Contribution différentielle du tissu adipeux mâle et femelle dans l’établissement du diabète de type 2 et des altérations cardiovasculaires : rôle de l’apport lipidique

Au cours des dernières années, il est devenu évident que les sociétés des pays industrialisés sont à haut risque de maladies métaboliques. Une alimentation riche en énergie (lipide/glucide), combinée à une sédentarité accrue, est un facteur environnemental contribuant à l'augmentation de la prévalence de maladies reliées spécifiquement à des troubles endocriniens comme l'obésité et le diabète. Le traitement de ces désordres métaboliques doit donc passer par la connaissance et la compréhension des mécanismes moléculaires qui contrôlent ces désordres et le développement de traitements ciblés vers les facteurs responsables. Le tissu adipeux est une glande endocrine qui sécrète des substances, regroupées sous le terme d'adipokines, qui contrôlent l'homéostasie énergétique. L'augmentation de la masse adipeuse est responsable du développement de dérégulation hormonale qui mène à des dysfonctions physiologiques et métaboliques. Pour contrecarrer le développement démesuré du tissu adipeux, la signalisation insulinique ainsi que l’apport énergétique, responsables de la différenciation adipocytaire, doivent être inhibés. In vivo, la leptine, adipokine dont la concentration est corrélée à la masse adipeuse, présente des actions pro ou anti-insuliniques dans l’organisme pour réguler ce phénomène. Elle favorise l’effet inhibiteur de l’insuline sur la synthèse hépatique de glucose alors qu’elle s’oppose à son action sur l’expression des enzymes glucokinase et phosphoénol-pyruvate carboxykinase. La leptine influence aussi le taux circulant de triglycérides en diminuant sa concentration plasmatique. D'autre part, l'adiponectine, adipokine insulino- sensibilisante, voit sa sécrétion diminuée avec la prise de poids. La sensibilité à l'insuline est ainsi diminuée au fur et à mesure que le débalancement de ces deux adipokines s'accentue. La résistance à l'insuline s'installe alors pour s'opposer au stockage énergétique et à la prise illimitée de poids et la glycémie augmente. L'augmentation du glucose sanguin stimule la sécrétion d'insuline au niveau des cellules pancréatiques. C'est le diabète caractérisé par une hyperglycémie et une résistance à l'insuline. Le diabète, une des premières causes de mortalité dans le monde, est plus répandu sous sa forme non insulinodépendante (diabète de type 2, DT2) liée à l'obésité. Récemment, différents facteurs de transcription ont été identifiés comme régulateurs de l'expression d'une panoplie de gènes impliqués dans le métabolisme glucidique et lipidique. Parmi eux, les récepteurs des inducteurs de la prolifération des peroxysomes (PPAR, Peroxisome Proliferator-Activated Receptor), appartenant à la famille des récepteurs nucléaires. Les PPAR ont été démontrés comme ayant un rôle central dans le contrôle de la transcription des gènes codants pour des protéines impliquées dans le métabolisme : les adipokines. PPARg, en plus de son implication dans le contrôle de l'homéostasie glucidique et lipidique, est reconnu comme étant un facteur de transcription pivot régulant l'adipogenèse du fait de son expression majeure dans le tissu adipeux. D'autre part, il est bien établi maintenant que l'obésité et le diabète sont des facteurs contribuant au développement du processus inflammatoire vasculaire caractéristique de l’athérosclérose. En effet, les cellules endothéliales et musculaires lisses, principales composantes de la média de l’artère, sont très sensibles aux altérations métaboliques. Une diminution de la sensibilité à l’insuline entraine une réduction de la disponibilité du glucose et l’utilisation des acides gras comme alternatif par ces cellules. Ceci induit l’accumulation des acides gras oxydés dans l’intima et leur filtration dans la média pour former un core lipidique. Bien que l’induction de la dysfonction endothéliale soit impliquée très précocement, certaines études pointent l’accumulation lipidique dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) et leur dysfonction comme déclencheurs de l’athérosclérose. Ce travail visait donc, dans un premier temps, à développer un modèle d'altérations métaboliques liées à la modulation de l'activité du tissu adipeux via une alimentation riche en lipides. Dans un second temps, cette étude tentait d'évaluer l’impact des adipocytes de souris sur les CML vasculaires et sur la modulation de leurs fonctions dans ce modèle d'altérations métaboliques et DT2 liés à l'alimentation et à l'obésité. Ainsi, par le biais de deux diètes pauvres en cholestérol à profil lipidique différent, nous avons développé un modèle murin présentant divers stades d'altérations du métabolisme allant jusqu'au DT2 en lien avec l'obésité chez les mâles et chez les femelles. D’autre part, des signes de cardiomyopathie ainsi qu’une modulation du taux des adipokines sont reliés à ces mêmes diètes. Parallèlement, l’activité de PPAR!2 est modulée chez les souris sous diètes enrichies en gras. Ensuite, nous avons démontré que les adipocytes, provenant de souris alimentées avec une diète enrichie en gras, modulaient la migration et la prolifération des CML comparativement au groupe contrôle. Ces modulations dépendaient en grande partie de la nature de la diète consommée, mais également du sexe de la souris. Par ailleurs, les altérations fonctionnelles des CML, couplées à des modulations géniques, sont associées aux changements du profil de sécrétion des adipokines mesurées chez les adipocytes. L’ensemble de ces travaux suggère une action directe de la nature de la stimulation du tissu adipeux blanc dans la modulation du profil de sécrétion des adipokines et l'induction du DT2 in vivo. Ces altérations de la physiologie adipocytaire se reflètent in vitro où le tissu adipeux contribue aux altérations physiopathologiques des CML liées au DT2. Ainsi, cette étude est l'une des premières à établir un lien direct entre les modulations adipocytaires et les effets de leurs sécrétions sur la physiologie des CML. Ces observations peuvent être exploitées cliniquement dans un développement futur d’outils thérapeutiques visant à prévenir et à traiter les troubles métaboliques et le DT2, en ciblant le tissu adipeux comme entité métabolique et endocrine.

Role of receptor and non-receptor protein tyrosine kinases in vasoactive peptide-induced signaling

L'endothéline-1 (ET-1) et l'angiotensine II (Ang II) jouent un rôle important dans le maintien de la pression artérielle et l'homéostasie vasculaire. Une activité accrue de ces peptides vasoactifs est présumée contribuer au développement de pathologies vasculaires, telles que l'hypertension, l'athérosclérose, l'hypertrophie et la resténose. Ceci est causé par une activation excessive de plusieurs voies de signalisation hypertrophiques et prolifératives, qui incluent des membres de la famille des Mitogen Activated Protein Kinases (MAPK), ainsi que la famille phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K) / protéine kinase B (PKB). Bien que l'activation de ces voies de signalisation soit bien élucidée, les éléments en amont responsables de l'activation des MAPK et de la PKB, induite par l'ET-1 et Ang II, demeurent mal compris. Durant les dernières années, le concept de la transactivation de récepteurs et/ou non-récepteurs protéines tyrosine kinases (PTK) dans le déclenchement des événements de signalisation induits par les peptides vasoactifs a gagné beaucoup de reconnaissance. Nous avons récemment démontré que la PTK Insulin-like Growth Factor type-1 Receptor (IGF-1R) joue un rôle dans la transduction des signaux induits par l‟H2O2, menant à la phosphorylation de la PKB. Étant donné que les peptides vasoactifs génèrent des espèces réactives d'oxygène, telles que l‟H2O2 lors de leur signalisation, nous avons examiné le rôle de d‟IGF-1R dans la phosphorylation de la PKB et les réponses hypertrophiques dans les cellules muscle lisse vasculaires (CMLV) induites par l'ET-1 et Ang II. AG-1024, un inhibiteur spécifique de l'IGF-1R, a atténué la phosphorylation de la PKB induite à la fois par l'ET-1 et Ang II. Le traitement des CMLVs avec l‟ET-1 et Ang II a également induit une phosphorylation des résidus tyrosine dans les sites d'autophosphorylation d'IGF-1R, celle-ci a été bloquée par l‟AG-1024. En outre, l‟ET-1 et l‟Ang II on tous les deux provoqué la phosphorylation de c-Src, une PTK non-récepteur, bloqué par PP-2, inhibiteur spécifique de la famille Src. La PP-2 a également inhibé la phosphorylation de PKB et d‟IGF-1R induite par l‟ET-1 et l‟Ang II. De plus, la synthèse de protéines ainsi que d‟ADN, marqueurs de la prolifération cellulaire et de l'hypertrophie, ont également été atténuée par l‟AG-1024 et le PP-2. Bien que ce travail démontre le rôle de c-Src dans la phosphorylation PKB induite par l'ET-1 et Ang II, son rôle dans l'activation des MAPK induit par l'ET-1 dans les CMLVs reste controversé. Par conséquent, nous avons examiné l'implication de c-Src dans l'activation de ERK 1/2, JNK et p38MAPK, par l'ET-1 et Ang II, ainsi que leur capacité à régulariser l'expression du facteur de transcription Early growth transcription factor-1 « Egr-1 ». ET-1 et Ang II ont induit la phosphorylation de ERK 1/2, JNK et p38 MAPK, et ont amplifié l'expression d'Egr-1 dans les CMLVs. Cette augmentation de la phosphorylation des MAPK a été diminuée par la PP-2, qui a aussi atténué l'expression d'Egr-1 induite par l'ET-1 et l'Ang II. Une preuve supplémentaire du rôle de c-Src dans ce processus a été obtenue en utilisant des fibroblastes embryonnaires de souris déficientes en c-Src (Src -/- MEF). L'expression d'Egr-1, ainsi que l'activation des trois MAPKs par l'ET-1 ont été atténuées dans les cellules Src -/- par rapport au MEF exprimant des taux normaux Src. En résumé, ces données suggèrent que l'IGF-1R et c-Src PTK jouent un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation de PKB et des MAPK dans l‟expression d'Egr-1, ainsi que dans les réponses hypertrophiques et prolifératives induites par l'ET-1 et Ang II dans les CMLVs.

Validation in-vivo des techniques d’élastographie ultrasonore, invasive et non-invasive, à l’aide d’un modèle porcin

Il est maintenant admis que la composition de la plaque athérosclérotique est un déterminant majeur de sa vulnérabilité à se rompre. Vu que la composition de la plaque affecte ses propriétés mécaniques, l'évaluation locale des propriétés mécaniques de la plaque d'athérome peut nous informer sur sa vulnérabilité. L'objectif est de comparer les techniques d’élastographie ultrasonores endovasculaire (EVE) et non-invasive (NIVE) en fonction de leur potentiel à identifier les composantes calcifiées et lipidiques de la plaque. Les acquisitions intravasculaire et extravasculaire ont été effectuées sur les artères carotidiennes de neuf porcs hypercholestérolémiques à l’aide d’un cathéter de 20 MHz et d'une sonde linéaire de 7.5 MHz, respectivement. Les valeurs de déformation radiale et axiale, rapportés par EVE et NIVE, ont été corrélées avec le pourcentage des zones histologiques calcifiées et lipidiques pour cinq plaques. Nos résultats démontrent une bonne corrélation positive entre les déformations et les composantes calcifiées (r2 = 0.82, P = 0.034 valeur par EVE et r2 = 0.80, P = 0.041 valeur par NIVE). Une forte corrélation entre les déformations axiales et les contenus lipidiques par NIVE (r2 = 0.92, P-value = 0.010) a été obtenue. En conclusion, NIVE et EVE sont des techniques potentielles pour identifier les composants de la plaque et aider les médecins à diagnostiquer précocement les plaques vulnérables.

Characterization of Carotid Plaques with Ultrasound Non-Invasive Vascular Elastography (NIVE) : Feasibility and Correlation with High-Resolution Magnetic Resonance Imaging

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une cause principale de décès et de morbidité dans le monde; une bonne partie des AVC est causée par la plaque d’athérosclérose carotidienne. La prévention de l’AVC chez les patients ayant une plaque carotidienne demeure controversée, vu les risques et bénéfices ambigus associés au traitement chirurgical ou médical. Plusieurs méthodes d’imagerie ont été développées afin d’étudier la plaque vulnérable (dont le risque est élevé), mais aucune n’est suffisamment validée ou accessible pour permettre une utilisation comme outil de dépistage. L’élastographie non-invasive vasculaire (NIVE) est une technique nouvelle qui cartographie les déformations (élasticité) de la plaque afin de détecter les plaque vulnérables; cette technique n’est pas encore validée cliniquement. Le but de ce projet est d’évaluer la capacité de NIVE de caractériser la composition de la plaque et sa vulnérabilité in vivo chez des patients ayant des plaques sévères carotidiennes, en utilisant comme étalon de référence, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à haute-résolution. Afin de poursuivre cette étude, une connaissance accrue de l’AVC, l’athérosclérose, la plaque vulnérable, ainsi que des techniques actuelles d’imagerie de la plaque carotidienne, est requise. Trente-et-un sujets ont été examinés par NIVE par ultrasonographie et IRM à haute-résolution. Sur 31 plaques, 9 étaient symptomatiques, 17 contenaient des lipides, et 7 étaient vulnérables selon l’IRM. Les déformations étaient significativement plus petites chez les plaques contenant des lipides, avec une sensibilité élevée et une spécificité modérée. Une association quadratique entre la déformation et la quantité de lipide a été trouvée. Les déformations ne pouvaient pas distinguer les plaques vulnérables ou symptomatiques. En conclusion, NIVE par ultrasonographie est faisable chez des patients ayant des sténoses carotidiennes significatives et peut détecter la présence d’un coeur lipidique. Des études supplémentaires de progression de la plaque avec NIVE sont requises afin d’identifier les plaques vulnérables.

Étude rétrospective évaluant le VEGF comme biomarqueur d’athérosclérose mesurée par coronarographie quantitative et ultrason intra-vasculaire

Introduction : Puisque le VEGF promeut l’inflammation et la néovascularisation des plaques athérosclérotiques, il pourrait contribuer à l’athérogénèse. Cependant, les données cliniques tentant de lier le VEGF à la maladie cardiaque athérosclérotique (MCAS) sont controversées. Nous avons investigué l’association entre les niveaux de VEGF et la sévérité de la MCAS. Méthode : Nous avons effectué une étude rétrospective transversale : 56 patients présentant une MCAS stable et 112 patients avec un syndrome coronarien aigue (SCA) ont été étudiés. Nous avons investigué la relation entre la charge athérosclérotique et les niveaux sériques de VEGF en utilisant la coronarographie par analyse quantitative (QCA) et avons évalué la morphologie des plaques athérosclérotiques en utilisant l’imagerie intravasculaire ultrasonore (IVUS). Résultats : Les niveaux de VEGF étaient plus bas chez les patients avec SCA que chez ceux avec MCAS stable. On observe une corrélation positive entre les niveaux de VEGF et le fardeau de la MCAS stable mesurée par le QCA Cumulative Coronary Stenosis Score - CCSS (Pearson r= 0,423 et p = 0,001). En analyse multivariée, les niveaux sériques de VEGF demeuraient prédicteurs du CCSS (p=0,003) des patients avec une MCAS stable. Nous avons observé une corrélation positive entre les niveaux de VEGF et le volume de plaque (Spearman r = 0.381, p = 0.035) ainsi que le pourcentage de volume d’athérome (Spearman r = 0.466, p = 0.008) mesurés par IVUS. Conclusions : Notre étude suggère un usage potentiel des niveaux sérique de VEGF comme biomarqueur de MCAS.

Prevalencia de obesidad y factores de riesgo cardiovascular en estudiantes de ciencias de la salud - universidad del Quindío - 2013

ANTECEDENTES: En Colombia, reportes del año 2010 de la Encuesta Nacional de la Situación en Nutrición ENSIN 2010(2), muestran uno de cada dos colombianos, presentan un índice de masa corporal mayor al esperado (3) METODO: El presente estudio de corte transversal, determino la prevalencia de obesidad y otros factores de riesgo cardiovascular en una población de estudiantes de Ciencias de la Salud de una Universidad regional en el primer periodo académico del año 2013. El tamaño de muestra fue n=113 sujetos que corresponden 60,5% a la carrera de medicina y 39,95% a enfermería. Con el fin de conocer su comportamiento con respecto a hábitos y estilos de vida específicos como el consumo de alcohol, el consumo de tabaco y el sedentarismo, así como su asociación a eventos inflamatorios relacionados con la fisiopatología de los procesos de salud asociados al peso, por medio de instrumentos de medición clínica, antropométrica y sérica, determino un modelo estadístico propicio para entender el comportamiento de la obesidad y la enfermedad Cardiovascular RESULTADOS: La prevalencia estimada de sobrepeso y obesidad por Índice de Masa Corporal (IMC), fue del 27,7% (IC 95%: 19.9%,37.2%); por el perímetro abdominal (OBPABD) se encontró una prevalencia estimada del 27,4% (IC 95%: 19,9% – 36,4%), y la prevalencia con el Índice Cintura Cadera (OBICC) fue de 3,5% (IC 95%:1,3% – 9,3%). CONCLUSIONES: La presencia de hábitos no saludables y la presencia de sobrepeso y obesidad se considera que es necesario en primera instancia una valoración general de estado nutricional de los universitarios de las diferentes facultados y plantear estrategias preventivas ya que la literatura documenta los efectos de los hábitos no saludables sino además documenta los efectos de la prevención de la misma ya que en si se ha encontrado asociación para enfermedades cardiovasculares. Se propone que para obtener mayor información del comportamiento de los factores de riesgo cardiovasculares se deberían realizar estudios retrospectivos en el que intervengan las demás carreras de la universidad y poder evaluar la totalidad de población universitaria

Differential effects of apolipoprotein E3 and E4 on markers of oxidative status in macrophages

ApoE is secreted by macrophages at the lesion site of the atherosclerotic plaque, where it is thought to play a protective role against atherosclerosis independently of its effects on lipid metabolism. Of the three common isoforms for apoE, apoE4 is associated with higher risk of cardiovascular disease (CVD). In vitro studies have shown that recombinant apoE may act as an antioxidant in an isoform-dependent manner (E2 > E3 > E4). The oxidative status of the macrophages plays a key role in the process of atherosclerosis. In the present study the possible differential actions of apoE3 and apoE4 on several parameters of oxidative status were determined in stably transfected murine macrophages (RAW 2647-apoE3 and apoE4). No differences between genotypes were observed after peroxide challenge in either protection against cytotoxicity or in cell membrane oxidation, and modest differences were observed in the non-enzymatic antioxidants (glutathione and a-tocopherol) in apoE3 v. apoE4 macrophages. Importantly, cells secreting apoE4 showed increased membrane oxidation under basal conditions, and produced more NO and superoxide anion radicals than the apoE3 macrophages after stimulation. The present data suggest that apoE genotype influences the oxidative status of macrophages, and this could partly contribute to the higher CVD risk observed in apoE4 carriers.

Angiotensin II modulates CD40 expression in vascular smooth muscle cells

The signalling pathway CD40/CD40L (CD40 ligand) plays an important role in atherosclerotic plaque formation and rupture. AngII (angiotensin II), which induces oxidative stress and inflammation, is also implicated in the progression of atherosclerosis. In the present study, we tested the hypothesis that AngII increases CD40/CD40L activity in vascular cells and that ROS (reactive oxygen species) are part of the signalling cascade that controls CD40/CD40L expression. Human CASMCs (coronary artery smooth muscle cells) in culture exposed to IL (interleukin)-1 beta or TNF-alpha (tumour necrosis factor-a) had increased superoxide generation and enhanced CD40 expression, detected by EPR (electron paramagnetic resonance) and immunoblotting respectively. Both phenomena were abolished by previous incubation with membrane-permeant antioxidants or cell transfection with P22(phox) antisense. AngII (50-200 nmol/l) induced an early and sustained increase in CD40 mRNA and protein expression in CASMCs, which was blocked by treatment with antioxidants. Increased CD40 expression led to enhanced activity of the pathway, as AngII-treated cells stimulated with recombinant CD40L released higher amounts of IL-8 and had increased COX-2 (cyclo-oxygenase-2) expression. We conclude that AngII stimulation of vascular cells leads to a ROS-dependent increase in CD40/CD40L signalling pathway activity. This phenomenon may be an important mechanism modulating the arterial injury observed in atherosclerosis-related vasculopathy.

Estudo dos fatores genéticos de risco para o infarto agudo do miocárdio em idade precoce

O mecanismo patogênico mais importante no IAM é a oclusão trombótica de uma artéria coronariária no local de ruptura de uma placa aterosclerótica. Recentemente, diversos estudos têm investigado a associação entre o IAM e fatores genéticos protrombóticos. O presentetrabalho é um estudo tipo caso-controle a fim de avaliar o efeito de diversos polimorfismos genéticos em um grupo de pacientes com IAM antes dos 60 anos de idade. Foram investigados 283 pacientes e 93 indivíduos controles, todos caucasóides e sem diferenças quanto à proporção sexual e idade média entre os grupos.

Activation of monocytes and cytokine production in patients with peripheral atherosclerosis obliterans

Background: Arterial peripheral disease is a condition caused by the blocked blood flow resulting from arterial cholesterol deposits within the arms, legs and aorta. Studies have shown that macrophages in atherosclerotic plaque are highly activated, which makes these cells important antigen-presenting cells that develop a specific immune response, in which LDLox is the inducing antigen. As functional changes of cells which participate in the atherogenesis process may occur in the peripheral blood, the objectives of the present study were to evaluate plasma levels of anti-inflammatory and inflammatory cytokines including TNF-alpha, IFN-gamma, interleukin-6 (IL-6), IL-10 and TGF-beta in patients with peripheral arteriosclerosis obliterans, to assess the monocyte activation level in peripheral blood through the ability of these cells to release hydrogen peroxide (H(2)O(2)) and to develop fungicidal activity against Candida albicans (C. albicans) in vitro.Methods: TNF-alpha, IFN-gamma, IL-6, IL-10 and TGF-beta from plasma of patients were detected by ELISA. Monocyte cultures activated in vitro with TNF-alpha and IFN-gamma were evaluated by fungicidal activity against C. albicans by culture plating and Colony Forming Unit (CFU) recovery, and by H(2)O(2) production.Results: Plasma levels of all cytokines were significantly higher in patients compared to those detected in control subjects. Control group monocytes did not release substantial levels of H(2)O(2) in vitro, but these levels were significantly increased after activation with IFN-gamma and TNF-alpha. Monocytes of patients, before and after activation, responded less than those of control subjects. Similar results were found when fungicidal activity was evaluated. The results seen in patients were always significantly smaller than among control subjects. Conclusions: The results revealed an unresponsiveness of patient monocytes in vitro probably due to the high activation process occurring in vivo as corroborated by high plasma cytokine levels.

Omega-6 polyunsaturated fatty acids prevent atherosclerosis development in LDLr-KO mice, in spite of displaying a pro-inflammatory profile similar to trans fatty acids

The development of atherosclerosis and the inflammatory response were investigated in LDLr-KO mice on three high-fat diets (40% energy as fat) for 16 weeks: trans (TRANS), saturated (SAFA) or omega-6 polyunsaturated (PUFA) fats. The following parameters were measured: plasma lipids, aortic root total cholesterol (TC), lesion area (Oil Red-O), ABCA1 content and macrophage infiltration (immunohistochemistry), collagen content (Picrosirius-red) and co-localization of ABCA1 and macrophage (confocal microscopy) besides the plasma inflammatory markers (IL-6, TNF-alpha) and the macrophage inflammatory response to lipopolysaccharide from Escherichia coli (LPS). As expected, plasma TC and TG concentrations were lower on the PUFA diet than on TRANS or SAFA diets. Aortic intima macrophage infiltration, ABCA1 content, and lesion area on PUFA group were lower compared to TRANS and SAFA groups. Macrophages and ABCA1 markers did not co-localize in the atherosclerotic plaque, suggesting that different cell types were responsible for the ABCA1 expression in plaques. Compared to PUFA, TRANS and SAFA presented higher collagen content and necrotic cores in atherosclerotic plaques. In the artery wall, TC was lower on PUFA compared to TRANS group; free cholesterol was lower on PUFA compared to TRANS and SAFA; cholesteryl ester concentration did not vary amongst the groups. Plasma TNF-alpha concentration on PUFA and TRANS-fed mice was higher compared to SAFA. No difference was observed in IL-6 concentration amongst groups. Regarding the macrophage inflammatory response to LPS, TRANS and PUFA presented higher culture medium concentrations of IL-6 and TNF-alpha as compared to SAFA. The PUFA group showed the lowest amount of the anti-inflammatory marker IL-10 compared to TRANS and SAFA groups. In conclusion, PUFA intake prevented atherogenesis, even in a pro-inflammatory condition. (c) 2012 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Advanced glycated albumin impairs HDL anti-inflammatory activity and primes macrophages for inflammatory response that reduces reverse cholesterol transport

Objective: We investigated the effect of advanced glycated albumin (AGE-albumin) on macrophage sensitivity to inflammation elicited by S100B calgranulin and lipopolysaccharide (LPS) and the mechanism by which HDL modulates this response. We also measured the influence of the culture medium, isolated from macrophages treated with AGE-albumin, on reverse cholesterol transport (RCT). Methods and results: Macrophages were incubated with control (C) or AGE-albumin in the presence or absence of HDL, followed by incubations with S100B or LPS. Also, culture medium obtained from cells treated with C- or AGE-albumin, following S100B or LPS stimulation was utilized to treat naive macrophages in order to evaluate cholesterol efflux and the expression of HDL receptors. In comparison with C-albumin, AGE-albumin, promoted a greater secretion of cytokines after stimulation with S100B or LPS. A greater amount of cytokines was also produced by macrophages treated with AGE-albumin even in the presence of HDL Cytokine-enriched medium, drawn from incubations with AGE-albumin and S100B or LPS impaired the cholesterol efflux mediated by apoA-I (23% and 37%, respectively), HDL2 (43% and 47%, respectively) and HDL3 (20% and 8.5%, respectively) and reduced ABCA-1 protein level (16% and 26%, respectively). Conclusions: AGE-albumin primes macrophages for an inflammatory response impairing the RCT. Moreover, AGE-albumin abrogates the anti-inflammatory role of HDL, which may aggravate the development of atherosclerosis in DM. (C) 2012 Elsevier BM. All rights reserved.

Assessment of MMP-9, TIMP-1, and COX-2 in normal tissue and in advanced symptomatic and asymptomatic carotid plaques

Abstract Background Mature carotid plaques are complex structures, and their histological classification is challenging. The carotid plaques of asymptomatic and symptomatic patients could exhibit identical histological components. Objectives To investigate whether matrix metalloproteinase 9 (MMP-9), tissue inhibitor of MMP (TIMP), and cyclooxygenase-2 (COX-2) have different expression levels in advanced symptomatic carotid plaques, asymptomatic carotid plaques, and normal tissue. Methods Thirty patients admitted for carotid endarterectomy were selected. Each patient was assigned preoperatively to one of two groups: group I consisted of symptomatic patients (n = 16, 12 males, mean age 66.7 ± 6.8 years), and group II consisted of asymptomatic patients (n = 14, 8 males, mean age 67.6 ± 6.81 years). Nine normal carotid arteries were used as control. Tissue specimens were analyzed for fibromuscular, lipid and calcium contents. The expressions of MMP-9, TIMP-1 and COX-2 in each plaque were quantified. Results Fifty-eight percent of all carotid plaques were classified as Type VI according to the American Heart Association Committee on Vascular Lesions. The control carotid arteries all were classified as Type III. The median percentage of fibromuscular tissue was significantly greater in group II compared to group I (p < 0.05). The median percentage of lipid tissue had a tendency to be greater in group I than in group II (p = 0.057). The percentages of calcification were similar among the two groups. MMP-9 protein expression levels were significantly higher in group II and in the control group when compared with group I (p < 0.001). TIMP-1 expression levels were significantly higher in the control group and in group II when compared to group I, with statistical difference between control group and group I (p = 0.010). COX-2 expression levels did not differ among groups. There was no statistical correlation between MMP-9, COX-2, and TIMP-1 levels and fibrous tissue. Conclusions MMP-9 and TIMP-1 are present in all stages of atherosclerotic plaque progression, from normal tissue to advanced lesions. When sections of a plaque are analyzed without preselection, MMP-9 concentration is higher in normal tissues and asymptomatic surgical specimens than in symptomatic specimens, and TIMP-1 concentration is higher in normal tissue than in symptomatic specimens.

Longterm peripheral baroreflex and chemoreflex function after bilateral eversion carotid endarterectomy

Introduction The “eversion” technique for carotid endarterectomy (e-CEA), that involves the transection of the internal carotid artery at the carotid bulb and its eversion over the atherosclerotic plaque, has been associated with an increased risk of postoperative hypertension possibly due to a direct iatrogenic damage to the carotid sinus fibers. The aim of this study is to assess the long-term effect of the e-CEA on arterial baroreflex and peripheral chemoreflex function in humans. Methods A retrospective review was conducted on a prospectively compiled computerized database of 3128 CEAs performed on 2617 patients at our Center between January 2001 and March 2006. During this period, a total of 292 patients who had bilateral carotid stenosis ≥70% at the time of the first admission underwent staged bilateral CEAs. Of these, 93 patients had staged bilateral e-CEAs, 126 staged bilateral s- CEAs and 73 had different procedures on each carotid. CEAs were performed with either the eversion or the standard technique with routine Dacron patching in all cases. The study inclusion criteria were bilateral CEA with the same technique on both sides and an uneventful postoperative course after both procedures. We decided to enroll patients submitted to bilateral e-CEA to eliminate the background noise from contralateral carotid sinus fibers. Exclusion criteria were: age >70 years, diabetes mellitus, chronic pulmonary disease, symptomatic ischemic cardiac disease or medical therapy with b-blockers, cardiac arrhythmia, permanent neurologic deficits or an abnormal preoperative cerebral CT scan, carotid restenosis and previous neck or chest surgery or irradiation. Young and aged-matched healthy subjects were also recruited as controls. Patients were assessed by the 4 standard cardiovascular reflex tests, including Lying-to-standing, Orthostatic hypotension, Deep breathing, and Valsalva Maneuver. Indirect autonomic parameters were assessed with a non-invasive approach based on spectral analysis of EKG RR interval, systolic arterial pressure, and respiration variability, performed with an ad hoc software. From the analysis of these parameters the software provides the estimates of spontaneous baroreflex sensitivity (BRS). The ventilatory response to hypoxia was assessed in patients and controls by means of classic rebreathing tests. Results A total of 29 patients (16 males, age 62.4±8.0 years) were enrolled. Overall, 13 patients had undergone bilateral e-CEA (44.8%) and 16 bilateral s-CEA (55.2%) with a mean interval between the procedures of 62±56 days. No patient showed signs or symptoms of autonomic dysfunction, including labile hypertension, tachycardia, palpitations, headache, inappropriate diaphoresis, pallor or flushing. The results of standard cardiovascular autonomic tests showed no evidence of autonomic dysfunction in any of the enrolled patients. At spectral analysis, a residual baroreflex performance was shown in both patient groups, though reduced, as expected, compared to young controls. Notably, baroreflex function was better maintained in e-CEA, compared to standard CEA. (BRS at rest: young controls 19.93 ± 2.45 msec/mmHg; age-matched controls 7.75 ± 1.24; e-CEA 13.85 ± 5.14; s-CEA 4.93 ± 1.15; ANOVA P=0.001; BRS at stand: young controls 7.83 ± 0.66; age-matched controls 3.71 ± 0.35; e-CEA 7.04 ± 1.99; s-CEA 3.57 ± 1.20; ANOVA P=0.001). In all subjects ventilation (VÝ E) and oximetry data fitted a linear regression model with r values > 0.8. Oneway analysis of variance showed a significantly higher slope both for ΔVE/ΔSaO2 in controls compared with both patient groups which were not different from each other (-1.37 ± 0.33 compared with -0.33±0.08 and -0.29 ±0.13 l/min/%SaO2, p<0.05, Fig.). Similar results were observed for and ΔVE/ΔPetO2 (-0.20 ± 0.1 versus -0.01 ± 0.0 and -0.07 ± 0.02 l/min/mmHg, p<0.05). A regression model using treatment, age, baseline FiCO2 and minimum SaO2 achieved showed only treatment as a significant factor in explaining the variance in minute ventilation (R2= 25%). Conclusions Overall, we demonstrated that bilateral e-CEA does not imply a carotid sinus denervation. As a result of some expected degree of iatrogenic damage, such performance was lower than that of controls. Interestingly though, baroreflex performance appeared better maintained in e-CEA than in s-CEA. This may be related to the changes in the elastic properties of the carotid sinus vascular wall, as the patch is more rigid than the endarterectomized carotid wall that remains in the e-CEA. These data confirmed the safety of CEA irrespective of the surgical technique and have relevant clinical implication in the assessment of the frequent hemodynamic disturbances associated with carotid angioplasty stenting.

Evaluation of cardiovascular disease markers in patients submitted to carotid artery stenting or endarterectomy

Introduction. Microembolization during the carotid artery revascularization procedure may cause cerebral lesions. Elevated C-Reactive Protein (hsCRP), Vascular endothelial growth factor (VEGF) and serum amyloid A protein (SAA) exert inflammatory activities thus promoting carotid plaque instability. Neuron specific enolase (NSE) is considered a marker of cerebral injury. Neoangiogenesis represents a crucial step in atherosclerosis, since neovessels density correlates with plaque destabilization. However their clinical significance on the outcome of revascularization is unknown. This study aims to establish the correlation between palque vulnerabilty, embolization and histological or serological markers of inflammation and neoangiogenesis. Methods. Serum hsCRP, SAA, VEGF, NSE mRNA, PAPP-A mRNA levels were evaluated in patients with symptomatic carotid stenosis who underwent filter-protected CAS or CEA procedure. Cerebral embolization, presence of neurologicals symptoms, plaque neovascularization were evaluated testing imaging, serological and histological methods. Results were compared by Fisher’s, Student T test and Mann-Whitney U test. Results. Patients with hsCRP<5 mg/l, SAA<10mg/L and VEGF<500pg/ml had a mean PO of 21.5% versus 35.3% (p<0.05). In either group, embolic material captured by the filter was identified as atherosclerotic plaque fragments. Cerebral lesions increased significantly in all patients with hsCRP>5mg/l and SAA>10mg/l (16.5 vs 2.8 mean number, 3564.6 vs 417.6 mm3 mean volume). Discussion. High hsCRP, SAA and VEGF levels are associated with significantly greater embolization during CAS and to the vulnerabiliy of the plaque. This data suggest CAS might not be indicated as a method of revascularization in this specific group of patients.