Neuropeptides Regulate Expression of Angiogenic Growth Factors in Human Dental Pulp Fibroblasts

Abstract
INTRODUCTION:
Neuropeptides play an important role in inflammation and repair and have been implicated in mediating angiogenesis. Pulp fibroblasts express neuropeptide receptors, and the aim of this research was to investigate whether neuropeptides could regulate angiogenic growth factor expression in vitro
METHODS:
An angiogenic array was used to determine the levels of 10 angiogenic growth factors expressed by human pulp fibroblasts.
RESULTS:
Pulp fibroblasts were shown to express angiogenin, angiopoietin-2, epidermal growth factor, basic fibroblast growth factor, heparin-binding epidermal growth factor, hepatocyte growth factor, leptin, platelet-derived growth factor, placental growth factor, and vascular endothelial growth factor. Furthermore, the neuropeptides substance P, calcitonin gene-related peptide, vasoactive intestinal polypeptide, and neuropeptide Y altered angiogenic growth factor expression in vitro.
CONCLUSIONS:
The regulation of angiogenic growth factor expression by neuropeptides suggests a novel role for neuropeptides in pulpal inflammation and repair.

Retroperitoneal Repair of Abdominal Aortic Aneurysm Reduces Bowel Dysfunction

Objective: To assess the effect of intestinal manipulation and mesenteric traction on gastro-intestinal function and postoperative recovery in patients undergoing abdominal aortic aneurysm (AAA) repair. Methods: Thirty-five patients undergoing AAA repair were randomised into 3 groups. Group I (n = II) had repair via retroperitoneal approach while Group II (n = 12) and Group III (n = 12) were repaired via transperitoneal approach with bowel packed within the peritoneal cavity or exteriorised in a bowel bag respectively. Gastric emptying was measured pre-operatively (day 0), day 1 and day 3 using paracetamol absorption test (PAT) and area under curve (P-AUC) was calculated. Intestinal permeability was measured using the Lactulose-Mannitol test. Results: Aneurysm size, operation time and PAT (on day 0 and day 3) were similar in the three groups. On day 1, the P-AUC was significantly higher in Group I, when compared with Group II and Group III (P = .02). Resumption of diet was also significantly earlier in Group I as compared to Group II and Group III. The intestinal permeability was significantly increased in Group II and Group III at day 1 when compared with day 0, with no significant increase in Group I. Retroperitoneal repair was also associated with significantly shorter intensive care unit (P = .04) and hospital stay (P = .047), when compared with the combined transperitoneal repair group (Group II and III). Conclusion: Retroperitoneal AAA repair minimises intestinal dysfunction and may lead to quicker patient recovery when compared to transperitoneal repair.

Preconditioning protects the guinea-pig urinary bladder against ischaemic conditions in vitro

Aims: To investigate the ability of ischaemic preconditioning (IPC) to protect guinea-pig detrusor from damage caused by a subsequent more prolonged exposure to ischaemic conditions.

Materials and Methods: Smooth muscle strips were mounted for tension recording in small organ baths continuously superfused with Krebs' solution at 37 degrees C. Ischaemia was mimicked by removing oxygen and glucose from the superfusing solution. Contractile responses to electrical field stimulation (EFS) and carbachol were monitored. Three regimes of preconditioning were examined: 15, 10, and 5 min of ischaemic conditions followed by 15, 10, and 5 min of normal conditions, respectively.

Results: Without preconditioning, nerve-mediated responses were significantly and proportionally reduced by periods of ischaemic conditions lasting for 45, 60, and 90 min, but recovered fully after exposure to ischaemic conditions for 30 min. The recovery of the responses to EFS was significantly improved in preconditioned strips when the period of ischaemic conditions was 45 or 60 min. However, no significant differences were seen with preconditioning when the period of ischaemic conditions was 90 min. The recovery of responses to carbachol was much greater than for the responses to EFS, and no significant differences were found between control and preconditioned strips.

Conclusions: It is suggested that in vivo short periods of transient ischaemia may be able to protect the guinea-pig bladder from the impairment associated with longer periods of ischaemia and reperfusion, which might happen in obstructed micturition. Our results also indicate that the phenomenon affects mainly the intrinsic nerves, which are more susceptible to ischaemic damage than the smooth muscle.

Heme oxygenase-1: a metabolic nike

SIGNIFICANCE: Heme degradation, which was described more than 30 years ago, is still very actively explored with many novel discoveries on its role in various disease models every year.

RECENT ADVANCES: The heme oxygenases (HO) are metabolic enzymes that utilize NADPH and oxygen to break apart the heme moiety liberating biliverdin (BV), carbon monoxide (CO), and iron. Heme that is derived from hemoproteins can be toxic to the cells and if not removed immediately, it causes cell apoptosis and local inflammation. Elimination of heme from the milieu enables generation of three products that influences numerous metabolic changes in the cell.

CRITICAL ISSUES: CO has profound effects on mitochondria and cellular respiration and other hemoproteins to which it can bind and affect their function, while BV and bilirubin (BR), the substrate and product of BV, reductase, respectively, are potent antioxidants. Sequestration of iron into ferritin and its recycling in the tissues is a part of the homeodynamic processes that control oxidation-reduction in cellular metabolism. Further, heme is an important component of a number of metabolic enzymes, and, therefore, HO-1 plays an important role in the modulation of cellular bioenergetics.

FUTURE DIRECTIONS: In this review, we describe the cross-talk between heme oxygenase-1 (HO-1) and its products with other metabolic pathways. HO-1, which we have labeled Nike, the goddess who personified victory, dictates triumph over pathophysiologic conditions, including diabetes, ischemia, and cancer.

Lactobacilli possess inhibitory activity against dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4)

Dipeptidyl peptidase 4 (DPP-4) enzymatically inactivates incretin hormones, and DPP-4 inhibitor drugs are clinically approved therapies for type 2 diabetes. The primary substrates of DPP-4 are produced in the intestinal lining and we therefore investigated whether lactobacilli colonizing the gut can inhibit this enzyme. Fifteen Lactobacillus strains (Lb 1-15) from human infant faecal samples were isolated, identified, extracted and screened for inhibitory activity against DPP-4. Activity was compared against Lactobacillus reference strains (Ref 1-7), a Gram positive control (Ctrl 1) and two Gram negative controls (Ctrl 2-3). A range of DPP-4 inhibitory activity was observed (10-32%; P<0.05-0.001). Strains of L. fabifermentans (25%), L. plantarum (12-24%) and L. fermentum (14%) had significant inhibitory activity. However, we also noted that E. coli (Ctrl 2) and S. Typhimurium (Ctrl 3) had the greatest inhibitory activity (30-32%). Contrastingly, some isolates (Lb 12-15) and reference cultures (Ref 1-4) instead of inhibiting DPP-4 actually enhanced it, perhaps indicating the presence of X-prolyl-dipeptidyl-amino-peptidase (PepX). This provides a future rationale for using probiotic bacteria or their components for management of type 2 diabetes via DPP-4 inhibition.

role of SLO in aGVHD : alterando o paradigma de allo-activação das células T, The

A indução da doença do transplante contra o hospedeiro (GVHD) depende da activação das células dadoras T pelas células do hospedeiro que apresentamantigenio (APCs). A teoria prevalecente descreve que estas interacções ocorrem nos órgãos linfáticos secundários (SLO), tais como os nóduloslinfáticos (LN), as placas de Peyer’s (PP) e o baço (SP). Esta hipótese foi testada usando ratinhos homozigóticos aly/aly (alinfoplasia) que não têm LN nem PP, usando como controlo os ratinhos heterozigóticos (aly/+) da mesma ninhada. Os dois grupos foram irradiados com dose letal após a remoção do baço aos ratinhos aly/aly (LN/PP/SP-/-), enquanto nos ratinhos aly/+ o baço foi deslocado e recolocado. Ambos receberam transplante de medula óssea (BMT) de ratinhos dadores singénicos (aly/aly, H-2b) ou de ratinhos alogénicos, com diferente complexo principal de histocompatibilidade (MHC) (BALB/c, H-2dou B10.BR, H-2k). A severidade de GVHD foi medida pela sobrevivência,e pelo sistema de pontuação, bem estabelecido, quer de doença clínica quer de doença dos órgãos alvo. Surpreendentemente, todos os ratinhos LN/PP/SP-/-sobreviveram, desenvolvendo GVHD clinicamente significativo, comparável,em severidade, com o observado nos ratinhos LN/PP/SP+/+. Além disso, asanálises histopatológicas demonstraram que os ratinhos LN/PP/SP-/-receptores de BMTdesenvolveram significativamente mais GVHD no fígado,no intestino, e na pele quando comparados com os animais singénicos decontrolo. Os ratinhos LN/PP/SP-/-desenvolveram também GVHD hepático mais severo quando comparados com os ratinhos de controlo LN/PP/SP+/+. Diferenças semelhantes foram ainda observadas, logo ao 7º dia, para o GVHDhepático entre os grupos alogénicos. Para identificar quais os órgãos extra-linfáticos do receptor que poderão servir como sítios iniciais de exposição a antigenios alogénicos, na ausência de SLO, foi examinada a expansão das células T (CD3+), a sua activação (CD69+), e a sua proliferação (CFSE) na medula óssea, 3 dias depois do BMT. Em cada caso, os ratinhos LN/PP/SP-/-transplantados com medula de dadores alogénicos apresentaram númerosabsolutos significativamente maiores quer de células, quer de divisõescelulares, se comparados com os LN/PP/SP+/+. Para garantir que as diferenças experimentais observadas nos animais aly/aly, no sistema díspar do MHC, não são apenas um fenómeno dependente da estirpe de ratinho, foramtransplantados ratinhos sem baço FucT dko (LN/PP/SP-/-), previamente tratados com o anticorpo monoclonal (mAb) anti-MadCAM-1. Após o BMT estes ratinhos apresentaram elevada pontuação clínica de GVHD, mostrando que os SLO não são necessários para a indução de GVHD. Em estudos de transplante-versus-leucemia usando hospedeiros homozigóticos (LN/PP/SP-/-) estes ratinhos morreram devido a expansão tumoral e não devido a GVHD.Estudos in vitro mostraram que a capacidade das APCs, quer das célulasdendríticas (DCs) esplénicas, quer das DCs derivadas da medula óssea, dosratinhos aly/aly e aly/+ eramcomparável. Colectivamente, estes resultados são consistentes com a noção de que os SLO não são necessários para a activação alogénica das celulas T, sugerindo que a medula óssea pode ser umlocal alternativo, embora menos eficiente, para o reconhecimento alogénico deantígenos e consequente activação das células dadoras T. Estas observações desafiam o paradigma de que os tecidos linfáticos secundários sãonecessários para a indução de GVHD.

PET Molecular Imaging of Hypoxia in Ischemic Stroke: An Update.

Hypoxia, a condition of insufficient oxygen availability to support metabolism, occurs when the vascular supply is interrupted, as in stroke. The identification of the hypoxic and viable tissue in stroke as compared with irreversible lesions (necrosis) has relevant implications for the treatment of ischemic stroke. Traditionally, imaging by positron emission tomography (PET), using 15O-based radiotracers, allowed the measurement of perfusion and oxygen extraction in stroke, providing important insights in its pathophysiology. However, these multitracer evaluations are of limited applicability in clinical settings. More recently, specific tracers have been developed, which accumulate with an inverse relationship to oxygen concentration and thus allow visualizing the hypoxic tissue non invasively. These belong to two main groups: nitroimidazoles, and among these the 18F-Fluoroimidazole (18F-FMISO) is the most widely used, and the copper-based tracers, represented mainly by Cu-ATSM. While these tracers have been at first developed and tested in order to image hypoxia in tumors, they have also shown promising results in stroke models and preliminary clinical studies in patients with cardiovascular disorders, allowing the detection of hypoxic tissue and the prediction of the extent of subsequent ischemia and clinical outcome. These tracers have therefore the potential to select an appropriate subgroup of patients who could benefit from a hypoxia-directed treatment and provide prognosis relevant imaging. The molecular imaging of hypoxia made important progress over the last decade and has a potential for integration into the diagnostic and therapeutic workup of patients with ischemic stroke.

Mortality among 24,865 workers exposed to polychlorinated biphenyls (PCBs) in three electrical capacitor manufacturing plants: a ten-year update.

The objective of this analysis was to evaluate mortality among a cohort of 24,865 capacitor-manufacturing workers exposed to polychlorinated biphenyls (PCBs) at plants in Indiana, Massachusetts, and New York and followed for mortality through 2008. Cumulative PCB exposure was estimated using plant-specific job-exposure matrices. External comparisons to US and state-specific populations used standardized mortality ratios, adjusted for gender, race, age and calendar year. Among long-term workers employed 3 months or longer, within-cohort comparisons used standardized rate ratios and multivariable Poisson regression modeling. Through 2008, more than one million person-years at risk and 8749 deaths were accrued. Among long-term employees, all-cause and all-cancer mortality were not elevated; of the a priori outcomes assessed only melanoma mortality was elevated. Mortality was elevated for some outcomes of a priori interest among subgroups of long-term workers: all cancer, intestinal cancer and amyotrophic lateral sclerosis (women); melanoma (men); melanoma and brain and nervous system cancer (Indiana plant); and melanoma and multiple myeloma (New York plant). Standardized rates of stomach and uterine cancer and multiple myeloma mortality increased with estimated cumulative PCB exposure. Poisson regression modeling showed significant associations with estimated cumulative PCB exposure for prostate and stomach cancer mortality. For other outcomes of a priori interest--rectal, liver, ovarian, breast, and thyroid cancer, non-Hodgkin lymphoma, Alzheimer disease, and Parkinson disease--neither elevated mortality nor positive associations with PCB exposure were observed. Associations between estimated cumulative PCB exposure and stomach, uterine, and prostate cancer and myeloma mortality confirmed our previous positive findings.

Extraintestinal Manifestations of Inflammatory Bowel Disease.

Extraintestinal manifestations (EIM) in inflammatory bowel disease (IBD) are frequent and may occur before or after IBD diagnosis. EIM may impact the quality of life for patients with IBD significantly requiring specific treatment depending on the affected organ(s). They most frequently affect joints, skin, or eyes, but can also less frequently involve other organs such as liver, lungs, or pancreas. Certain EIM, such as peripheral arthritis, oral aphthous ulcers, episcleritis, or erythema nodosum, are frequently associated with active intestinal inflammation and usually improve by treatment of the intestinal activity. Other EIM, such as uveitis or ankylosing spondylitis, usually occur independent of intestinal inflammatory activity. For other not so rare EIM, such as pyoderma gangrenosum and primary sclerosing cholangitis, the association with the activity of the underlying IBD is unclear. Successful therapy of EIM is essential for improving quality of life of patients with IBD. Besides other options, tumor necrosis factor antibody therapy is an important therapy for EIM in patients with IBD.

Détermination des effets de l'administration des probiotiques sur l'attachement d'Escherichia Coli Entérotoxinogène F4 et l'expression de cytokines chez le porcelet sevré

Les diarrhées post-sevrages causées par des infections à Escherichia coli entérotoxinogène positif pour le fimbriae F4 (ETEC F4), entraînent des pertes économiques importantes chez les producteurs de porc. Depuis quelques années, l’utilisation de probiotiques, comme additif alimentaire pour prévenir ce type d’infection entérique et réduire les traitements aux antimicrobiens, suscite un intérêt grandissant en production porcine. Le but du présent travail est de déterminer l’influence de l’administration des probiotiques Pediococcus acidilactici (PA) et Saccharomyces cerevisiae boulardii (SCB) sur la colonisation et l’attachement des ETEC F4, l’accumulation de fluide intestinal et l’expression de cytokines dans l’iléon de porcelets sevrés. Dès la naissance, différentes portées de porcelets ont été affectées aux traitements suivants : PA, SCB, PA + SCB, témoin et témoin avec antibiotiques (ATB). Une dose quotidienne de probiotiques (1 × 109 UFC) a été administrée aux porcelets des groupes probiotiques durant la lactation et après le sevrage. Sept jours après le sevrage, à 28 jours d’âge, des porcelets positifs pour le récepteur intestinal spécifique pour F4 ont été infectés oralement avec une souche ETEC F4. Les porcelets ont été euthanasiés 24 heures après l’infection (jour 29) et différents échantillons intestinaux ont été prélevés. Chez les porcelets recevant des probiotiques, l’attachement des ETEC F4 à la muqueuse iléale était significativement diminué chez les groupes PA ou SCB en comparaison avec le groupe ATB. Finalement, l’expression de cytokines intestinales était plus élevée chez les porcs du groupe PA + SCB en comparaison avec les porcelets témoins. En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que l’administration de probiotiques pourrait être une alternative pour limiter les infections à ETEC F4 chez le porc.

Étude des voies d’internalisation de l’entérotoxine STb d’Escherichia coli dans des lignées cellulaires

L’entérotoxine stable à la chaleur STb est produite par les Escherichia coli entérotoxinogènes (ETEC). Son rôle dans la diarrhée post-sevrage porcine est établi. L’internalisation de STb a été observée dans des cellules épithéliales intestinales humaines et de rat. Cependant, le mécanisme d’internalisation n’est pas totalement compris, particulièrement dans le jéjunum porcin, la cible in vivo de STb. Par la cytométrie en flux, nous avons examiné l’internalisation de STb couplée à un marqueur fluorescent dans les cellules épithéliales intestinales porcines IPEC-J2 et les fibroblastes murins NIH3T3. Nos résultats révèlent que l’internalisation de STb est températureindépendante dans les IPEC-J2 tandis qu’elle est température-dépendante dans les NIH3T3, où la réorganisation de l’actine est aussi nécessaire. Toutefois, les niveaux de sulfatide, le récepteur de STb, sont semblables à la surface des deux lignées. Le sulfatide est internalisé à 37°C de façon similaire entre les deux types cellulaires. La rupture des lipid rafts, les microdomaines membranaires contenant le sulfatide, par la méthyl-βcyclodextrine ou la génistéine, n’affecte pas l’internalisation de STb dans les deux lignées. Notre étude indique que le mécanisme d’internalisation de STb est dépendant du type cellulaire. L’activité de la cellule hôte peut être requise ou non. Le récepteur de STb, le sulfatide, n’est pas directement impliqué dans ces mécanismes. L’internalisation activité cellulaire-dépendante suggère une endocytose, nécessitant la réorganisation de l’actine mais pas les lipid rafts. L’internalisation de STb est donc un processus complexe dépendant du type cellulaire, qu’il apparait plus relevant d’étudier dans des modèles cellulaires représentatifs des conditions in vivo.

Caractérisation de l’ubiquitin-fold modifier (UFM1) dans un modèle C. elegans

L’ubiquitin-fold modifier (UFM1) fait partie de la classe 1 de la famille de protéine ubiquitin-like (Ubl). UFM1 et Ub ont très peu d’homologie de séquence, mais partagent des similarités remarquables au niveau de leur structure tertiaire. Tout comme l’Ub et la majorité des autres Ubls, UFM1 se lie de façon covalente à ses substrats par l’intermédiaire d’une cascade enzymatique. Il est de plus en plus fréquemment rapporté que les protéines Ubls sont impliquées dans des maladies humaines. Le gène Ufm1 est surexprimé chez des souris de type MCP développant une ischémie myocardique et dans les îlots de Langerhans de patients atteints du diabète de type 2. UFM1 et ses enzymes spécifiques, UBA5, UFL1 et UFC1, sont conservés chez les métazoaires et les plantes suggérant un rôle important pour les organismes multicellulaires. Le Caenorhabditis elegans est le modèle animal le plus simple utilisé en biologie. Sa morphologie, ses phénotypes visibles et ses lignées cellulaires ont été décrits de façon détaillée. De plus, son cycle de vie court permet de rapidement observer les effets de certains gènes sur la longévité. Ce modèle nous permet de facilement manipuler l’expression du gène Ufm1 et de mieux connaître ses fonctions. En diminuant l’expression du gène ufm-1 chez le C.elegans, par la technique de l’ARN interférence par alimentation, nous n’avons observé aucun problème morphologique grave. Les vers ressemblaient aux vers sauvages et possédaient un nombre de progéniture normal. Cependant, les vers sauvage exposés à l’ARNi d’ufm-1 vivent significativement moins longtemps que les contrôles et ce, de façon indépendante de la voie de signalisation de l’insuline/IGF. Chez le C. elegans la longévité et la résistance au stress cellulaire sont intimement liées. Nous n’avons remarqué aucun effet d’ufm-1 sur le stress thermal, osmotique ou oxydatif, mais il est requis pour la protection contre le stress protéotoxique. Il est également nécessaire au maintien de l’intégrité neuronale au cours du vieillissement des animaux. L’ensemble de nos données nous renseigne sur les fonctions putatives du gène Ufm1.

Le rôle de la barrière hémato-encéphalique dans la pathogénèse de l'oedème chez des rats souffrant d'insuffisance hépatique chronique

L’œdème cérébral est une complication associée à l’encéphalopathie hépatique (EH) lors d’une insuffisance hépatique chronique (cirrhose du foie). Présentement, l’origine de sa pathogenèse, vasogénique (rupture de la barrière hémato-encéphalique (BHE)) ou cytotoxique (prise anormale d’ions), n’a pas encore été déterminée. Il a été démontré que le co-transporteur Na-K-Cl (NKCC1) du côté luminal des microvaisseaux sanguins cérébraux (CMV) joue un rôle dans le développement de l’œdème cérébral dans des modèles d’ischémie où la bumetanide, un inhibiteur de NKCC, atténue l’œdème cérébral. Deux modèles d’EH ont été utilisés pour cette étude i) la ligature de la voie biliaire (BDL) qui présente l’hyperammoniémie chronique, l’œdème cérébral et le stress oxydatif systémique ; ii) l’anastomose portocave (PCA) qui présente de l’hyperammoniémie chronique seulement. Les buts du projet étaient de: i) définir l’origine du développement de l’œdème chez les rats BDL en étudiant l’extravasation de macromolécules, les jonctions serrées et l’activation des métalloprotéinases matricielles de la BHE; ii) observer les effets de l’hyperammoniémie chronique indépendamment sur la BHE chez les rats PCA; iii) évaluer le rôle de l’hyperammoniémie et du stress oxydatif et iv) étudier le rôle du NKCC1 dans les CMV dans la pathogenèse de l’œdème cérébral. Les résultats du projet démontrent que l’œdème est d’origine cytotoxique chez les rats BDL et que l’intégrité de la BHE est conservée chez les rats PCA malgré l’hyperammoniémie. L’expression génique du NKCC1 est associée à l’œdème mais pas son expression protéique et sa phosphorylation. Enfin, l’étude démontre que l’hyperammoniémie et le stress oxydatif indépendant ne jouent pas un rôle dans la pathogenèse de l’œdème mais suggère qu’ils y aient un effet synergique.

Modulation de la néovascularisation post-ischémique en présence de facteurs de risque cardiovasculaire

L’athérosclérose est la principale cause d’infarctus du myocarde, de mort subite d’origine cardiaque, d’accidents vasculaires cérébraux et d’ischémie des membres inférieurs. Celle-ci cause près de la moitié des décès dans les pays industrialisés. Lorsque les obstructions artérielles athérosclérotiques sont tellement importantes que les techniques de revascularisation directe ne peuvent être effectuées avec succès, la sévérité de l’ischémie tissulaire résiduelle dépendra de l’habilité de l’organisme à développer spontanément de nouveaux vaisseaux sanguins (néovascularisation). La néovascularisation postnatale est le résultat de deux phénomènes : la formation de nouveaux vaisseaux à partir de la vasculature existante (angiogenèse) et la formation de vaisseaux à partir de cellules souches progénitrices (vasculogenèse). Notre laboratoire a démontré que plusieurs facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (tabagisme, vieillissement, hypercholestérolémie) diminuaient également la réponse angiogénique suite à une ischémie. Cependant, les mécanismes précis impliqués dans cette physiopathologie sont encore inconnus. Un point commun à tous ces facteurs de risque cardiovasculaire est l’augmentation du stress oxydant. Ainsi, le présent ouvrage visait à élucider l’influence de différents facteurs de risque cardiovasculaire et du stress oxydant sur la néovascularisation. Nos résultats démontrent que l’exposition à la fumée de cigarette et le vieillissement sont associés à une diminution de la néovascularisation en réponse à l’ischémie, et que ceci est au moins en partie causé par une augmentation du stress oxydant. De plus, nous démontrons que les acides gras dérivés de la diète peuvent affecter la réponse à l’ischémie tissulaire. La première étude du projet de recherche visait à évaluer l’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur la néovascularisation post-ischémique, et l’effet d’une thérapie antioxydante. L’exposition à la fumée de cigarette a été associée à une réduction significative de la récupération du flot sanguin et de la densité des vaisseaux dans les muscles ischémiques. Cependant, une récupération complète de la néovascularisation a été démontrée chez les souris exposées à la fumée de cigarette et traitées au probucol ou aux vitamines antioxydantes. Nous avons démontré qu’une thérapie antioxydante administrée aux souris exposées à la fumée de cigarette était associée à une réduction significative des niveaux de stress oxydant dans le plasma et dans les muscles ischémiques. De plus, les cellules endothéliales progénitrices (EPCs) exposées à de l’extrait de fumée de cigarette in vitro présentent une diminution significative de leur activité angiogénique (migration, adhésion et incorporation dans les tissus ischémiques) qui a été complètement récupérée par le probucol et les vitamines antioxydantes. La deuxième étude avait pour but d’investiguer le rôle potentiel de la NADPH oxydase (Nox2) pour la modulation de la néovascularisation post-ischémique dans le contexte du vieillissement. Nous avons trouvé que l’expression de la Nox2 est augmentée par le vieillissement dans les muscles ischémiques des souris contrôles. Ceci est associé à une réduction significative de la récupération du flot sanguin après l’ischémie chez les vieilles souris contrôles comparées aux jeunes. Nous avons aussi démontré que la densité des capillaires et des artérioles est significativement réduite dans les muscles ischémiques des animaux vieillissants alors que les niveaux de stress oxydant sont augmentés. La déficience en Nox2 réduit les niveaux de stress oxydant dans les tissus ischémiques et améliore la récupération du flot sanguin et la densité vasculaire chez les animaux vieillissants. Nous avons aussi démontré que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et adhésion à des cellules endothéliales matures) est significativement diminuée chez les souris vieillissantes comparée aux jeunes. Cependant, la déficience en Nox2 est associée à une récupération de l’activité fonctionnelle des EPCs chez les animaux vieillissants. Nous avons également démontré une augmentation pathologique du stress oxydant dans les EPCs isolées d’animaux vieillissants. Cette augmentation de stress oxydant dans les EPCs n’est pas présente chez les animaux déficients en Nox2. La troisième étude du projet de recherche a investigué l’effet des acides gras dérivés de la diète sur la néovascularisation postnatale. Pour ce faire, les souris ont reçu une diète comprenant 20% d’huile de maïs (riche en oméga-6) ou 20% d’huile de poisson (riche en oméga-3). Nos résultats démontrent qu’une diète riche en oméga-3 améliore la néovascularisation post-ischémique au niveau macro-vasculaire, micro-vasculaire et clinique comparée à une diète riche en oméga-6. Cette augmentation de la néovascularisation postnatale est associée à une réduction du ratio cholestérol total/cholestérol HDL dans le sérum et à une amélioration de la voie VEGF/NO dans les tissus ischémiques. De plus, une diète riche en acides gras oméga-3 est associée à une augmentation du nombre d’EPCs au niveau central (moelle osseuse) et périphérique (rate). Nous démontrons aussi que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et incorporation dans des tubules de cellules endothéliales matures) est améliorée et que le niveau de stress oxydant dans les EPCs est réduit par la diète riche en oméga-3. En conclusion, nos études ont permis de déterminer l’impact de différents facteurs de risque cardiovasculaire (tabagisme et vieillissement) et des acides gras dérivés de la diète (oméga-3) sur la néovascularisation post-ischémique. Nous avons aussi identifié plusieurs mécanismes qui sont impliqués dans cette physiopathologie. Globalement, nos études devraient contribuer à mieux comprendre l’effet du tabagisme, du vieillissement, des oméga-3, et du stress oxydant sur l’évolution des maladies vasculaires ischémiques.

Régulation des hémicanaux de connexine 43 : implication dans la cardioprotection contre les lésions ischémiques

La connexine 43 (Cx43) est l’unité protéique de base dans la formation des canaux des jonctions gap (JG) responsables des échanges intercellulaires. Toutefois, elle forme aussi des canaux non-jonctionnels à large conductance, nommés hémicanaux (Hc), qui fournissent un accès entre l’intérieure des cellules et le milieu extracellulaire. Bien qu’ils soient beaucoup moins étudiés que les JG, on estime que les Hc restent normalement à l’état fermé, et ce, grâce à la phosphorylation des connexines qui les forment. Suite à un stress ischémique, les Cx43 se déphosphorylent et entraînent ainsi l’ouverture des Hc de Cx43 (HcCx43), un effet qui compromet la survie des cellules. La protéine kinase C (PKC) est l’enzyme de phosphorylation qui possède le plus grand nombre de sites de phosphorylation sur la Cx43 en comparaison avec les autres kinases. Ses fonctions dépendent de la mise en jeu d’un répertoire d’au moins 12 isoformes distinctes. Dans les cardiomyocytes, les isoformes de PKC participent au développement des réponses adaptées ou mésadaptées au stress ischémique. Malgré que la régulation des canaux de Cx43 par la PKC lors d’une ischémie soit bien documentée, il n’existe pas à l’heure actuelle de connaissances sur les effets fonctionnels spécifiques qu’exercent des différentes isoformes de PKC sur les HcCx43, ni sur la valeur thérapeutique de la modulation de ses derniers. Dans ce contexte, nous avons proposé que les HcCx43 sont régulés sélectivement et différentiellement par les différentes isoformes de PKC et que l’inhibition spécifique de ces hémicanaux peut protéger le coeur lors d’un événement ischémique. Le présent travail comporte trois études qui ont été entreprises spécialement dans le but de valider ces hypothèses. Dans la première étude, nous avons profité de l’expertise du laboratoire du Dr Baroudi dans la dissection des isoformes de PKC pour étudier le rôle fonctionnel de chacune d’elles dans la régulation des HcCx43 en utilisant une gamme unique de peptides synthétiques inhibiteurs et activateurs spécifiques des isoformes de PKC, en combinaison avec la technique du patch-clamp. Nous avons démontré, entre autre, que les HcCx43 sont particulièrement inhibés par l’isoforme PKC epsilon, connue pour son effet cardioprotecteur contre les dommages ischémiques lors d’un préconditionnement ischémique. Dans la deuxième étude, nous avons caractérisé l’effet d’un peptide synthétique mimétique structural de la Cx43 sur la fonction des HcCx43. En plus d’avoir élucidé ces effets sur les propriétés fonctionnelles du canal, nous avons démontré d’une manière directe et indéniable que le peptide Gap26 inhibe et spécifiquement les HcCx43 et que son administration in vitro (cardiomyocytes isolés) et ex vivo (coeur intact) confère à ces modèles expérimentaux une résistance importante contre le stress ischémique. Dans la troisième étude, nous avons investigué pour la première fois in vivo le potentiel de deux peptides uniques mimétiques structuraux de la Cx43, Gap26 et Gap27, dans la cardioprotection contre les lésions ischémiques lorsqu’ils sont administrés à basse dose sous forme d’un bolus intraveineux unique. Nous avons démontré que l’injection de ces peptides avant ou après la survenue de l’ischémie réduit significativement la taille de l’infarctus qui en résulte.En conclusion, l’ensemble de ces résultats révèlent le rôle bénéfique de l’inhibition des HcCx43 lors d’une ischémie et dévoilent un potentiel thérapeutique prometteux des mimétiques structuraux de Cx43 dans la prévention et le traitement de l’infarctus du myocarde.