was to determine the effect of phytohemagglutinin (PHA) on survival, growth and gene expression in caprine secondary follicles culturedin vitro. Secondary follicles (∼0.2 mm) were isolated from the cortex of caprine ovaries and cultured individually for 6 days in α-MEM+ supplemented with PHA (0, 1, 10, 50, 100, or 200 µg/mL). After 6 days of culture, follicle diameter and survival, antrum formation, ultrastructure and expression of mRNA for FSH receptors (FSH-R), proliferating cell nuclear antigen (PCNA), and neuronal nitric oxide synthase were determined. All treatments maintained follicular survival [α-MEM+ (94.59%); 1 µg/mL PHA (96.43%); 10 µg/mL PHA (84.85%); 50 µg/mL PHA (85.29%); 100 µg/mL PHA (88.57%), and 200 µg/mL PHA (87.50)], but the presence of 10 µg/mL PHA in the culture medium increased the antrum formation rate (21.21%) when compared with control (5.41%, P < 0.05) and ensured the maintenance of oocyte and granulosa cell ultrastructures after 6 days of culture. The expression of mRNA for FSH-R (2.7 ± 0.1) and PCNA (4.4 ± 0.2) was also significantly increased in follicles cultured with 10 µg/mL PHA in relation to those cultured in α-MEM+ (1.0 ± 0.1). In conclusion, supplementation of culture medium with 10 µg/mL PHA maintains the follicular viability and ultrastructure, and promotes the formation of antral cavity after 6 days of culture in vitro.

Changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with chronic heart failure: an intervention study of long-term treatment with recombinant human brain natriuretic peptide

The physiological mechanisms involved in isoproterenol (ISO)-induced chronic heart failure (CHF) are not fully understood. In this study, we investigated local changes in cardiac aldosterone and its synthase in rats with ISO-induced CHF, and evaluated the effects of treatment with recombinant human brain natriuretic peptide (rhBNP). Sprague-Dawley rats were divided into 4 different groups. Fifty rats received subcutaneous ISO injections to induce CHF and the control group (n=10) received equal volumes of saline. After establishing the rat model, 9 CHF rats received no further treatment, rats in the low-dose group (n=8) received 22.5 μg/kg rhBNP and those in the high-dose group (n=8) received 45 μg/kg rhBNP daily for 1 month. Cardiac function was assessed by echocardiographic and hemodynamic analysis. Collagen volume fraction (CVF) was determined. Plasma and myocardial aldosterone concentrations were determined using radioimmunoassay. Myocardial aldosterone synthase (CYP11B2) was detected by quantitative real-time PCR. Cardiac function was significantly lower in the CHF group than in the control group (P<0.01), whereas CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription were significantly higher than in the control group (P<0.05). Low and high doses of rhBNP significantly improved hemodynamics (P<0.01) and cardiac function (P<0.05) and reduced CVF, plasma and myocardial aldosterone, and CYP11B2 transcription (P<0.05). There were no significant differences between the rhBNP dose groups (P>0.05). Elevated cardiac aldosterone and upregulation of aldosterone synthase expression were detected in rats with ISO-induced CHF. Administration of rhBNP improved hemodynamics and ventricular remodeling and reduced myocardial fibrosis, possibly by downregulating CYP11B2 transcription and reducing myocardial aldosterone synthesis.

Pharmacological characterization of the relaxant effect induced by adrenomedullin in rat cavernosal smooth muscle

The aim of the present study was to determine the mechanisms underlying the relaxant effect of adrenomedullin (AM) in rat cavernosal smooth muscle (CSM) and the expression of AM system components in this tissue. Functional assays using standard muscle bath procedures were performed in CSM isolated from male Wistar rats. Protein and mRNA levels of pre-pro-AM, calcitonin receptor-like receptor (CRLR), and Subtypes 1, 2 and 3 of the receptor activity-modifying protein (RAMP) family were assessed by Western immunoblotting and quantitative real-time polymerase chain reaction, respectively. Nitrate and 6-keto-prostaglandin F1α (6-keto-PGF1α; a stable product of prostacyclin) levels were determined using commercially available kits. Protein and mRNA of AM, CRLR, and RAMP 1, -2, and -3 were detected in rat CSM. Immunohistochemical assays demonstrated that AM and CRLR were expressed in rat CSM. AM relaxed CSM strips in a concentration-dependent manner. AM22-52, a selective antagonist for AM receptors, reduced the relaxation induced by AM. Conversely, CGRP8-37, a selective antagonist for calcitonin gene-related peptide receptors, did not affect AM-induced relaxation. Preincubation of CSM strips with NG-nitro-L-arginine-methyl-ester (L-NAME, nitric oxide synthase inhibitor), 1H-(1,2,4)oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ, quanylyl cyclase inhibitor), Rp-8-Br-PET-cGMPS (cGMP-dependent protein kinase inhibitor), SC560 [5-(4-chlorophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-3-trifluoromethyl pyrazole, selective cyclooxygenase-1 inhibitor], and 4-aminopyridine (voltage-dependent K+ channel blocker) reduced AM-induced relaxation. On the other hand, 7-nitroindazole (selective neuronal nitric oxide synthase inhibitor), wortmannin (phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor), H89 (protein kinase A inhibitor), SQ22536 [9-(tetrahydro-2-furanyl)-9H-purin-6-amine, adenylate cyclase inhibitor], glibenclamide (selective blocker of ATP-sensitive K+ channels), and apamin (Ca2+-activated channel blocker) did not affect AM-induced relaxation. AM increased nitrate levels and 6-keto-PGF1α in rat CSM. The major new contribution of this research is that it demonstrated expression of AM and its receptor in rat CSM. Moreover, we provided evidence that AM-induced relaxation in this tissue is mediated by AM receptors by a mechanism that involves the nitric oxide-cGMP pathway, a vasodilator prostanoid, and the opening of voltage-dependent K+ channels.

Caryocar brasiliense camb protects against genomic and oxidative damage in urethane-induced lung carcinogenesis

The antioxidant effects of Caryocar brasiliense Camb, commonly known as the pequi fruit, have not been evaluated to determine their protective effects against oxidative damage in lung carcinogenesis. In the present study, we evaluated the role of pequi fruit against urethane-induced DNA damage and oxidative stress in forty 8-12 week old male BALB/C mice. An in vivo comet assay was performed to assess DNA damage in lung tissues and changes in lipid peroxidation and redox cycle antioxidants were monitored for oxidative stress. Prior supplementation with pequi oil or its extract (15 µL, 60 days) significantly reduced urethane-induced oxidative stress. A protective effect against DNA damage was associated with the modulation of lipid peroxidation and low protein and gene expression of nitric oxide synthase. These findings suggest that the intake of pequi fruit might protect against in vivo genotoxicity and oxidative stress.

Hormonal therapy with estradiol and drospirenone improves endothelium-dependent vasodilation in the coronary bed of ovariectomized spontaneously hypertensive rats

Drospirenone (DRSP) is a progestin with anti-aldosterone properties and it reduces blood pressure in hypertensive women. However, the effects of DRSP on endothelium-dependent coronary vasodilation have not been evaluated. This study investigated the effects of combined therapy with estrogen (E2) and DRSP on endothelium-dependent vasodilation of the coronary bed of ovariectomized (OVX) spontaneously hypertensive rats. Female spontaneously hypertensive rats (n=87) at 12 weeks of age were randomly divided into sham operated (Sham), OVX, OVX treated with E2 (E2), and OVX treated with E2 and DRSP (E2+DRSP) groups. Hemodynamic parameters were directly evaluated by catheter insertion into the femoral artery. Endothelium-dependent vasodilation in response to bradykinin in the coronary arterial bed was assessed using isolated hearts according to a modified Langendorff method. Coronary protein expression of endothelial nitric oxide synthase and estrogen receptor alpha (ER-α) was assessed by Western blotting. Histological slices of coronary arteries were stained with hematoxylin and eosin, and morphometric parameters were analyzed. Oxidative stress was assessed in situ by dihydroethidium fluorescence. Ovariectomy increased systolic blood pressure, which was only prevented by E2+DRSP treatment. Estrogen deficiency caused endothelial dysfunction, which was prevented by both treatments. However, the vasodilator response in the E2+DRSP group was significantly higher at the three highest concentrations compared with the OVX group. Reduced ER-α expression in OVX rats was restored by both treatments. Morphometric parameters and oxidative stress were augmented by OVX and reduced by E2 and E2+DRSP treatments. Hormonal therapy with E2 and DRSP may be an important therapeutic option in the prevention of coronary heart disease in hypertensive post-menopausal women.

Évaluation des désordres cardiovasculaires chez des souris bêta-thalassémiques

L’hémoglobine est une protéine contenue dans les globules rouges dont la principale fonction est le transport de l’oxygène. Chaque molécule d’hémoglobine est un tétramère constitué de deux paires de globines identiques de type α et β. La β-thalassémie est une maladie génétique hématopoïétique provenant de mutations du gène encodant l'hémoglobine. Ce désordre se caractérise par une diminution ou une absence totale de la synthèse de la chaîne β-globine résultant principalement en une anémie hémolytique sévère ainsi que des complications multisystémiques, telles que la splénomégalie, des déformations osseuses et une dysfonction hépatique et rénale. Actuellement, les transfusions sanguines chroniques représentent le traitement standard des patients β-thalassémiques. Cette thérapie nécessite l’administration conjointe d’un traitement chélateur de fer puisqu’elle entraîne une accumulation pathologique du fer, considéré à ce jour comme la source principale des complications cardiovasculaires de la β-thalassémie. Néanmoins, malgré le traitement efficace de la surcharge de fer transfusionnelle, l’insuffisance cardiaque demeure encore la principale cause de mortalité chez les patients atteints de β-thalassémie. Cette observation indique possiblement la présence d’un mécanisme complémentaire dans le développement de la physiopathologie cardiaque β-thalassémique. L’objectif du présent projet consistait donc à étudier les altérations cardiovasculaires de la β-thalassémie indépendamment de la surcharge de fer transfusionnelle. En utilisant un modèle murin non-transfusé de la β-thalassémie majeure, nous avons d’abord évalué in vivo, par méthode d’imagerie novatrice échographique à haute fréquence, les propriétés hémodynamiques vasculaires. Nos résultats d’index de Pourcelot ainsi que de résistance vasculaire périphérique totale ont démontré une perturbation de l’écoulement microcirculatoire chez les souris β-thalassémiques non-transfusées. Subséquemment, nous avons étudié la fonction endothéliale de régulation du tonus vasculaire de vaisseaux mésentériques isolés. Nos résultats ont révélé un dysfonctionnement de la réponse vasodilatatrice dépendante de l’endothélium chez les souris β-thalassémiques malgré une augmentation de l’expression de l’enzyme de synthèse du monoxyde d’azote ainsi qu’un remodelage de la carotide commune caractérisé par un épaississement de la paroi vasculaire. Finalement, notre étude échocardiographique de la fonction et la morphologie cardiaque a montré, chez les souris β-thalassémiques, le développement d’une hypertrophie et une dysfonction ventriculaire gauche en l’absence de transfusions sanguines chroniques ou de dépôts directs de fer dans le myocarde. L’ensemble des résultats présentés dans le cadre de cette thèse indique la présence d’une pathologie cardiovasculaire chez les souris β-thalassémiques non-transfusés. Nos travaux permettent de proposer un mécanisme de la pathophysiologie cardiovasculaire β-thalassémique, indépendant de la charge de fer transfusionnelle, impliquant les effets compensatoires d’une anémie chronique combinés à une vasculopathie complexe initiée par les érythrocytes endommagés et l’hémolyse intravasculaire.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Stress oxydatif cérébrovasculaire et rupture de la barrière hémato-encéphalique dans le syndrome de Wernicke-Korsakoff expérimental

Le syndrome de Wernicke-Korsakoff (SWK) est un désordre neuropsychiatrique causé par la déficience en thiamine (DT). Dans la DT expérimentale comme dans le SWK, on observe une mort neuronale et des hémorragies dans certaines régions précises du diencéphale et du tronc cérébral. Les lésions diencéphaliques du SWK sont particulièrement sévères et entraînent souvent des séquelles amnésiques permanentes. Le lien entre la dysfonction métabolique induite par la DT et la mort neuronale n’est pas connu. Des rapports précédents ont démontré que la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) était altérée et ce, précédant l’apparition du dommage neuronal, suggérant un rôle critique de la dysfonction vasculaire. Les jonctions serrées (JS) interendothéliales, la base anatomique de la BHE, constituent un réseau moléculaire incluant l’occludin et les zonula occludens (ZOs). Cette thèse démontre une perte d’expression et une altération de la morphologie de ces protéines en relation avec la dysfonction de la BHE dans le thalamus de souris déficientes en thiamine, fournissant une explication pour la présence d’hémorragies. Le stress oxydatif peut entraîner des dommages directs aux protéines des JS et interférer avec leurs mécanismes de régulation. De plus, l’oxyde nitrique (NO) peut induire la métalloprotéinase matricielle-9 (MMP-9) impliquée dans la dégradation de ces protéines. L’endothélium vasculaire cérébral (EVC) semble être une source importante de NO dans la DT, l’expression de l’oxyde nitrique synthase endothéliale (eNOS) étant sélectivement induite dans les régions vulnérables. Le NO peut réagir avec les espèces réactives oxygénées et former du peroxynitrite, entraînant un stress oxydatif/nitrosatif endothélial. Les résultats présentés démontrent que la délétion du gène de eNOS prévient le stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, l’extravasation des immunoglobulins G (IgGs) et l’altération de l’occludin et des ZOs dans le thalamus de souris déficientes en thiamine. De plus, cette délétion prévient l’induction de l’expression de MMP-9 dans l’EVC. Des résultats similaires ont été obtenus avec l’antioxydant N-acétylcystéine (NAC). Les mécanismes précis par lesquels les espèces réactives altèrent les protéines des JS sont inconnus. Caveolin-1, une composante majeure du caveolæ de l’EVC, est impliquée dans la régulation de l’expression des protéines des JS, et celle-ci est modulée par le stress oxydatif/nitrosatif; l’altération de l’expression de caveolin-1 a été récemment associée à la rupture de la BHE. Les résultats présentés démontrent que l’expression de caveolin-1 est sélectivement altérée dans l’EVC du thalamus de souris déficientes en thiamine, coïcidant avec la rupture de la BHE, et démontrent que la normalisation de l’expression de caveolin-1 par le NAC est associée avec l’atténuation du dommage à la BHE. Pris ensemble, ces résultats démontrent un rôle central du stress oxydatif/nitrosatif cérébrovasculaire, particulièrement celui provenant de eNOS, dans l’altération des JS de la BHE via des dommages directs et via l’induction de MMP-9 et de caveolin-1. Cette rupture de la BHE contribue par conséquent à la mort neuronale dans le thalamus, puisque la prévention des altérations cérébrovasculaires par la délétion du gène de eNOS et le NAC atténue significativement la mort neuronale. L’administration précoce d’antioxydants en combinaison avec la thiamine devrait donc être une considération importante pour le traitement du SWK.

Rôle de l’acétylation/déacétylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes de la COX-2, iNOS et mPGES-1 dans les tissus articulaires.

L’arthrose ou ostéoarthrose (OA) est l’affection rhumatologique la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée principalement par une perte du cartilage articulaire et l’inflammation de la membrane synoviale. L’interleukine (IL)-1ß, une cytokine pro-inflammatoire, joue un rôle très important dans la pathogenèse de l’OA. Elle exerce son action en induisant l’expression des enzymes cyclo-oxygénase 2 (COX-2), prostaglandine E synthétase microsomale 1 (mPGES-1) et l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) ainsi que la production de la prostaglandine E2 (PGE2) et de l’oxyde nitrique (NO). Ces derniers (PGE2 et NO) contribuent à la synovite et la destruction du cartilage articulaire par leurs effets pro-inflammatoires, pro-cataboliques, anti-anaboliques, pro-angiogéniques et pro-apoptotiques. Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l’ADN, et l’acétylation et la méthylation des histones, jouent un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. Parmi ces modifications, l’acétylation des histones est la plus documentée. Ce processus est contrôlé par deux types d’enzymes : les histones acétyltransférases (HAT) qui favorisent la transcription et les histones déacétylases (HDAC) qui l’inhibent. L’objectif de ce travail est d’examiner le rôle des enzymes HDAC dans la régulation de l’expression de la COX-2, mPGES-1 et iNOS. Nous avons montré qu’au niveau des chondrocytes, les inhibiteurs des HDAC (iHDAC), trichostatine A (TSA) et butyrate de sodium (NaBu), suppriment l’expression de la COX-2 et iNOS au niveau de l’ARNm et protéique, ainsi que la production de la PGE2 et du NO, induites par l’IL-1ß. L’effet inhibiteur à lieu sans affecter l’activité de liaison à l’ADN du facteur de transcription NF-κB (nuclear factor κ B). La TSA et le NaBu inhibent également la dégradation induite par l’IL-1ß des protéoglycanes au niveau du cartilage. Nous avons également montré, qu’au niveau des fibroblastes synoviaux, les iHDAC, TSA, NaBu et acide valproïque (VA), suppriment l’expression de la mPGES-1 ainsi que la production de la PGE2 induites par l’IL-1ß. En utilisant diverses approches expérimentales, nous avons montré que HDAC4 est impliquée dans l’induction de l’expression de la mPGES-1 par l’IL-1ß. HDAC4 exerce son action, via son activité déacétylase, en augmentant l’activité transcriptionnelle de Egr-1 (early growth factor 1), facteur de transcription principal de l’expression de la mPGES-1. L’ensemble de ces résultats suggère que les inhibiteurs des HDAC pourraient être utilisés dans le traitement de l’OA.

Evidence for involvement of both IKCa and SKCa channels in hyperpolarizing responses of the rat middle cerebral artery

Endothelium-derived hyperpolarizing factor responses in the rat middle cerebral artery are blocked by inhibiting IKCa channels alone, contrasting with peripheral vessels where block of both IKCa and SKCa is required. As the contribution of IKCa and SKCa to endothelium-dependent hyperpolarization differs in peripheral arteries, depending on the level of arterial constriction, we investigated the possibility that SKCa might contribute to equivalent hyperpolarization in cerebral arteries under certain conditions. METHODS: Rat middle cerebral arteries (approximately 175 microm) were mounted in a wire myograph. The effect of KCa channel blockers on endothelium-dependent responses to the protease-activated receptor 2 agonist, SLIGRL (20 micromol/L), were then assessed as simultaneous changes in tension and membrane potential. These data were correlated with the distribution of arterial KCa channels revealed with immunohistochemistry. RESULTS: SLIGRL hyperpolarized and relaxed cerebral arteries undergoing variable levels of stretch-induced tone. The relaxation was unaffected by specific inhibitors of IKCa (TRAM-34, 1 micromol/L) or SKCa (apamin, 50 nmol/L) alone or in combination. In contrast, the associated smooth-muscle hyperpolarization was inhibited, but only with these blockers in combination. Blocking nitric oxide synthase (NOS) or guanylyl cyclase evoked smooth-muscle depolarization and constriction, with both hyperpolarization and relaxation to SLIGRL being abolished by TRAM-34 alone, whereas apamin had no effect. Immunolabeling showed SKCa and IKCa within the endothelium. CONCLUSIONS: In the absence of NO, IKCa underpins endothelium-dependent hyperpolarization and relaxation in cerebral arteries. However, when NOS is active SKCa contributes to hyperpolarization, whatever the extent of background contraction. These changes may have relevance in vascular disease states where NO release is compromised and when the levels of SKCa expression may be altered.