Involvement of Beta-arrestin 1 and Beta-arrestin 2 in store operated calcium entry

Résumé : La variation de la [Ca2+] intracellulaire participe à nombreux de processus biologiques. Les cellules eucaryotes expriment à la membrane plasmique une variété de canaux par lesquelles le calcium peut entrer. Dans les cellules non excitables, deux mécanismes principaux permettent l'entrée calcique; l'entrée capacitative de Ca2+ via Orai1 (SOCE) et l'entrée calcique activé par un récepteur (ROCE). Plusieurs protéines clés sont impliquées dans la régulation de ces voies d'entrée calcique, ainsi que dans l'homéostasie calcique. TRPC6 est un canal calcique impliquée dans l'entrée calcique dans les cellules à la suite d’une stimulation d’un récepteur hormonal. TRPC6 transloque à la membrane cellulaire et il y demeure jusqu'à ce que le stimulus soit retiré. Les mécanismes qui régulent le trafic et l'activation de TRPC6 sont cependant encore peu connus. Des découvertes récentes ont démontré qu'il y a un rôle potentiel de Rho kinase dans l'activité de TRPC6. Rho kinase est activée par la petite protéine G RhoA qui peut être activée par les protéines G hétérotrimériques Gα12 et Gα13. En plus de Gα12 et Gα13, les protéines de désensibilisation des GPCR β -arrestin 1 et / ou β-arrestin 2 peuvent aussi activer RhoA. Le but de notre étude est d'examiner la participation des protéines Gα12/13 et β-arrestin 1/ β-arrestin 2 dans l'activation de TRPC6 et de la protéine Orai1. Nous avons utilisé des ARN interférant (siRNA) spécifiques pour induire une réduction de l'expression de Gα12/13 ou β-arrestin 1/β-arrestin 2. La conséquence sur l’entrée de Ca2+ dans les cellules a été ensuite déterminée par imagerie calcique en temps réel suite à une stimulation par la vasopressine (AVP), thapsigargin ou carbachol. Nous avons donc identifié que dans des cellules A7r5, une lignée cellulaire de musculaires lisses vasculaires où le canal TRPC6 exprimé de manière endogène, la diminution de l’expression des protéines Gα12 ou Gα13 ne semble pas modifier l’entrée Ca2+ induit par l’AVP par rapport aux cellules témoins. D'autre part, la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 dans des cellules HEK 293 ainsi que des cellules HEK 293 exprimant de façon stable TRPC6 (cellules T6.11) ont augmenté l’entrée de Ca2+ induite par thapsigargin, un activateur pharmacologique de SOCE. Des études de co-immunoprécipitation démontrent une interaction entre la β-arrestin 1 et STIM1, alors qu'aucune interaction n'a été observée entre les β-arrestin 1 et Orai1. Nous avons de plus montré à l'aide d'analyse en microscopie confocale que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 n’influence pas la quantité d’Orai1 à la périphérie cellulaire. Cependant, des résultats préliminaires indiquent que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 augmente la quantité de STIM1-YFP dans l'espace intracellulaire et diminue sa quantité à la périphérie cellulaire. En conclusion, nous avons montré que les β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 sont impliquées dans l'entrée capacitative de Ca2+ (SOCE) et contrôlent la quantité de STIM1 dans le réticulum endoplasmique.

L’implication de SHP-1 en condition élevée de glucose inhibe la signalisation de l’insuline et du PDGF-BB dans les cellules musculaires lisses vasculaires hypoxiques

Résumé : Bien que l’hypoxie soit un puissant inducteur de l’angiogenèse, l’activation des facteurs de croissance est perturbée en hyperglycémie au niveau du pied et du cœur. Cette perturbation entraîne la perte de prolifération et de migration chez les cellules endothéliales, musculaires lisses vasculaires et péricytes empêchant la formation de nouveaux vaisseaux qui mènera à l’amputation des membres inférieurs chez les patients diabétiques. Une étude a démontré qu’une augmentation de la protéine tyrosine phosphatase Src homology-2 domain-containing phosphatase-1 (SHP-1) en condition hyperglycémique chez les péricytes entraînait l’inhibition de la signalisation du PDGF-BB, ce qui résultait en le développement d’une rétinopathie diabétique. Nous avons alors soulevé l’hypothèse que l’expression de SHP-1 dans les cellules musculaires lisses vasculaires affecte la prolifération et la migration cellulaire par l’inhibition de la signalisation de l’insuline et du PDGF-BB en condition diabétique. Nos expérimentations ont été effectuées principalement à l’aide d’une culture primaire de cellules musculaires lisses primaires provenant d’aortes bovines. Comparativement aux concentrations normales de glucose (NG : 5,6 mM), l’exposition à des concentrations élevées de glucose (HG : 25 mM) pendant 48 h a résulté en l’inhibition de la prolifération cellulaire par l’insuline et le PDGF-BB autant en normoxie (20% O2) qu’en hypoxie (24 dernières heures à 1% O2). Lors des essais de migration cellulaire, aucun effet de l’insuline n’a été observé alors que la migration par le PDGF-BB fut inhibée en HG autant en normoxie qu’en hypoxie. L’exposition en HG à mener à l’inhibition de la signalisation de la voie PI3K/Akt de l’insuline et du PDGF-BB en hypoxie. Aucune variation de l’expression de SHP-1 n’a été observée mais son activité phosphatase en hypoxie était fortement inhibée en NG contrairement en HG où on observait une augmentation de cette activité. Finalement, une association a été constatée entre SHP-1 et la sous-unité bêta du récepteur au PDGF. En conclusion, nous avons démontré que l’augmentation de l’activité phosphatase de SHP-1 en hypoxie cause l’inhibition des voies de l’insuline et du PDGF-BB réduisant les processus angiogéniques des cellules musculaires lisses vasculaires dans la maladie des artères périphériques.

Eph kinases and their ligands ephrins act in concert with sex hormones in regulating blood pressure

Les Erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) sont la plus grande famille de récepteurs tyrosine kinase. Leurs ligands, les éphrines (EFNs), sont aussi des molécules exprimées à la surface cellulaire. Les EPH/EFNs sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. L'hypertension artérielle (PA) est une maladie chronique qui, aujourd'hui, est devenue un problème médical critique dans le monde entier et un enjeu de santé publique. La découverte de nouvelles thérapeutiques de l'hypertension sont d'une grande importance pour la santé publique. Jusqu’à tout récemment, il existe seulement quelques études concernant le rôle de l’axe EPH/EFNs sur la fonction des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Dans nos études précédentes, nous avons montré qu'EPHB6 et EFNB1, de concert avec les hormones sexuelles, régulent la PA. Dans la présente étude, nous avons constaté que les différents membres de la famille EPH/EFN peuvent réguler soit positivement, soit négativement, la contractilité des CMLV et la PA: tandis que EPHB4 et EFNB2 appartiennent à la première catégorie, EFNB1, EFNB3 et EPHB6 appartiennent à la deuxième. In vivo, des souris males, mais non pas des femelles, porteuses d’une mutation EPHB4 (KO) spécifique du muscle lisse présentent une PA diminuée, comparée aux souris témoins (WT). Les CMLV de souris EPHB4 KO, en présence de testostérone, ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par la phényléphrine (PE). Au niveau moléculaire, la phosphorylation de la protéine kinase II dépendante de Ca2+/calmoduline et de la kinase de la chaine légère de la myosine (CLM) est augmentée, tandis que la phosphorylation de la kinase de la CLM est réduite dans les CMLV KO lors de la stimulation par PE, par rapport au WT CMLV. Cela fournit une base moléculaire à la réduction de la PA et de la contractilité des CMLV chez les souris EPHB4 KO. EFNB2 est le ligand majeur de l’EPHB4. Comme attendu, les souris EFNB2 KO spécifique du muscle lisse avaient un phénotype de PA semblable, quoique non identique, aux souris EPHB4 KO. Les souris mâles EFNB2 KO, mais pas femelles, sous régime régulier ou riche en sel, présentent une PA réduite, par rapport à leurs homologues WT. Au niveau cellulaire, les CMLV des souris KO ont montré une contractilité réduite lors de la stimulation par PE par rapport aux témoins WT. Une région de l’acide aminé (aa) 313 à l’aa 331 dans la partie intracellulaire d’EFNB2 est essentielle pour la signalisation inverse qui régule la contractilité des CMLV, selon des études de mutation-délétion. Dans une étude de génétique humaine, nous avons identifié, dans le gène EFNB2, six SNP qui étaient associées significativement au risque d'hypertension artérielle, de façon dépendante du sexe, ce qui corrobore nos résultats chez les souris. En revanche, la délétion du gène EFNB3 (KO) chez les souris femelles aboutit à une PA élevée et à une augmentation des résistances des petites artères in vivo, améliore la contractilité des petites artères ex-vivo et augmente la contractilité des CMLV in vitro. Les souris mâles KO ont une PA normale, mais la castration conduit à une augmentation significative de la PA dans les souris KO, mais pas dans les souris WT. Les CMLV des souris KO femelles ont montré une phosphorylation accrue de la CLM et une phosphorylation réduite de la kinase de la CLM, ce qui fournit à nouveau une base moléculaire aux phénotypes de PA et de contractilité des CMLV observés. Ce changement de signalisation est attribuable à une protéine adaptatrice Grip1. En effet, dans une étude d'association pan génomique par le Consortium International pour la Pression Sanguine, un SNP dans le gène GRIP1 a approché le seuil de significativité de la valeur p pour son association avec la pression diastolique. Nos recherches, pour la première fois, ont révélé que EPH/EFNs sont de nouveaux composants dans le système de régulation de la PA. Les membres de la famille EPH/EFN peuvent agir comme des forces Yin et Yang pour régler finement le tonus des vaisseaux pour assurer l'homéostasie de la PA et de sa régulation. Ces effets de EPH/EFNs dépendent du sexe et des niveaux d’hormones sexuelles. À partir de ces nouvelles connaissances, nous pourrions développer une nouvelle thérapie personnalisée pour l’hypertension artérielle, utilisant des antagonistes d'hormones sexuelles ou des thérapies de remplacement d'hormones sexuelles, selon les niveaux d'hormones sexuelles des patients et les mutations dans les gènes de l'EPH/EFN.

Reguladores da expressão do gene da proteía Gla da matriz (MGP) numa linha celular derivada de peixe

Dissertação de mest. em Biotecnologia, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2004

Régulation de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires par l’activation in vivo du récepteur natriurétique de type C.

Le remodelage vasculaire dû à l’hyper-prolifération cellulaire des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) observé chez les rats spontanément hypertendus (RSH) est associé à l’hypertension artérielle. Nous avons précédemment démontré que le traitement in vivo des RSH par l’agoniste spécifique du récepteur du peptide natriurétique de type C (NPR-C), le C-ANP4-23 atténue l’hyper-prolifération des CMLVs. Nous avons entrepris cette étude afin d’investiguer si l’effet antiprolifératif du C-ANP4-23 agit par l’entremise de l’inhibition de la surexpression des protéines du cycle cellulaire, et afin d’en explorer les mécanismes sous-jacents. Pour cette étude, des RSH et des rats Wistar Kyoto (WKYs) âgés de deux semaines ont été injectés en intra-péritonéale par le C-ANP4-23 de 2 jusqu’à 8 semaines d’âge, deux fois par semaine et sacrifiés à la 9ème semaine. La pression artérielle a été mesurée par méthode Queue-coiffe, la prolifération des CMLVs a été déterminée par incorporation de thymidine et par test MTT, et l’expression des protéines a été quant à elle déterminée par technique d’immunobuvardage de type Western. Les CMLVs des RSH ont démontré une prolifération élevée en comparaison avec celles des WKYs, et le traitement par le C-ANP4-23 a atténué l’hyperprolifération à un niveau de contrôle. De plus, la surexpression des cyclines D1/A/E, des kinases cyclines dépendantes 2 et 4 (cdk2, cdk4), de la forme phosphorylée de la protéine du rétinoblastome et des protéines Gαi des CMLV des RSH a été atténuée à un niveau de contrôle. Par ailleurs, l’hyperphosphorylation d’ERK1/2, AKT, EGF-R, PDGF-R, IGF-R et de c-Src a significativement diminué par le traitement au C-ANP4-23. En outre, le niveau élevé de l’anion superoxyde (O2-), l’activité de la NADP(H) oxydase et de ses sous unités chez les RSH ont été atténués par le C-ANP4-23 .Ces résultats indiquent que l’activation in vivo de NPR-C atténue la surexpression des protéines du cycle cellulaire via l’inhibition de l’activité élevée du stress oxydatif, de c-Src et de l’activation de EGF-R, PDGF- R, IGF-R, de la signalisation de MAPK et la surexpression des protéines Gαi résultant ainsi en l’inhibition de l’hyperprolifération des CMLVs des RSH. Ainsi, il peut être suggéré que le C-ANP4-23 pourrait être utilisé comme agent thérapeutique pour le traitement des complications vasculaires associées à l’hypertension et à l’athérosclérose.

Régulation de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires par l’activation in vivo du récepteur natriurétique de type C

Le remodelage vasculaire dû à l’hyper-prolifération cellulaire des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) observé chez les rats spontanément hypertendus (RSH) est associé à l’hypertension artérielle. Nous avons précédemment démontré que le traitement in vivo des RSH par l’agoniste spécifique du récepteur du peptide natriurétique de type C (NPR-C), le C-ANP4-23 atténue l’hyper-prolifération des CMLVs. Nous avons entrepris cette étude afin d’investiguer si l’effet antiprolifératif du C-ANP4-23 agit par l’entremise de l’inhibition de la surexpression des protéines du cycle cellulaire, et afin d’en explorer les mécanismes sous-jacents. Pour cette étude, des RSH et des rats Wistar Kyoto (WKYs) âgés de deux semaines ont été injectés en intra-péritonéale par le C-ANP4-23 de 2 jusqu’à 8 semaines d’âge, deux fois par semaine et sacrifiés à la 9ème semaine. La pression artérielle a été mesurée par méthode Queue-coiffe, la prolifération des CMLVs a été déterminée par incorporation de thymidine et par test MTT, et l’expression des protéines a été quant à elle déterminée par technique d’immunobuvardage de type Western. Les CMLVs des RSH ont démontré une prolifération élevée en comparaison avec celles des WKYs, et le traitement par le C-ANP4-23 a atténué l’hyperprolifération à un niveau de contrôle. De plus, la surexpression des cyclines D1/A/E, des kinases cyclines dépendantes 2 et 4 (cdk2, cdk4), de la forme phosphorylée de la protéine du rétinoblastome et des protéines Gαi des CMLV des RSH a été atténuée à un niveau de contrôle. Par ailleurs, l’hyperphosphorylation d’ERK1/2, AKT, EGF-R, PDGF-R, IGF-R et de c-Src a significativement diminué par le traitement au C-ANP4-23. En outre, le niveau élevé de l’anion superoxyde (O2-), l’activité de la NADP(H) oxydase et de ses sous unités chez les RSH ont été atténués par le C-ANP4-23 .Ces résultats indiquent que l’activation in vivo de NPR-C atténue la surexpression des protéines du cycle cellulaire via l’inhibition de l’activité élevée du stress oxydatif, de c-Src et de l’activation de EGF-R, PDGF- R, IGF-R, de la signalisation de MAPK et la surexpression des protéines Gαi résultant ainsi en l’inhibition de l’hyperprolifération des CMLVs des RSH. Ainsi, il peut être suggéré que le C-ANP4-23 pourrait être utilisé comme agent thérapeutique pour le traitement des complications vasculaires associées à l’hypertension et à l’athérosclérose.

Shear Stress Induces Nitric Oxide-Mediated Vascular Endothelial Growth Factor Production in Human Adipose Tissue Mesenchymal Stem Cells

It has been demonstrated that human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (hASCs) enhance vascular density in ischemic tissues, suggesting that they can differentiate into vascular cells or release angiogenic factors that may stimulate neoangiogenesis. Moreover, there is evidence that shear stress (SS) may activate proliferation and differentiation of embryonic and endothelial precursor stem cells into endothelial cells (ECs). In this work, we investigated the effect of laminar SS in promoting differentiation of hASCs into ECs. SS (10 dyn/cm(2) up to 96 h), produced by a cone plate system, failed to induce EC markers (CD31, vWF, Flk-1) on hASC assayed by RT-PCR and flow cytometry. In contrast, there was a cumulative production of nitric oxide (determined by Griess Reaction) and vascular endothelial growth factor (VEGF; by ELISA) up to 96 h of SS stimulation ( NO(2)(-) in nmol/10(4) cells: static: 0.20 +/- 0.03; SS: 1.78 +/- 0.38, n = 6; VEGF in pg/10(4) cells: static: 191.31 +/- v35.29; SS: 372.80 +/- 46.74, n = 6, P < 0.05). Interestingly, the VEGF production was abrogated by 5 mM N(G)-L-nitro-arginine methyl ester (L-NAME) treatment (VEGF in pg/10(4) cells: SS: 378.80 +/- 46.74, n = 6; SS + L-NAME: 205.84 +/- 91.66, n = 4, P < 0.05). The results indicate that even though SS failed to induce EC surface markers in hASC under the tested conditions, it stimulated NO-dependent VEGF production.

Chronic ethanol intake modulates vascular levels of endothelin-1 receptor and enhances the pressor response to endothelin-1 in anaesthetized rats

Background and purpose: The contribution of endothelin-1 (ET-1) to vascular hyper-reactivity associated with chronic ethanol intake, a major risk factor in several cardiovascular diseases, remains to be investigated. Experimental approach: The biphasic haemodynamic responses to ET-1 (0.01-0.1 nmol kg(-1), i.v.) or to the selective ET(B) agonist, IRL1620 (0.001-1.0 nmol kg(-1), i.v.), with or without ET(A) or ET(B) antagonists (BQ123 (c(DTrp-Dasp-Pro-Dval-Leu)) at 1 and 2.5 mg kg(-1) and BQ788 (N-cis-2,6-dimethyl-piperidinocarbonyl-L-gamma-methylleucyl1-D-1methoxycarbonyltryptophanyl-D-norleucine) at 0.25 mg kg(-1), respectively) were tested in anaesthetized rats, after 2 weeks` chronic ethanol treatment. Hepatic parameters and ET receptor protein levels were also determined. Key results: The initial hypotensive responses to ET-1 or IRL1620 were unaffected by chronic ethanol intake, whereas the subsequent pressor effects induced by ET-1, but not by IRL1620, were potentiated. BQ123 at 2.5 but not 1 mg kg(-1) reduced the pressor responses to ET-1 in ethanol-treated rats. Conversely, BQ788 (0.25 mg kg(-1)) potentiated ET-1-induced increases in mean arterial blood pressure in control as well as in ethanol-treated rats. Interestingly, in the latter group, increases in heart rate, induced by ET-1 at a dose of 0.025 mg kg(-1) were enhanced following ET(B) receptor blockade. Finally, we observed higher levels of ET(A) receptor in the heart and mesenteric artery and a reduction of ET(B) receptor protein levels in the aorta and kidney from rats chronically treated with ethanol. Conclusions and implications: Increased vascular reactivity to ET-1 and altered protein levels of ET(A) and ET(B) receptors could play a role in the pathogenesis of cardiovascular complications associated with chronic ethanol consumption.

Pimaradienoic acid inhibits vascular contraction and induces hypotension in normotensive rats

The present investigation was designed to investigate the effect of the diterpene ent-pimara-8(14),15-dien-19-oic acid (pimaradienoic acid, PA) on smooth muscle extracellular Ca2+ influx. To this end, the effect of PA on phenylephrine- and KCI-induced increases in cytosolic calcium concentration ([Ca2+](c)) measured by the variation in the ratio of fluorescence intensities (R340/ 380 nm) of Fura-2, was analysed. Whether bolus injection of PA could induce hypotensive responses in conscious normotensive rats was also evaluated. PA inhibited the contraction induced by phenylephrine (0.03 or 10 mu mol L-1) and KCI (30 or 90 mmol L-1) in endothelium-denuded rat aortic rings in a concentration dependent manner. Pre-treatment with PA (110, 100, 200 mu mol L-) attenuated the contraction induced by CaCl2 (0.5 nmol L(-)1 or 2.5 mmol L-1) in denuded rat aorta exposed to Ca2+- free medium containing phenylephrine (0.1 mu mol L-1) or KCI (30 mmol L-1). Interestingly, the inhibitory effect displayed by PA on CaCl2-induced contraction was more pronounced when KCI was used as the stimulant. Phenylephrine- and KCI-induced increases in (Ca2+,](c) were inhibited by PA. Similarly, verapamil, a Ca2+-channel blocker, also inhibited the increase in [Ca2+](c) induced by either phenylephrine or KCI. Finally, bolus injection of PA (1-15 mg kg(-1)) produced a dose-dependent decrease in mean arterial pressure in conscious normotensive rats. The results provide the first direct evidence that PA reduces vascular contractility by reducing extracellular Ca2+ influx through smooth muscle cellular membrane, a mechanism that could mediate the hypotensive response induced by this diterpene in normotensive rats.

The semi-synthetic kaurane ent-16 alpha-methoxykauran-19-oic acid induces vascular relaxation and hypotension in rats

The present work investigates the mechanisms involved in the vasorelaxant effect of ent-16 alpha-methoxykauran-19-oic acid (KA-OCH(3)), a semi-synthetic derivative obtained from the kaurane-type diterpene ent-kaur-16-en-19-oic acid (kaurenoic acid). Vascular reactivity experiments were performed in aortic rings isolated from male Wistar rats using standard muscle bath procedures. The cytosolic calcium concentration ([Ca(2+)]c) was measured by confocal microscopy using the fluorescent probe Fluo-3 AM. Blood pressure measurements were performed in conscious rats. KA-OCH(3) (10,50 and 100 mu mol/l) inhibited phenylephrine-induced contraction in either endothelium-intact or endothelium-denuded rat aortic rings. KA-OCH(3) also reduced CaCl(2)-induced contraction in a Ca(2+)-free solution containing KCl (30 mmol/l) or phenylephrine (0.1 mu mol/l). KA-OCH(3) (0.1-300 mu mol/l) concentration-dependently relaxed endothelium-intact and endothelium-denuded aortas pre-contracted with either phenylephrine or KCl, to a greater extent than kaurenoic acid. Moreover, a Ca(2+) mobilisation study showed that KA-OCH(3) (100 mu mol/l) inhibited the increase in Ca(2+) concentration in smooth muscle and endothelial cells induced by phenylephrine or KCl. Pre-incubation of intact or denuded aortic rings with N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 100 mu mol/l), 7-nitroindazole (100 mu mol/l), wortmannin (0.5 mu mol/l) and 1H-[1,2,4]Oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ 1 mu mol/l) produced a rightward displacement of the KA-OCH(3) concentration-response curve. Intravenous administration of KA-OCH(3) (1-10 mg/kg) reduced mean arterial blood pressure in normotensive rats. Collectively, our results show that KA-OCH(3) induces vascular relaxation and hypotension. The mechanisms underlying the cardiovascular actions of KA-OCH(3) involve blockade of Ca(2+) influx and activation of the NO-cGMP pathway. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chronic hyperhomocysteinemia impairs vascular function in ovariectomized rat carotid arteries

Homocysteine is an independent risk factor for coronary heart disease, as well as for cerebrovascular and peripheral vascular diseases. The purpose of this study was to investigate the effects of hyperhomocysteinemia (HHcy) on vascular reactivity within carotid artery segments isolated from ovariectomized female rats. Treatment with dl-Hcy thiolactone (1 g/kg body weight per day) reduced the phenylephrine-induced contraction of denuded rings. However, the treatment did not alter KCl-induced contractions, or relaxations induced by sodium nitroprusside or acetylcholine. We report elevated expressions of iNOS, eNOS, and nitrotyrosine in homocysteine-treated rat artery sections. Moreover, the inhibition of NOS by l-NAME, 1,400 W, or l-NNA restored phenylephrine-induced vasoconstriction in carotid artery segments from Hcy-treated rats. In conclusion, our findings show that severe HHCy can promote an acute decrease in the endothelium-independent contractile responses of carotid arteries to adrenergic agonists. This effect was restored by nitric oxide synthase inhibitors, which further supports the involvement of nitric oxide in HHcy-derived vascular dysfunction.

Antioxidant treatment reduces matrix metalloproteinase-2-induced vascular changes in renovascular hypertension

Mounting evidence indicates that structural and functional vascular changes associated with two-kidney, one-clip (2K-1C) hypertension result, at least in part, from altered activity of matrix metalloproteinases (MMPs). Because MMPs are upregulated by increased formation of reactive oxygen species (ROS), we hypothesized that antioxidant approaches could attenuate the increases in MMP-2 expression/activity and the vascular dysfunction and remodeling associated with 2K-1C hypertension. Sham-operated or 2K-1C hypertensive rats were treated with tempol 18 mg/kg/day or apocyanin 25 mg/kg/day (or vehicle). Systolic blood pressure was monitored weekly. After 8 weeks of treatment, aortic rings were isolated to assess endothelium-dependent and -independent relaxation. Quantitative morphometry of structural changes in the aortic wall was studied in hematoxylin/eosin sections. Aortic and systemic ROS levels were measured using dihydroethidine and thiobarbituric acid-reactive substances, respectively. Aortic MMP-2 levels and activity were determined by gelatin and in situ zymography, fluorimetry, and immunohistochemistry. Tempol and apocyanin attenuated 2K-1C hypertension (181 +/- 20.8 and 192 +/- 17.6 mm Hg, respectively, versus 213 +/- 18 mm Hg in hypertensive controls; both p<0.05) and prevented the reduction in endothelium-dependent vasorelaxation found in 2K-1C rats. Tempol, but not apocyanin (p>0.05), prevented the vascular remodeling found in 2K-1C rats (all p<0.01). Tempol was more effective than apocyanin in attenuating hypertension-induced increases in oxidative stress (both p<0.05), MMP-2 levels, and MMP-2 activity in hypertensive rats (all p<0.05). Our results suggest that antioxidant approaches decrease MMP-2 upregulation and attenuate the vascular dysfunction and remodeling during 2K-1C hypertension. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Gender-specific vascular effects elicited by chronic ethanol consumption in rats: a role for inducible nitric oxide synthase

Background and purpose: Epidemiological data suggest that the risk of ethanol-associated cardiovascular disease is greater in men than in women. This study investigates the mechanisms underlying gender-specific vascular effects elicited by chronic ethanol consumption in rats. Experimental approach: Vascular reactivity experiments using standard muscle bath procedures were performed on isolated thoracic aortae from rats. mRNA and protein for inducible NO synthase (iNOS) and for endothelial NOS (eNOS) was assessed by RT-PCR or western blotting, respectively. Key results: In male rats, chronic ethanol consumption enhanced phenylephrine-induced contraction in both endothelium-intact and denuded aortic rings. However, in female rats, chronic ethanol consumption enhanced phenylephrine-induced contraction only in endothelium denuded aortic rings. After pre-incubation of endothelium-intact rings with L-NAME, both male and female ethanol-treated rats showed larger phenylephrine-induced contractions in aortic rings, compared to the control group. Acetylcholine-induced relaxation was not affected by ethanol consumption. The effects of ethanol on responses to phenylephrine were similar in ovariectomized (OVX) and intact (non-OVX) female rats. In the presence of aminoguanidine, but not 7-nitroindazole, the contractions to phenylephrine in rings from ethanol-treated female rats were greater than that found in control tissues in the presence of the inhibitors. mRNA levels for eNOS and iNOS were not altered by ethanol consumption. Ethanol intake reduced eNOS protein levels and increased iNOS protein levels in aorta from female rats. Conclusions and implications: Gender differences in the vascular effects elicited by chronic ethanol consumption were not related to ovarian hormones but seemed to involve the upregulation of iNOS.

Vascular leakage stimulates phenotype alteration in ocular cells, contributing to the pathology of proliferative vitreoretinopathy

Plasma leaking from damaged retinal blood vessels can have a significant impact on the pathologies of the posterior segment of the eye. Inflammation in the eye and metabolic change resulting from diabetes mellitus causes vascular leakage with alteration of the phenotype of retinal pigment epithelial (RPE) cells and fibrocytes, resulting in changes in cell function. Phenotypically altered cells then significantly contribute to the pathogenesis of retinopathies by being incorporated into tractional membranes in the vitreous, where they secrete matrix molecules, such as fibronectin, and express altered cell surface antigens. We hypothesize that there is a direct relationship between the leaking of plasma and the proliferation and phenotypic change of RPE cells and fibroblasts, thus exacerbating the pathology of retinal disease. If the hypothesis is correct, control of vascular leakage becomes an important target of therapy in proliferative vitreoretinopathy.

Novel vascular graft grown within recipient's own peritoneal cavity

A method by which to overcome the clinical symptoms of atherosclerosis is the insertion of a graft to bypass an artery blocked or impeded by plaque. However, there may be insufficient autologous mammary artery for multiple or repeat bypass, saphenous vein may have varicose degenerative alterations that can lead to aneurysm in high-pressure sites, and small-caliber synthetic grafts are prone to thrombus induction and occlusion. Therefore, the aim of the present study was to develop an artificial blood conduit of any required length and diameter from the cells of the host for autologous transplantation. Silastic tubing, of variable length and diameter, was inserted into the peritoneal cavity of rats or rabbits. By 2 weeks, it had become covered by several layers of myofibroblasts, collagen matrix, and a single layer of mesothelium. The Silastic tubing was removed from the harvested implants, and the tube of living tissue was everted such that it now resembled a blood vessel with an inner lining of nonthrombotic mesothelial cells (the intima), with a media of smooth muscle-like cells (myofibroblasts), collagen, and elastin, and with an outer collagenous adventitia. The tube of tissue (10 to 20 mm long) was successfully grafted by end-to-end anastomoses into the severed carotid artery or abdominal aorta of the same animal in which they were grown. The transplant remained patent for at least 4 months and developed structures resembling elastic lamellae. The myofibroblasts gained a higher volume fraction of myofilaments and became responsive to contractile agonists, similar to the vessel into which they had been grafted. It is suggested that these nonthrombogenic tubes of living tissue, grown in the peritoneal cavity of the host, may be developed as autologous coronary artery bypass grafts or as arteriovenous access fistulae for hemodialysis patients.