Infliximab prevents increased systolic blood pressure and upregulates the AKT/eNOS pathway in the aorta of spontaneously hypertensive rats

High systolic blood pressure caused by endothelial dysfunction is a comorbidity of metabolic syndrome that is mediated by local inflammatory signals. Insulin-induced vasorelaxation due to endothelial nitric oxide synthase (eNOS) activation is highly dependent on the activation of the upstream insulin-stimulated serine/threonine kinase (AKT) and is severely impaired in obese, hypertensive rodents and humans. Neutralisation of circulating tumor necrosis factor-α (TNFα) with infliximab improves glucose homeostasis, but the consequences of this pharmacological strategy on systolic blood pressure and eNOS activation are unknown. To address this issue, we assessed the temporal changes in the systolic pressure of spontaneously hypertensive rats (SHR) treated with infliximab. We also assessed the activation of critical proteins that mediate insulin activity and TNFα-mediated insulin resistance in the aorta and cardiac left ventricle. Our data demonstrate that infliximab prevents the upregulation of both systolic pressure and left ventricle hypertrophy in SHR. These effects paralleled an increase in AKT/eNOS phosphorylation and a reduction in the phosphorylation of inhibitor of nuclear factor-κB (Iκβ) and c-Jun N-terminal kinase (JNK) in the aorta. Overall, our study revealed the cardiovascular benefits of infliximab in SHR. In addition, the present findings further suggested that the reduction of systolic pressure and left ventricle hypertrophy by infliximab are secondary effects to the reduction of endothelial inflammation and the recovery of AKT/eNOS pathway activation.

Die eNOS als ein therapeutisches Zielmolekül kardiovaskulärer Erkrankungen

Die endotheliale NO-Synthase (eNOS) erfüllt – solange sie funktionell ist – vasoprotektive und anti-atherosklerotische Funktionen im kardiovaskulären System. So stellt die eNOS ein therapeutisches Zielmolekül kardiovaskulärer Erkrankungen dar. Unter pathophysiologischen Bedingungen wurden Hinweise auf eine „eNOS-Entkopplung“, d.h. die NOS-katalysierte Produktion von reaktiven Sauerstoff-Spezies, gefunden. Wir haben in den letzten Jahren Substanzen identifiziert, die die eNOS-Expression steigern, aber auch gleichzeitig die eNOS-Entkopplung revertieren können. Midostaurin z.B. korrigierte einerseits die eNOS-Entkopplung durch Unterdrückung der Expression der vaskulären NADPH-Oxidasen und erhöhte andererseits die eNOS-Expression im Gefäß-Endothel. Kombination dieser beiden Wirkungen führte zur Relaxation der Widerstandsgefäße in atherosklerotischen Mäusen und zur Blutdrucksenkung in spontan-hypertensiven Ratten. So scheint es eine praktikable Strategie für kardiovaskuläre Erkrankungen zu sein, die eNOS-Expression zu steigern und gleichzeitig die eNOS-Entkopplung zu verhindern bzw. eine bereits bestehende eNOS-Entkopplung zu revertieren.

Engine 5, July 1911 (see neg 278b in box 2): crew left to right: Enos DeYoung, engineer; Niel McClein, conductor; Neil B. McLean, brakeman; Ike Shaefer, fireman; George Albertson, brakeman

from left: 1 - Wm. Tate, conductor, on pilot [others unidentified]

Vascular endothelial growth factor-induced endothelial cell proliferation is regulated by interaction between VEGFR-2, SH-PTP1 and eNOS

VEGF receptor-2 plays a critical role in endothelial cell proliferation during angiogenesis. However, regulation of receptor activity remains incompletely explained. Here, we demonstrate that VEGF stimulates microvascular endothelial cell proliferation in a dose-dependent manner with VEGF-induced proliferation being greatest at 5 and 100 ng/ml and significantly reduced at intermediate concentrations (>50% at 20 ng/ml). Neutralization studies confirmed that signaling occurs via VEGFR-2. In a similar fashion, ERK/MAPK is strongly activated in response to VEGF stimulation as demonstrated by its phosphorylation, but with a decrease in phosphoryation at 20 ng/ml VEGF. Immunoblotting analysis revealed that VEGF did not cause a dose-dependent change in expression of VEGFR-2 but instead resulted in reduced phosphorylation of VEGFR-2 when cells were exposed to 10 and 20 ng/ml of VEGF. VEGFR-2 dephosphorylation was associated with an increase in the protein tyrosine phosphatase, SH-PTP1, and endothelial nitric oxide synthase (eNOS). Immunoprecipitation and selective immunoblotting confirmed the association between VEGFR-2 dephosphorylation and the upregulation of SH-PTP1 and eNOS. Transfection of endothelial cells with antisense oligonucleotide against VEGFR-2 completely abolished VEGF-induced proliferation, whereas anti SH-PTP1 dramatically increased VEGF-induced proliferation by 1 and 5-fold at 10 and 200 ng/ml VEGF, respectively. Suppression of eNOS expression only abolished endothelial cell proliferation at VEGF concentrations above 20 ng/ml. Taken together, these results indicate that activation of VEGFR-2 by VEGF enhances SH-PTP1 activity and eNOS expression, which in turn lead to two diverse events: one is that SH-PTP1 dephosphorylates VEGFR-2 and ERK/MAPK, which weaken VEGF mitogenic activity, and the other is that eNOS increases nitric oxide production which in turn lowers SH-PTP1 activity via S-nitrosylation.

Régulation intracellulaire du VEGFR-2 menant à l'activation d'eNOS dans les cellules endothéliales

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des événements moléculaires impliqués dans l'activation de la synthéase endothéliale du monoxyde d'azote (eNOS) par le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Régulation intracellulaire du VEGFR-2 menant à l'activation d'eNOS dans les cellules endothéliales

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des événements moléculaires impliqués dans l'activation de la synthéase endothéliale du monoxyde d'azote (eNOS) par le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The regulatory role of eNOS-derived nitric oxide on transcription in endothelial cells: Impact of S-nitrosylation on β-catenin signaling

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale.

Vitamins Reverse Endothelial Dysfunction Through Regulation of eNOS and NAD(P)H Oxidase Activities

Antioxidant vitamins C and E have protective properties in genetic hypertension associated with enhanced oxidative stress. This study investigated whether vitamins C and/or E modulate vascular function by regulating enzymatic activities of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and NAD(P)H oxidase using thoracic aortas of 20- to 22-week-old male spontaneously hypertensive rats (SHR) and their matched normotensive counterparts, Wistar-Kyoto rats (WKY). SHR aortas had impaired relaxant responses to acetylcholine but not to sodium nitroprusside, despite an 2-fold increase in eNOS activity and NO release. The levels of superoxide anion (O2 ), a potent NO scavenger, and NAD(P)H oxidase activity were also 2-fold higher in SHR aortas. Mechanical but not pharmacological inactivation of endothelium (by rubbing and 100 mol/L L-NAME, respectively) significantly abrogated O2 in both strains. Treatments of SHR aortas with NAD(P)H oxidase inhibitors, namely diphenyleneiodinium and apocynin, significantly diminished O2 production. The incubation of SHR aortas with different concentrations of vitamin C (10 to 100 mol/L) and specifically with high concentrations of vitamin E (100 mol/L) improved endothelial function, reduced superoxide production as well as NAD(P)H oxidase activity, and increased eNOS activity and NO generation in SHR aortas to the levels observed in vitamin C- and E-treated WKY aortas. Our results reveal endothelial NAD(P)H oxidase as the major source of vascular O2 in SHR and also show that vitamins C and E are critical in normalizing genetic endothelial dysfunction through regulation of eNOS and NAD(P)H oxidase activities.

The regulatory role of eNOS-derived nitric oxide on transcription in endothelial cells: Impact of S-nitrosylation on β-catenin signaling

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale.

Avaliação do risco climático e da influência de ENOS em epidemias de ferrugem asiática da soja no Rio Grande do Sul.

A ferrugem asiática é uma importante doença na cultura da soja. Os padrões espaciais e temporais de ocorrência e de severidade das epidemias nas diferentes safras são variáveis em função das condições climáticas prevalentes, principalmente da precipitação. As variabilidades interanual e espacial do risco climático de epidemias de ferrugem asiática no Estado do Rio Grande do Sul foram avaliadas com um modelo de predição da severidade máxima da doença com base na precipitação. Foram utilizadas séries históricas de 25 anos de precipitação diária no período crítico para o desenvolvimento da doença (janeiro a março) em 24 localidades na região produtora do Estado. Estatística descritiva e funções probabilidade de excedência (FPE) foram usadas para avaliar a variação temporal e espacial do risco nessas localidades. O impacto das fases quente e fria do fenômeno climático El Niño - Oscilação Sul (ENOS) no período de outubro a dezembro (OND) foi avaliado em quatro localidades com séries de dados de 50 anos, também usando FPE. Os resultados mostraram um risco de 50% para epidemias de até 37% de severidade máxima na média das localidades, enquanto que o risco de epidemias com severidade acima de 60% variou de 0 a 20% nas localidades, sendo mais alto na região Norte do Estado. Na ocorrência de uma fase quente do ENOS no período OND o risco de exceder a mediana aumenta em torno de 20% nas quatro localidades avaliadas, sendo mais pronunciado em algumas localidades.

Avaliação probabilística do risco de giberela do trigo considerando a influencia do ENOS.

A giberela é uma importante doença na cultura do trigo cujas epidemias ocorrem sob a influência marcante de condições ambientais específicas durante o florescimento. Neste trabalho, a influência do fenômeno El Nino/Oscilação Sul (ENOS) sobre o risco de epidemias da giberela do trigo, em Passo Fundo, RS, estimado com modelos de simulação, foi avaliada via abordagem de anos análogos. Foi utilizada uma série local histórica (1957 a 2006) de dados meteorológicos para estimar um índice de risco de giberela (IRG) para diferentes datas de plantio (1 a 30/06) nos 50 anos da série. Para quantificar a influência do ENOS, foram comparadas medianas e funções probabilidade de excedância (FPE) do IRG (Prob(IRG>y)para três fases do ENOS (quente, fria e neutra) nos anos da série, utilizando métodos não paramétricos. Foi observado um efeito pronunciado do ENOS, principalmente para a fase fria, onde o risco estimado de epidemias moderadas ou severas foi nulo para todas as datas de plantio. Nas demais fases, o referido risco variou de 0,10 a 0,25.