Development of strategies for vascular damage repair in Pulmonary Arterial Hypertension

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive and rare disease with so far unclear pathogenesis, limited treatment options and poor prognosis. Unbalance of proliferation and migration in pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMCs) is an important hallmark of PAH. In this research Sodium butyrate (BU) has been evaluated in vitro and in vivo models of PAH. This histone deacetylase inhibitor (HDACi) counteracted platelet-derived growth factor (PDGF)-induced ki67 expression in PASMCs, and arrested cell cycle mainly at G0/G1 phases. Furthermore, BU reduced the transcription of PDGFRbeta, and that of Ednra and Ednrb, two major receptors in PAH progression. Wound healing and pulmonary artery ring assays indicated that BU inhibited PDGF-induced PASMC migration. BU strongly inhibited PDGF-induced Akt phosphorylation, an effect reversed by the phosphatase inhibitor calyculinA. In vivo, BU showed efficacy in monocrotaline-induced PAH in rats. Indeed, the HDACi reduced both thickness of distal pulmonary arteries and right ventricular hypertrophy. Besides these studies, Serial Analysis of Gene Expression (SAGE) has be used to obtain complete transcriptional profiles of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) isolated from PAH and Healthy subjects. SAGE allows quantitative analysis of thousands transcripts, relying on the principle that a short oligonucleotide (tag) can uniquely identify mRNA transcripts. Tag frequency reflects transcript abundance. We enrolled patients naïve for a specific PAH therapy (4 IPAH non-responder, 3 IPAH responder, 6 HeritablePAH), and 8 healthy subjects. Comparative analysis revealed that significant differential expression was only restricted to a hundred of down- or up-regulated genes. Interestingly, these genes can be clustered into functional networks, sharing a number of crucial features in cellular homeostasis and signaling. SAGE can provide affordable analysis of genes amenable for molecular dissection of PAH using PBMCs as a sentinel, surrogate tissue. Altogether, these findings may disclose novel perspectives in the use of HDACi in PAH and potential biomarkers.

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

Einfluss der AMPK-Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und vaskuläre Inflammation

Die AMPK ist ein ubiquitär exprimiertes, heterotrimeres Enzym, das bei Energiemangel das Überleben der Zelle sichert. Um diese Funktion ausüben zu können fungiert die AMPK als sogenannter „Energie-Sensor“, der durch steigende AMP Mengen aktiviert wird. In diesem Zustand werden ATP verbrauchende Reaktionen inhibiert und gleichzeitig ATP generierende Vorgänge induziert. Im vaskulären System konnte gezeigt werden, dass die endotheliale NOSynthase durch die AMPK aktiviert, die Angiogenese stimuliert, die Endothelzellapoptose und das Wachstum von Gefäßmuskelzellen inhibiert wird. All diese Prozesse sind fundamental in der Entwicklung von kardiovaskulären Krankheiten, was auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hindeutet. In der vorliegenden Arbeit sollten die Effekte der in vivo Modulation der AMPK Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und Inflammation untersucht werden. Dazu wurden zwei unterschiedliche Mausmodelle genutzt: Einerseits wurde die AMPK Aktivität durch den pharmakologischen AMPK-Aktivator AICAR stimuliert und andererseits die vaskulär vorherrschende AMPK-Isoform durch knock out ausgeschaltet. Zur Induktion von oxidativem Stress wurde ein bereits charakterisiertes Angiotensin II-Modell angewandt. Zur Untersuchung gehörten neben den Superoxid-Messungen auch die Bestimmung der Stickstoffmonoxid-Mengen in Serum und Aortengewebe, die Relaxationsmessungen in isometrischen Tonusstudien sowie HPLC-basierte Assays. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Aktivierung der AMPK mittels AICAR die Angiotensin II induzierte Endotheldysfunktion, der oxidative Stress und auch die vaskuläre Inflammation verbessert werden konnte. Weiterhin zeigte sich dass der knock out der vaskulären Isoform (α1) im Angiotensin II Modell eine signifikant verstärkte Endotheldysfunktion, oxidativen Stress und Inflammation nach sich zog. Anhand der erhobenen Daten konnte die NADPH-Oxidase als Hauptquelle des Angiotensin II induzierten oxidativen Stresses identifiziert werden, wobei sich diese Quelle als AMPK sensitiv erwies. Durch die Aktivierung konnte die Aktivität der NADPH-Oxidase verringert und durch die α1AMPK Defizienz signifikant erhöht werden. Auch die mitochondriale Superoxidproduktion konnte durch die Modulation der AMPK Aktivität beeinflusst werden. Die vaskuläre Inflammation, die anhand der Surrogaten VCAM-1, COX-2 und iNOS untersucht wurde, konnte durch Aktivierung der AMPK verringert werden, der knock out der α1AMPK führte so einer sehr starken Expressionssteigerung der induzierbaren NO-Synthase, was in einem starken Anstieg der NO-Produktion und somit der Peroxynitritbildung resultierte.Die dargestellten Daten deuten stark auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hin und sollte als therapeutisches Ziel, nicht nur in Bezug auf diabetische Patienten, in Betracht gezogen werden.

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.

Effects of glucocorticoids on vascular NADPH oxidases and endothelial NO synthase

Glukokortikoide (GCs) stellen wichtige Hormone in der Regulation der metabolischen Homöostase dar. Synthetische GCs, wie Dexamethasone (DEX), spielen eine essentielle Rolle in der Behandlung inflammatorischer Krankheiten. Jedoch sind unter einer Dexamethason-Therapie zahlreiche Nebenwirkungen bekannt, so z.B. auch die Entwicklung einer Hypertonie, in deren Pathogenese oxidativer Stress eine entscheidende Rolle spielt. Obwohl sich in den vergangenen Jahren zahlreiche Studien zum Ziel setzten die GC-induzierte Hypertonie (GC-HT) aufzuklären, sind die genauen Mechanismen bis heute unklar. Eine erhöhte Expression von NADPH Oxidasen (Nox) und eine Entkopplung der endothelialen NO Synthase (eNOS), die Hauptquellen reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) im vaskulären System, tragen maßgeblich zur Pathogenese kardiovaskulärer Erkrankungen bei. Daher ist eine Beteiligung dieser Enzyme in GC-induziertem oxidativen Stress sehr wahrscheinlich. Folglich wurde die Hypothese aufgestellt, dass NADPH Oxidasen und eine entkoppelte eNOS die vielversprechendsten unter den zahlreichen involvierten pro- und anti-oxidativen Enzymen sind. Mit Fokus auf die oben genannten Systeme wurde in der vorliegenden Studie der Effekt von DEX mit Hilfe von in vivo (WKY Ratten) ebenso wie in vitro Experimenten (A7r5 und EA.hy 926 Zellen) untersucht. Dabei zeigte sich, dass Nox1, Nox4 und p22phox durch DEX unterschiedlich reguliert wurden. Nox1 wurde hoch-, Nox4 hingegen herunterreguliert, während p22phox unverändert blieb. Die Modufikation schien hierbei auf transkriptioneller und post-transkriptioneller Ebene stattzufinden. Durch die gegensätzliche Regulation von Nox1 und Nox4 bleibt die Nettowirkung der verschiedenen Nox Isoformen unklar. Immer mehr Studien bringen vaskulären oxidativen Stress mit der Pathogenese einer GC-HT in Zusammenhang, welche letztendlich zu einer verminderten Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid (NO) führt. Durch die eNOS produziertes NO stellt einen essentiellen Schutzfaktor der Blutgefäße dar. Eine verminderte NO-Bioverfügbarkeit könnte die Folge einer eNOS-Entkopplung darstellen, ausgelöst durch oxidativen Stress. Da die Verfügbarkeit von Tetrahydrobiopterin (BH4) entscheident ist für die Aktivität und enzymatische Kopplung der eNOS, beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit GC-induzierten Veränderungen in der BH4-Versorgung. Die Behandlung von EA.hy 926 Zellen mit DEX führte zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Herunterregulation von eNOS auf mRNA- und Proteinebene. Gleichzeitig wurde die Phosphorylierung an Serine1177 vermindert. Als maßgeblicher “Kopplungs-Schalter” kann BH4 endogen über zwei verschiedene Signalwege synthetisiert werden, welche durch die Enzyme GCH1 und DHFR reguliert werden. DEX führte zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Herunterregulation von BH4, BH2 und Biopterin, wobei ebenso das BH4 / BH2 -Verhältnis vermindert wurde. Beide Enzyme, GCH1 genauso wie DHFR, wurden auf mRNA- und Proteinebene herunterreguliert, was auf einen Effekt von GCs auf beide rnBH4-produzierenden Signalwege schließen lässt. Nach Behandlung mit DEX wurde die Produktion von NO in Endothelzellen maßgeblich vermindert. In ROS-Messungen zeigte sich eine Tendenz hin zu einer eNOS-Entkopplung, jedoch war es mit unserem experimentellen Aufbau nicht möglich, diese endgültig zu beweisen.rnZusammenfassend lässt sich sagen, dass die Behandlung mit GCs zu Veränderungen in beiden untersuchten Systemen, den NADPH Oxidasen ebenso wie dem eNOS-NO System, führte. DEX erhöhte die Expression von Nox1 in glatten Muskelzellen und reduzierte die Nox4-Expression in Endothelzellen. Gleichzeitig verminderte DEX die Verfügbarkeit von BH4 und inhibierte die Phosphorylierung / Aktivität von eNOS. Mithilfe weiterer Studien muss die endgültige Beteiligung von NADPH Oxidasen und einer eNOS-Entkopplung an oxidativem Stress in GC-HT abschließend aufgeklärt werden.rn

Estrogen receptor- but not - or GPER inhibits high glucose-induced human VSMC proliferation: potential role of ROS and ERK

The decreased incidence of cardiovascular disease in premenopausal women has been attributed, at least partially, to protective effects of estrogens. However, premenopausal women with diabetes mellitus are no longer selectively protected. High-glucose (HG) conditions have previously been shown to abolish the antimitogenic effects of 17β-estradiol (E(2)) in vascular smooth muscle cells (VSMCs).

The Emerging Role of TLR and Innate Immunity in Cardiovascular Disease

Cardiovascular disease is a complex disorder involving multiple pathophysiological processes, several of which involve activation of toll-like receptors (TLRs) of the innate immune system. As sentinels of innate immunity TLRs are nonclonally germline-encoded molecular pattern recognition receptors that recognize exogenous as well as tissue-derived molecular dangers signals promoting inflammation. In addition to their expression in immune cells, TLRs are found in other tissues and cell types including cardiomyocytes, endothelial and vascular smooth muscle cells. TLRs are differentially regulated in various cell types by several cardiovascular risk factors such as hypercholesterolemia, hyperlipidemia, and hyperglycemia and may represent a key mechanism linking chronic inflammation, cardiovascular disease progression, and activation of the immune system. Modulation of TLR signaling by specific TLR agonists or antagonists, alone or in combination, may be a useful therapeutic approach to treat various cardiovascular inflammatory conditions such as atherosclerosis, peripheral arterial disease, secondary microvascular complications of diabetes, autoimmune disease, and ischemia reperfusion injury. In this paper we discuss recent developments and current evidence for the role of TLR in cardiovascular disease as well as the therapeutic potential of various compounds on inhibition of TLR-mediated inflammatory responses.

TRPM4 channels in the cardiovascular system: physiology, pathophysiology, and pharmacology

The transient receptor potential channel (TRP) family comprises at least 28 genes in the human genome. These channels are widely expressed in many different tissues, including those of the cardiovascular system. The transient receptor potential channel melastatin 4 (TRPM4) is a Ca(2+)-activated non-specific cationic channel, which is impermeable to Ca(2+). TRPM4 is expressed in many cells of the cardiovascular system, such as cardiac cells of the conduction pathway and arterial and venous smooth muscle cells. This review article summarizes the recently described roles of TRPM4 in normal physiology and in various disease states. Genetic variants in the human gene TRPM4 have been linked to several cardiac conduction disorders. TRPM4 has also been proposed to play a crucial role in secondary hemorrhage following spinal cord injuries. Spontaneously hypertensive rats with cardiac hypertrophy were shown to over-express the cardiac TRPM4 channel. Recent studies suggest that TRPM4 plays an important role in cardiovascular physiology and disease, even if most of the molecular and cellular mechanisms have yet to be elucidated. We conclude this review article with a brief overview of the compounds that have been shown to either inhibit or activate TRPM4 under experimental conditions. Based on recent findings, the TRPM4 channel can be proposed as a future target for the pharmacological treatment of cardiovascular disorders, such as hypertension and cardiac arrhythmias.

Vitamin E inhibits CD36 scavenger receptor expression in hypercholesterolemic rabbits

A numerous studies suggest that Vitamin E has a preventive role in atherosclerosis, although the mechanism of action still remains unclear. CD36, a member of the scavenger receptor family is centrally involved in the uptake of oxidized low density proteins (oxLDLs) from bloodstream. During the atherosclerotic process, the lipid cargo of oxLDL accumulates in macrophages and smooth muscle cells, inducing their pathological conversion to foam cells. In the present study, we investigate the role of Vitamin E on CD36 expression in an in vivo model. Atherosclerosis was induced by a 2% cholesterol containing Vitamin E poor diet. Three groups of six rabbits each were studied. The first group (control) was fed on Vitamin E poor diet. The second group was fed with Vitamin E poor diet containing 2% cholesterol and the rabbits in the third group were fed with Vitamin E poor diet containing 2% cholesterol and received injections of 50 mg/kg of Vitamin E i.m. After 4 weeks, aortas were removed and analysed by light microscopy for atherosclerotic lesions. Aortic samples were analysed for CD36 mRNA expression. The aortas of cholesterol-fed rabbits showed typical atherosclerotic lesions, detected by macroscopic and microscopic examination, and exhibited an increase in CD36 mRNA expression. Vitamin E fully prevented cholesterol induced atherosclerotic lesions and the induction of CD36 mRNA expression. The effects observed at the level of CD36 scavenger receptor expression in vivo suggest an involvement of reduced foam cell formation in the protective effect of Vitamin E against atherosclerosis.

Endothelium-specific replacement of the connexin43 coding region by a lacZ reporter gene

The murine gap junction protein connexin43 (Cx43) is expressed in blood vessels, with vastly different contribution by endothelial and smooth muscle cells. We have used the Cre recombinase under control of TIE2 transcriptional elements to inactivate a floxed Cx43 gene specifically in endothelial cells. Cre-mediated deletion led to replacement of the Cx43 coding region by a lacZ reporter gene. This allowed us to monitor the extent of deletion and to visualize the endothelial expression pattern of Cx43. We found widespread endothelial expression of the Cx43 gene during embryonic development, which became restricted largely to capillaries and small vessels in all adult organs examined. Mice lacking Cx43 in endothelium did not exhibit altered blood pressure, in contrast to mice deficient in Cx40. Our results show that lacZ activation after deletion of the target gene allows us to determine the extent of cell type-specific deletion after phenotypical investigation of the same animal.

[Calcium and blood pressure]

The regulation of blood pressure is complex with several organs being involved. Intracellular calcium plays a crucial role in the regulation of cardiovascular functions: An increased influx of calcium into the vascular smooth muscle cells leads to an augmental muscular tone and therefore to an increased vascular resistance and rise in blood pressure. Parathormone plays a permissive role since it regulates the calcium-influx into the cells and thus increases the vasoconstrictive effect. There is a positive correlation between parathormone and blood pressure, present in primary as well as secondary hyperparathyroidism. Moreover, patients with essential hypertension have high parathormone levels already before hypertension is diagnosed. A calcium-rich diet (> 1000 mg calcium daily) slightly decreases blood pressure. This positive effect is due to parathormone suppression with a subsequently decreased calcium content in the vascular smooth muscle cells. A calcium-rich diet inhibits lipogenesis in the fat tissue; thus additionally improving the cardiovascular risk profile.

Angiotensinergic neurons in sympathetic coeliac ganglia innervating rat and human mesenteric resistance blood vessels

In contrast to the current belief that angiotensin II (Ang II) interacts with the sympathetic nervous system only as a circulating hormone, we document here the existence of endogenous Ang II in the neurons of rat and human sympathetic coeliac ganglia and their angiotensinergic innervation with mesenteric resistance blood vessels. Angiotensinogen - and angiotensin converting enzyme-mRNA were detected by using quantitative real time polymerase chain reaction in total RNA extracts of rat coeliac ganglia, while renin mRNA was untraceable. Cathepsin D, a protease responsible for cleavage beneath other substrates also angiotensinogen to angiotensin I, was successfully detected in rat coeliac ganglia indicating the possibility of existence of alternative pathways. Angiotensinogen mRNA was also detected by in situ hybridization in the cytoplasm of neurons of rat coeliac ganglia. Immunoreactivity for Ang II was demonstrated in rat and human coeliac ganglia as well as with mesenteric resistance blood vessels. By using confocal laser scanning microscopy we were able to demonstrate the presence of angiotensinergic synapses en passant along side of vascular smooth muscle cells. Our findings indicate that Ang II is synthesized inside the neurons of sympathetic coeliac ganglia and may act as an endogenous neurotransmitter locally with the mesenteric resistance blood vessels.

Cadherin-11 up-regulation in overactive bladder suburothelial myofibroblasts

PURPOSE: We investigated whether the adherens junction proteins cadherin-11 and beta-catenin can be immunohistochemically visualized in the human bladder using commercially available antibodies and, if so, whether there are differences between patients with overactive bladder and refractory detrusor overactivity, and controls without lower urinary tract symptoms. MATERIALS AND METHODS: In a prospective, nonrandomized single center study 32 patients with overactive bladder and refractory detrusor overactivity, and 8 controls without lower urinary tract symptoms underwent cystoscopic bladder biopsy. Quantitative immunohistochemistry was performed. The primary outcome was cadherin-11 and beta-catenin expression in the human bladder using commercially available antibodies. The secondary outcome was differences in cadherin-11 and beta-catenin in patients with overactive bladder and refractory detrusor overactivity, and controls. RESULTS: Double labeling experiments showed co-localization of cadherin-11 and connexin 43 in the suburothelium. There was also strong co-localization of cadherin-11 and beta-catenin in the suburothelium and detrusor. Significant 2-fold up-regulation of cadherin-11 was found in the suburothelium of patients with overactive bladder compared with that in controls (p = 0.018), whereas beta-catenin was similar in the groups (p = 0.6). In the detrusor cadherin-11 and beta-catenin expression was comparable in patients with overactive bladder and controls (each p = 0.5). No difference was observed in cadherin-11 and beta-catenin in patients with overactive bladder with idiopathic vs neurogenic detrusor overactivity in the suburothelium and the detrusor (p >0.3 and >0.2, respectively). CONCLUSIONS: Using commercially available antibodies cadherin-11 and beta-catenin expression in human bladder suburothelial myofibroblasts and detrusor smooth muscle cells was noted. Cadherin-11 up-regulation in suburothelial myofibroblasts in patients with overactive bladder may be significant in overactive bladder pathogenesis.

Distinct roles of estrogen receptors alpha and beta mediating acute vasodilation of epicardial coronary arteries.

This study investigated the contribution of estrogen receptors (ERs) alpha and beta for epicardial coronary artery function, vascular NO bioactivity, and superoxide (O(2)(-)) formation. Porcine coronary rings were suspended in organ chambers and precontracted with prostaglandin F(2alpha) to determine direct effects of the selective ER agonists 4,4',4''-(4-propyl-[(1)H]pyrazole-1,3,5-triyl)tris-phenol (PPT) or 2,3-bis(4-hydroxyphenyl)-propionitrile (DPN) or the nonselective ER agonist 17beta-estradiol. Indirect effects on contractility to U46619 and relaxation to bradykinin were assessed and effects on NO, nitrite, and O(2)(-) formation were measured in cultured cells. Within 5 minutes, selective ERalpha activation by PPT, but not 17beta-estradiol or the ERbeta agonist DPN, caused rapid, NO-dependent, and endothelium-dependent relaxation (49+/-5%; P<0.001 versus ethanol). PPT also caused sustained endothelium- and NO-independent vasodilation similar to 17beta-estradiol after 60 minutes (72+/-3%; P<0.001 versus ethanol). DPN induced endothelium-dependent NO-independent relaxation via endothelium-dependent hyperpolarization (40+/-4%; P<0.01 versus ethanol). 17beta-Estradiol and PPT, but not DPN, attenuated the responses to U46619 and bradykinin. All of the ER agonists increased NO and nitrite formation in vascular endothelial but not smooth muscle cells and attenuated vascular smooth muscle cell O(2)(-) formation (P<0.001). ERalpha activation had the most potent effects on both nitrite formation and inhibiting O(2)(-) (P<0.05). These data demonstrate novel and differential mechanisms by which ERalpha and ERbeta activation control coronary artery vasoreactivity in males and females and regulate vascular NO and O(2)(-) formation. The findings indicate that coronary vascular effects of sex hormones differ with regard to affinity to ERalpha and ERbeta, which will contribute to beneficial and adverse effects of hormone replacement therapy.