Effect of simvastatin on the generation of autoantibodies against oxidized LDL and progression of atherosclerosis in rabbits

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of isoflavone-supplemented soy yogurt on lipid parameters and atherosclerosis development in hypercholesterolemic rabbits: a randomized double-blind study

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Measurement of the nonlinear optical response of low-density lipoprotein solutions from patients with periodontitis before and after periodontal treatment: evaluation of cardiovascular risk markers

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cardiovascular Disease Parameters in Periodontitis

Background: Recently, there has been an increasing in the impact of oral health on atherosclerosis and subsequent cardiovascular disease. The aim of this study is to investigate the association between chronic periodontitis and cardiovascular risk markers.Methods: Forty patients with periodontitis and 40 healthy gender-, body mass index-, and age-matched individuals were compared by measuring total cholesterol, high-density lipoprotein, low-density lipoprotein, triglycerides, levels of cytokines, antibodies against oxidized low-density lipoprotein, thiobarbituric acid reactive substances, total and differential white blood cell counts, and the non-linear index of refraction.Results: The levels of triglycerides and high-density lipoprotein in periodontitis patients were significantly higher and lower, respectively (P=0.002 and P=0.0126), compared to controls. Total cholesterol, low-density lipoprotein, and lipid peroxide levels were the same in both groups (P = 0.2943, P = 0.1284, and P = 0.067, respectively). Interleukin (IL)-6 and -8, antibodies against oxidized low-density lipoprotein, and leukocyte and neutrophil counts were significantly higher in periodontitis patients (P<0.05). The value of the non-linear index of refraction of low-density lipoprotein solutions was higher in the controls (P = 0.015) compared to individuals with periodontitis.Conclusion: Our results confirmed and further strengthened the suggested association between coronary artery disease and periodontitis. J Periodontol 2009;80:378-388.

Planejamento, síntese e avaliação farmacológica de novos compostos 1,2,5-oxadiazol-2-n-óxido úteis como preventivos de aterotrombose

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influence of a probiotic soy product on fecal microbiota and its association with cardiovascular risk factors in a animal model

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The I405V and Taq1B polymorphisms of the CETP gene differentially affect sub-clinical carotid atherosclerosis

Background: Cholesteryl ester transfer protein (CETP) plays a major role in lipid metabolism, but studies on the association of CETP polymorphisms with risks of cardiovascular disease are inconsistent. This study investigated whether the CETP gene I405V and Taq1B polymorphisms modified subclinical atherosclerosis in an asymptomatic Brazilian population sample. Methods: The polymorphisms were analyzed using polymerase chain reaction in 207 adult volunteers. Serum lipid profiles, oxLDL Ab titers, C-reactive protein and tumor necrosis factor-a concentrations and CETP and phospholipid transfer protein (PLTP) activities were determined, and common carotid artery intima-media thickness (cIMT) was measured using ultrasonography. Results: No differences in cIMT were observed between the presence or absence of the minor B2 and V alleles in either polymorphism. However, inverse correlations between mean cIMT and CETP activity in the presence of these polymorphisms were observed, and positive correlations of these polymorphisms with PLTP activity and oxLDL Ab titers were identified. Moreover, logistic multivariate analysis revealed that the presence of the B2 allele was associated with a 5.1-fold (CI 95%, OR: 1.26 - 21.06) increased risk for cIMT, which was equal and above the 66th percentile and positively interacted with age. However, no associations with the V allele or CETP and PLTP activities were observed. Conclusions: None of the studied parameters, including CETP activity, explained the different relationships between these polymorphisms and cIMT, suggesting that other non-determined factors were affected by the genotypes and related to carotid atherosclerotic disease.

Association between diet and polymorphisms in individuals with statin-controlled dyslipidaemia grouped according to oxidative stress biomarkers

The objective of this study was to investigate whether differences in diet and in single-nucleotide polymorphisms (SNPs) found in paraoxonase-1 (PON-1), 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMGCR), cholesterol ester transfer protein (CETP) and apolipoprotein E (APOE) genes, are associated with oxidative stress biomarkers and consequently with susceptibility of low-density cholesterol (LDL) to oxidation. A multivariate approach was applied to a group of 55 patients according to three biomarkers: plasma antioxidant activity, malondialdehyde and oxidized LDL (oxLDL) concentrations. Individuals classified in Cluster III showed the worst prognoses in terms of antioxidant activity and oxidative status. Individuals classified in Cluster I presented the lowest oxidative status, while individuals grouped in Cluster II presented the highest levels of antioxidant activity. No difference in nutrient intake was observed among the clusters. Significantly higher gamma- and delta-tocopherol concentrations were observed in those individuals with the highest levels of antioxidant activity. No single linear regression was statistically significant, suggesting that mutant alleles of the SNPs selected did not contribute to the differences observed in oxidative stress response. Although not statistically significant, the p value of the APO E coefficient for oxLDL response was 0.096, indicating that patients who carry the TT allele of the APO E gene tend to present lower plasma oxLDL concentrations. Therefore, the differences in oxidative stress levels observed in this study could not be attributed to diet or to the variant alleles of PON-1, CETP, HMGCR or APO E. This data supports the influence of gamma-tocopherol and delta-tocopherol on antioxidant activity, and highlights the need for further studies investigating APO E alleles and LDL oxidation.

Oxidized low-density lipoproteins and their antibodies: Relationships with the reverse cholesterol transport and carotid atherosclerosis in adults without cardiovascular diseases

Background: Metabolic predictors and the atherogenicity of oxidized LDL (oxLDL) and the specific antibodies against oxLDL (oxLDL Ab) are unclear and controversial. Methods: In 107 adults without atherosclerotic manifestations, we measured oxLDL and oxLDL Ab, and also the activities of CETP. PLTP, lipases and the carotid intima-media thickness (cIMT). Comparisons were performed for the studied parameters between the lowest and the highest tertile of oxLDL and oxLDL Ab, and the relationships between studied variables were evaluated. Results: Subjects with higher oxLDL Ab present reduced hepatic lipase activity and borderline increased cIMT. In the highest oxLDL tertile, besides the higher levels of total cholesterol, LDL-C and apoB100, we found reduced CETP activity and higher cIMT. A significant correlation between oxLDL Ab and cIMT, independent of oxLDL, and a borderline correlation between oxLDL and cIMT independent of oxLDL Ab were found. In the multivariate analysis, apoAl was a significant predictor of oxLDL Ab, in contrast to regulation of oxLDL by apoB100, PLTP and inverse of CETP. Conclusions: In adults without atherosclerotic disease, the metabolic regulation and carotid atherosclerosis of oxLDLAb and oxLDL groups, characterized a dual trait in oxLDL Ab, as a contributor to carotid atherosclerosis, much less so than oxidized LDL, and with a modest atheroprotective role. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Association of postalimentary lipemia with atherosclerotic manifestations

We identified different lipemic and metabolic responses after the ingestion of a standardized meal by healthy adults and related them to atherosclerotic markers. Samples from 60 normolipidemic adults were collected before and after a liquid meal (40 g fat/m² body surface) at 0, 2, 4, 6, and 8 h for measurements of lipids, free fatty acids (FFA), insulin, cholesteryl ester transfer protein (CETP), autoantibodies to epitopes of oxidized LDL (oxLDL Ab), lipolytic activities, and apolipoprotein E polymorphism. Mean carotid intima-media thickness (cIMT) was determined by Doppler ultrasound. The volunteers were classified into early (N = 39) and late (N = 31) triacylglycerol (TAG) responders to the test meal. Late responders showed lower HDL cholesterol concentration at fasting and in the TAG peak, lower insulin and higher FFA concentrations compared to early responders. Multivariate regression analyses showed that mean cIMT was associated with gender (male) and age in early responders and by cholesterol levels at the 6th hour in late responders. oxLDL Ab were explained by lipoprotein lipase and negatively by hepatic lipase and oxLDL Ab (fasting period) by CETP (negative) and FFA (positive). This study is the first to identify a postalimentary insulin resistance state, combined with a reduced CETP response exclusively among late responders, and the identification of the regulators of postalimentary atherogenicity. Further research is required to determine the metabolic mechanisms described in the different postalimentary phenotypes observed in this study, as well as in different pathological states, as currently investigated in our laboratory.

Adaptive immunity is related to coronary artery disease severity after acute coronary syndrome in subjects with metabolic syndrome

Metabolic syndrome (MetS) is an inflammatory state associated with high coronary disease risk. Inflammation and adaptive immunity modulate atherosclerosis and plaque instability. We examined early changes in anti-oxidized lowdensity lipoprotein (LDL) (anti-oxLDL) autoantibodies (Abs) in patients with MetS after an acute coronary syndrome (ACS). Patients of both genders (n=116) with MetS were prospectively included after an acute yocardial infarction (MI) or hospitalization due to unstable angina. Anti-oxLDL Abs (IgG class) were assayed at baseline, three and six weeks after ACS. The severity of coronary disease was evaluated by the Gensini score. We observed a decrease in anti-oxLDL Abs titers (p<0.002 vs. baseline), mainly in males (p=0.01), in those under 65 y (p=0.03), and in subjects with Gensini score above median (p=0.04). In conclusion, early decrease in circulating anti-oxLDL Abs is associated with coronary disease severity among subjects with MetS.

Phage display identification of CD100 in human atherosclerotic plaque macrophages and foam cells

Atherosclerosis is a complex disease in which vessels develop plaques comprising dysfunctional endothelium, monocyte derived lipid laden foam cells and activated lymphocytes. Considering that humans and animal models of the disease develop quite distinct plaques, we used human plaques to search for proteins that could be used as markers of human atheromas. Phage display peptide libraries were probed to fresh human carotid plaques, and a bound phage homologous to plexin B1, a high affinity receptor for CD100, was identified. CD100 is a member of the semaphorin family expressed by most hematopoietic cells and particularly by activated T cells. CD100 expression was analyzed in human plaques and normal samples. CD100 mRNA and protein were analyzed in cultured monocytes, macrophages and foam cells. The effects of CD100 in oxLDL-induced foam cell formation and in CD36 mRNA abundance were evaluated. Human atherosclerotic plaques showed strong labeling of CD100/SEMA4D. CD100 expression was further demonstrated in peripheral blood monocytes and in in vitro differentiated macrophages and foam cells, with diminished CD100 transcript along the differentiation of these cells. Incubation of macrophages with CD100 led to a reduction in oxLDL-induced foam cell formation probably through a decrease of CD36 expression, suggesting for the first time an atheroprotective role for CD100 in the human disease. Given its differential expression in the numerous foam cells and macrophages of the plaques and its capacity to decrease oxLDL engulfment by macrophages we propose that CD100 may have a role in atherosclerotic plaque development, and may possibly be employed in targeted treatments of these atheromas.

Der enzymatische und anti-oxidative Mechanismus des anti-atherogenen Enzyms Paraoxonase-2

Das humane Enzym PON2 ist in eine Vielzahl pathophysiologischer Prozesse involviert und ist durch zwei Funktionen gekennzeichnet - eine enzymatische Laktonase-Aktivität und eine anti-oxidative Aktivität. Durch die Laktonase-Aktivität hydrolysiert PON2 vorwiegend das bakterielle Signalmolekül 3oxoC12. PON2 ist als Bestandteil des angeborenen Immunsystems anzusehen und trägt wahrscheinlich zur Immunabwehr gegen Infektionen mit den human-pathogenen Pseudomonas aeruginosa Bakterien bei. Durch die anti-oxidative Aktivität vermindert PON2 oxidative Schäden und verringert redox-abhängige pro-apoptotische Stimulation. Diese einzigartige Funktion von PON2 ist jedoch ambivalent zu betrachten, da hohe PON2-Spiegel zwar Arteriosklerose reduzieren können, aber im Verdacht stehen Tumorzellen zu stabilisieren.rnIn dieser Arbeit wurden die noch unbekannten Mechanismen und der Zusammenhang der enzymatischen und der anti-oxidativen Aktivität analysiert. In diesem Rahmen wurde gezeigt, dass PON2 spezifisch die Superoxidfreisetzung an Komplex I und III der Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran reduzieren kann. PON2 veränderte dabei weder die Aktivitäten der Superoxiddismutasen noch die Cytochrom C-Expression. Weiterhin konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass PON2 O2- nicht direkt abbaut, sondern vielmehr dessen Bildung verhindert. Diese Erkenntnisse implizieren, dass PON2 die anti-oxidative Aktivität über eine Beeinflussung des Quinon-Pools vermittelt. Anhand von verschiedenen Punktmutationen konnte gezeigt werden, dass die Histidinreste-114 und -133 für die Laktonase-Aktivität essentiell sind. Weiterhin wurden die Glykosylierungsstellen von PON2 identifiziert und gezeigt, dass die Glykosylierung, nicht aber der natürliche Polymorphismus Ser/Cys311 für die Laktonase-Aktivität von Bedeutung ist. Von besonderer Bedeutung ist, dass keine dieser Mutationen die anti-oxidative Aktivität beeinflusste, wodurch erstmals die Unabhängigkeit der beiden Funktionen von PON2 gezeigt werden konnte. rnEs war bekannt, dass PON2 gegen intrinsische und ER-Stress-induzierte Apoptose schützt. Die Spezifität der anti-oxidativen / anti-apoptotischen Wirkung wurde hier an einem weiteren pathophysiologischen Modell untersucht. 7-Ketocholesterol (7-KC) ist der Hauptbestandteil des pro-arteriosklerotischen oxLDL und verursacht in Zellen des Gefäßsystems ER-Stress, oxidativen Stress und Apoptose. Unerwarteterweise konnte PON2 Endothelzellen nicht gegen den 7-KC-induzierten Zelltod schützen. Mehrere unabhängige experimentelle Ansätze belegen, dass 7-KC in Endothelzellen im Gegensatz zu Gefäßmuskelzellen den Zelltod über Autophagie und nicht über ER-Stress oder intrinsische Apoptose bewirkt. Weiterhin führt 7-KC, wie auch 3oxoC12 und Thapsigargin zu einem Abbau der PON2-mRNA, die über die 5’UTR der PON2-mRNA vermittelt wird. Diese Arbeit vermittelt detaillierte mechanistische Einsichten in die Funktionen von PON2, die für ihre Rolle bei Arteriosklerose, in der körpereigenen Immunabwehr und bei Krebs entscheidend sind.rn

Die funktionelle Bedeutung von MSP und Lactadherin im Rahmen der Atherosklerose

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss zweier möglicher Biomarker auf die Atherosklerose untersucht.rnMilk fat globule-EGF factor 8 (MFG-E8, Lactadherin) ist ein Glycoprotein, das vornehmlich von Makrophagen, glatten Muskelzellen und Endothelzellen sezerniert wird. MFG-E8-/--Mäuse zeigen vermehrt apoptotische Zellen in der atherosklerotischen Plaque, verstärkte Inflammationszeichen und vergrößerte Läsionen. In situ-Hybridisierung und Immunfluoreszenz zeigen eine starke Lactadherin-Expression in den Schaumzellen atherosklerotischer Plaques von Apo E-/-, Apo E-/-/GPx 1-/-und LDLR-/- Mäusen, vor allem in der Nähe des Lipid Core. Dort kolokalisiert Lactadherin mit dem Makrophagenmarker CD 68 und dem Chemokin Fraktalkin, das die MFG-E8 Sekretion stimuliert und so die Phagocytose forciert. Untersuchungen mittels RTD-PCR ergaben, dass Peritonealmakrophagen der Genotypen Apo E-/-, Apo E-/-/GPx 1-/- und GPx 1-/-, deren Gemeinsamkeit eine höhere Empfindlichkeit gegenüberrnoxidativem Stress ist, mehr Lactadherin exprimieren als andere Genotypen (B6, LDLR-/-). Die Inkubation muriner oder humaner Makrophagen mit oxLDL und eLDL hat keinen Einfluss auf die Expression der MFG-E8 mRNA. Der Kontakt mit apoptotischer Zellen hingegen erhöht die Expression signifikant. Lactadherin ist entscheidend für die effektive Phagozytose apoptotischer Zellen in der atherosklerotischen Läsion. Seine Expression wird vermutlich durch die Apoptose in der Nähe liegender Zellen und das verstärkte Vorkommen von ROS reguliert. Macrophage stimulating protein (MSP) übt Einfluss auf Migration, Proliferation und Phagocytose von Makrophagen aus. Seine Beteiligung an inflammatorischen Vorgängen und der Karzinogenese ist intensiv untersucht worden, nicht jedoch der Einfluss auf die Atherosklerose. Es ist bekannt, dass der SNP rs3197999 mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) assoziiert ist. Zudem geht er vermutlich mit einem erniedrigten Atheroskleroserisiko einher. Der Polymorphismus c2078t hat den Aminosäureaustausch R689C zur Folge. Rekombinant erzeugtes, mutantes und wildtypisches MSP induziert Migration und Proliferation bei THP-1-Makrophagen. MSPmut vermittelt dies jedoch wesentliche effektiver als MSPwt. Apoptose hingegen wird durch keine der Formen induziert. R689C führt zu einem “gain of function” des MSP-Proteins in Bezug auf die Proliferations- und Migrationsfähigkeit von Makrophagen und verändert vermutlich deren Cytokinfreisetzung. Dies führt möglicherweise zu einer erhöhten Phagocytoseeffizienz in der atherosklerotischen Läsion (erniedrigtes Atherosklerose-Risiko), und zu einer aberranten immunologischen Reaktion im Rahmen der CED (erhöhtes CED-Risiko).

Pathogenetische Bedeutung der Glutathionperoxidase-1 in der arteriellen Gefäßwand

Die antioxidative Aktivität des Enzyms Glutathionperoxidase-1 (GPx-1) schützt vor Atherosklerose und ihren Folgeerkrankungen. In einer Vorstudie konnten wir zeigen, dass der Mangel an GPx-1 die Atheroskleroseentwicklung in Apolipoprotein E defizienten (ApoE-/-) Mäusen beschleunigt und modifiziert. Allerdings sind die Verteilung der GPx-1 in atherosklerotischen Läsionen und die Mechanismen für den erhöhten Makrophagengehalt in der Läsion noch nicht geklärt. Deshalb haben wir (1) die in-situ Expression der GPx-Isoformen in atherosklerotischen Läsionen von GPx-1-/-ApoE-/- und ApoE-/- Mäusen und (2) den Einfluss der GPx-1 Defizienz auf die Schaumzellbildung und Proliferation der Peritonealmakrophagen in ApoE-/- Mäusen untersucht. Die GPx-1-/-ApoE-/- und ApoE-/- Weibchen wurden für 6 und 12 Wochen auf einer atherogenen „Western-type“ Diät gehalten. Die in situ-Hybridisierung zeigte, dass die verschiedenen Isoformen der GPx (GPx-1, GPx-3, GPx-4) vorwiegend in Makrophagen, nicht jedoch in glatten Muskelzellen der atherosklerotischen Läsionen von ApoE-/- Mäusen exprimiert wurden. Für die in vitro Untersuchungen wurden 5 Monate alte, GPx-1 defiziente und Wildtyp-Mäuse, gehalten auf Normaldiät, verwendet. Die Öl-Rot-O Färbung zeigte, dass die GPx-1 Defizienz die OxLDL (oxidiertes LDL) - und E-LDL (enzymatisch modifiziertes LDL) - induzierte Schaumzellbildung förderte. Darüber hinaus war die OxLDL-induzierte Cholesterinakkumulation (zellulärer Cholesterinester/ Cholesterin-Gehalt) in GPx-1 defizienten Makrophagen verstärkt, sodass ein Mangel an GPx-1 die Aufnahme von OxLDL durch Monozyten und damit die Umwandlung in Schaumzellen beschleunigt. Hinsichtlich der Proliferation zeigte sich, dass MCSF (Macrophage Colony-Stimulating Facotr) ein stärkerer Stimulus als OxLDL ist. Ein Mangel an GPx-1 fördert die Proliferation zusätzlich. Daran ist die ERK1/2 (extracellular-signal regulated kinase 1/2) - Kaskade beteiligt, denn es wurde eine schnelle Phosphorylierung der ERK1/2-Kaskade durch MCSF und/oder OxLDL nachgewiesen. Entsprechend reduzieren ERK1/2-Inhibitoren die proliferative Aktivität der Makrophagen. Die Hemmung der p38-MAPK (p38 mitogen-activated protein kinase) führt zur vermehrten Proliferation und bei gleichzeitig verringerter Caspase-3/7 Aktivität der Makrophagen unabhängig von der Expression der GPx-1. Ein Mangel an GPx-1 hat auch keinen Einfluss auf die MCSF-vermittelte Aktivierung der p38-MAPK und JNK (c-Jun N-terminal kinase). Zusammenfassend läßt sich feststellen, dass die GPx-1-Defizienz einen signifikanten Einfluss auf die Schaumzellbildung und Proliferation von Makrophagen hat, was zur Beschleunigung der Atherosklerose und zu vermehrter Zellularität der entstehenden atherosklerotischen Läsionen führt. Die Proliferation wird über den ERK1/2 Signal-transduktionsweg positiv und über den p38-MAPK Weg negativ reguliert, wobei die ERK1/2-Kaskade empfindlich gegenüber oxidativem Stress bei GPx-1-Defizienz ist.