Altérations dans le cordon ombilical de nouveau-nés avec une restriction de la croissance intra-utérine

Introduction: Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) est défini comme une incapacité du foetus à atteindre son plein potentiel de croissance. C'est une complication fréquente (affectant ~8% des grossesses), associée à un risque accru de mortalité et morbidité périnatales et de maladies chroniques à l'âge adulte, telles que les maladies coronariennes, l'hypertension, ou le diabète. Une croissance foetale adéquate est déterminée principalement par la disponibilité en oxygène et nutriments apportés au foetus par la circulation ombilico-placentaire. Chez l'homme, le tonus vasculaire ombilical est régulé majoritairement par la voie du monoxyde d'azote (NO)/GMPc. Nous avons émis l'hypothèse que le RCIU pourrait être associé à des altérations dans la régulation de la circulation ombilicale, en particulier dans la voie du NO/GMPc. Méthodes: Cette étude a été conçue pour identifier dans des cordons ombilicaux, les changements structurels, fonctionnels et moléculaires survenant en cas de RCIU, en particulier dans la veine om-bilicale. Résultats: De façon générale, le diamètre du cordon ombilical était significativement réduit chez les nouveau-nés avec RCIU par rapport aux contrôles. Les mesures histomorphométriques ont mis en évidence une diminution significative de la surface transversale totale ainsi que de muscle lisse dans la veine ombilicale en cas de RCIU. Les études pharmacologiques effectuées sur des anneaux vasculaires de veines ombilicales ont montré une diminution de la tension maximale induite par des vasoconstricteurs chez les garçons avec RCIU, et une réduction significative de la relaxation induite par le NO chez les filles avec RCIU. Cette altération de la relaxation s'accompagne de modifications de plusieurs composants de la voie du NO/GMPc au niveau du muscle lisse de la veine ombilicale des filles avec RCIU. Enfin l'addition d'un inhibiteur non-spécifique des phosphodiesterases (PDEs) a permis d'améliorer la réponse au NO dans tous les groupes et surtout de compenser la réduction de la relaxation induite par le NO chez les filles avec RCIU. Conclusion: Cette étude a permis de mettre en évidence des modifications structurelles dans le cordon ombilical de nouveau-nés présentant un RCIU, ainsi que des changements fonctionnels et moléculaires dans la veine ombilicale, en particulier dans la voie du NO/GMPc, qui pourraient contribuer au développement du RCIU. L'effet bénéfique de l'inhibition des PDEs sur la relaxation suggère qu'elles pourraient constituer des cibles thérapeutiques potentielles.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

Mécanismes moléculaires d’activation du récepteur A des peptides natriurétiques

Le récepteur A des peptides natriurétiques (NPRA) fait partie de la famille des guanylates cyclases membranaires. L’activation du NPRA par ses agonistes naturels, ANP et BNP, induit une production de GMPc qui est responsable de leur rôle dans l’homéostasie cardiovasculaire, l’inhibition de l’hypertrophie et de la fibrose cardiaques et la régulation de la lipolyse. Le NPRA est un homodimère non covalent composé d’un domaine extracellulaire de liaison du ligand (ECD), d’un unique domaine transmembranaire (TM), d’un domaine d’homologie aux kinases et d’un domaine guanylate cyclase. Bien que le NPRA ait un rôle physiologique important, les mécanismes moléculaires régissant son processus d’activation restent inconnus. Nous avons donc analysé les premières étapes du processus d’activation du NPRA. Nous avons d'abord étudié le rôle de la dimérisation des ECD dans l’activation du récepteur. Nous avons utilisé les techniques de liaison de radioligand, de FRET et de modélisation moléculaire, pour caractériser la liaison à l’ECD des agonistes naturels, d’un superagoniste et d’un antagoniste. L’ANP se lie à un dimère d’ECD préformé et la dimérisation spontanée est l’étape limitante du processus de liaison. De plus, comme le démontrent nos études de FRET, tous les peptides, incluant l’antagoniste, stabilisent le récepteur sous sa forme dimérique. Cependant, l’antagoniste A71915 stabilise le dimère d’ECD dans une conformation différente de celle induite par l’ANP. La dimérisation du NPRA semble donc nécessaire, mais non suffisante à l’activation du récepteur. L’état d’activation du NPRA dépend plutôt de l’orientation des sous unités dans le dimère. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire de transduction du signal à travers la membrane. Plusieurs études ont suggéré que l’activation du NPRA implique un changement de conformation du domaine juxtamembranaire (JM). Cependant, les études de cristallographie de l’ECD soluble de NPRA n’ont pas permis de documenter la structure du JM et le changement de conformation impliqué dans la transduction du signal reste inconnu. Pour analyser ce changement de conformation, nous avons d’abord séquentiellement substitué les neuf acides aminés du JM par une cystéine. En étudiant la capacité des mutants à former des dimères covalents de façon constitutive ou induite par l’ANP, nous avons pu évaluer la proximité relative des résidus du JM, avant et après activation du NPRA. Ces résultats ont démontré la proximité élevée de certains résidus spécifiques et sont en contradiction avec les données cristallographiques. Nous avons également démontré que le domaine intracellulaire impose une contrainte conformationnelle au JM à l’état de base, qui est levée après liaison de l’ANP. En introduisant de 1 à 5 alanines dans l’hélice-α transmembranaire, nous avons montré qu’une rotation des TM de 40° induit une activation constitutive du NPRA. Le signal d’activation pourrait donc être transmis à travers la membrane par un mécanisme de rotation des TM. En utilisant nos données expérimentales, nous avons généré le premier modèle moléculaire illustrant la conformation active du NPRA, où les domaines JM et TM sont représentés. Dans son ensemble, cette étude apporte une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant les premières étapes du processus complexe d’activation du NPRA.

Natriuretic peptides and nitric oxide stimulate cGMP synthesis in different cellular compartments.

Cyclic nucleotide-gated (CNG) channels are a family of ion channels activated by the binding of cyclic nucleotides. Endogenous channels have been used to measure cyclic nucleotide signals in photoreceptor outer segments and olfactory cilia for decades. Here we have investigated the subcellular localization of cGMP signals by monitoring CNG channel activity in response to agonists that activate either particulate or soluble guanylyl cyclase. CNG channels were heterologously expressed in either human embryonic kidney (HEK)-293 cells that stably overexpress a particulate guanylyl cyclase (HEK-NPRA cells), or cultured vascular smooth muscle cells (VSMCs). Atrial natriuretic peptide (ANP) was used to activate the particulate guanylyl cyclase and the nitric oxide donor S-nitroso-n-acetylpenicillamine (SNAP) was used to activate the soluble guanylyl cyclase. CNG channel activity was monitored by measuring Ca2+ or Mn2+ influx through the channels using the fluorescent dye, fura-2. We found that in HEK-NPRA cells, ANP-induced increases in cGMP levels activated CNG channels in a dose-dependent manner (0.05-10 nM), whereas SNAP (0.01-100 microM) induced increases in cGMP levels triggered little or no activation of CNG channels (P < 0.01). After pretreatment with 100 microM 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX), a nonspecific phosphodiesterase inhibitor, ANP-induced Mn2+ influx through CNG channels was significantly enhanced, while SNAP-induced Mn2+ influx remained small. In contrast, we found that in the presence of IBMX, both 1 nM ANP and 100 microM SNAP triggered similar increases in total cGMP levels. We next sought to determine if cGMP signals are compartmentalized in VSMCs, which endogenously express particulate and soluble guanylyl cyclase. We found that 10 nM ANP induced activation of CNG channels more readily than 100 muM SNAP; whereas 100 microM SNAP triggered higher levels of total cellular cGMP accumulation. These results suggest that cGMP signals are spatially segregated within cells, and that the functional compartmentalization of cGMP signals may underlie the unique actions of ANP and nitric oxide.

A rhodopsin-guanylyl cyclase gene fusion functions in visual perception in a fungus

Copyright © 2014 The Authors. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Spatiotemporal dynamics of guanosine 3′,5′-cyclic monophosphate revealed by a genetically encoded, fluorescent indicator

To investigate the dynamics of guanosine 3′,5′-cyclic monophosphate (cGMP) in single living cells, we constructed genetically encoded, fluorescent cGMP indicators by bracketing cGMP-dependent protein kinase (cGPK), minus residues 1–77, between cyan and yellow mutants of green fluorescent protein. cGMP decreased fluorescence resonance energy transfer (FRET) and increased the ratio of cyan to yellow emissions by up to 1.5-fold with apparent dissociation constants of ≈2 μM and >100:1 selectivity for cGMP over cAMP. To eliminate constitutive kinase activity, Thr516 of cGPK was mutated to Ala. Emission ratio imaging of the indicators transfected into rat fetal lung fibroblast (RFL)-6 showed cGMP transients resulting from activation of soluble and particulate guanylyl cyclase, respectively, by nitric oxide (NO) and C-type natriuretic peptide (CNP). Whereas all naive cells tested responded to CNP, only 68% responded to NO. Both sets of signals showed large and variable (0.5–4 min) latencies. The phosphodiesterase (PDE) inhibitor 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) did not elevate cGMP on its own but consistently amplified responses to NO or CNP, suggesting that basal activity of guanylate cyclase is very low and emphasizing the importance of PDEs in cGMP recycling. A fraction of RFL cells showed slowly propagating tides of cGMP spreading across the cell in response to delocalized application of NO. Biolistically transfected Purkinje neurons showed cGMP responses to parallel fiber activity and NO donors, confirming that single-cell increases in cGMP occur under conditions appropriate to cause synaptic plasticity.

Vascular Response Of Ruthenium Tetraamines In Aortic Ring From Normotensive Rats.

Background: Ruthenium (Ru) tetraamines are being increasingly used as nitric oxide (NO) carriers. In this context, pharmacological studies have become highly relevant to better understand the mechanism of action involved. Objective: To evaluate the vascular response of the tetraamines trans-[RuII(NH3)4(Py)(NO)]3+, trans-[RuII(Cl)(NO) (cyclan)](PF6)2, and trans-[RuII(NH3)4(4-acPy)(NO)]3+. Methods: Aortic rings were contracted with noradrenaline (10-6 M). After voltage stabilization, a single concentration (10-6 M) of the compounds was added to the assay medium. The responses were recorded during 120 min. Vascular integrity was assessed functionally using acetylcholine at 10-6 M and sodium nitroprusside at 10-6 M as well as by histological examination. Results: Histological analysis confirmed the presence or absence of endothelial cells in those tissues. All tetraamine complexes altered the contractile response induced by norepinephrine, resulting in increased tone followed by relaxation. In rings with endothelium, the inhibition of endothelial NO caused a reduction of the contractile effect caused by pyridine NO. No significant responses were observed in rings with endothelium after treatment with cyclan NO. In contrast, in rings without endothelium, the inhibition of guanylate cyclase significantly reduced the contractile response caused by the pyridine NO and cyclan NO complexes, and both complexes caused a relaxing effect. Conclusion: The results indicate that the vascular effect of the evaluated complexes involved a decrease in the vascular tone induced by norepinephrine (10-6 M) at the end of the incubation period in aortic rings with and without endothelium, indicating the slow release of NO from these complexes and suggesting that the ligands promoted chemical stability to the molecule. Moreover, we demonstrated that the association of Ru with NO is more stable when the ligands pyridine and cyclan are used in the formulation of the compound.Fundamento: As tetra-aminas de rutênio cada vez mais se destacam como carreadoras da molécula de óxido nítrico. Desse modo, estudos farmacológicos tornam-se altamente relevantes, afim de melhor compreender o mecanismo de ação envolvido. Objetivo: Avaliar a resposta vascular das tetra-aminas trans-[RuII(NH3)4(Py)(NO)]3+, trans-[RuII(Cl)(NO)(Cyclan)](PF6)2 e trans-[RuII(NH3)4(4-acPy)(NO)]3+. Métodos: Anéis de aorta foram pré-contraídos com noradrenalina (10-6M). Após estabilização da tensão, concentração única (10-6M) dos compostos foi adicionada ao banho de incubação. As respostas foram registradas ao longo de 120 minutos. A integridade vascular foi avaliada funcionalmente (acetilcolina 10-6M; nitroprussiato de sódio 10-6M) e histologicamente Resultados: A análise histológica confirmou a presença ou não de células endoteliais nos tecidos analisados. Todos os complexos alteraram a resposta contrátil induzida pela noradrenalina, resultando em aumento de tônus seguido de efeito relaxante. Em anéis com endotélio, a inibição do óxido nítrico endotelial causou redução do efeito contrátil da piridina óxido nítrico. Não foram observadas respostas significativas em anéis com endotélio referente ao composto cyclan óxido nítrico. Por outro lado, em anéis sem endotélio, a inibição da guanilato ciclase reduziu significativamente a resposta contrátil dos complexos piridina óxido nítrico e cyclan óxido nítrico, levando ambos os compostos a um efeito relaxante. Conclusão: Os resultados obtidos demonstram que o efeito vascular dos complexos avaliados apresentaram diminuição no tônus vascular induzido pela noradrenalina (10-6M) ao final do tempo de incubação, em anéis com e sem endotélio, indicando liberação lenta da molécula de óxido nítrico do composto estudado e sugerindo que os ligantes causaram estabilidade química à molécula. Demonstramos que a ligação rutênio óxido nítrico é mais estável quando utilizamos os ligantes piridina e cyclan para a formulação do composto.

Bay 41-2272 Activates Host Defence Against Local And Disseminated Candida Albicans Infections.

In our previous study, we have found that 5-cyclopropyl-2-[1-(2-fluoro-benzyl)-1H-pyrazolo[3,4-b]pyridine-3-yl]-pyrimidin-4-ylamine (BAY 41-2272), a guanylate cyclase agonist, activates human monocytes and the THP-1 cell line to produce the superoxide anion, increasing in vitro microbicidal activity, suggesting that this drug can be used to modulate immune functioning in primary immunodeficiency patients. In the present work, we investigated the potential of the in vivo administration of BAY 41-2272 for the treatment of Candida albicans and Staphylococcus aureus infections introduced via intraperitoneal and subcutaneous inoculation. We found that intraperitoneal treatment with BAY 41-2272 markedly increased macrophage-dependent cell influx to the peritoneum in addition to macrophage functions, such as spreading, zymosan particle phagocytosis and nitric oxide and phorbol myristate acetate-stimulated hydrogen peroxide production. Treatment with BAY 41-2272 was highly effective in reducing the death rate due to intraperitoneal inoculation of C. albicans, but not S. aureus. However, we found that in vitro stimulation of peritoneal macrophages with BAY 41-2272 markedly increased microbicidal activities against both pathogens. Our results show that the prevention of death by the treatment of C. albicans-infected mice with BAY 41-2272 might occur primarily by the modulation of the host immune response through macrophage activation.

Ethanol-induced vasoconstriction is mediated via redox-sensitive cyclo-oxygenase-dependent mechanisms

The present study investigated the role of ROS (reactive oxygen species) and COX (cyclooxygenase) in ethanol-induced contraction and elevation of [Ca(2+)](i) (intracellular [Ca(2+)]). Vascular reactivity experiments, using standard muscle bath procedures, showed that ethanol (1-800 mmol/l) induced contraction in endothelium-intact (EC(50): 306 +/- 34 mmol/l) and endothelium-denuded (EC(50): 180 +/- 40 mmol/l) rat aortic rings. Endothelial removal enhanced ethanol-induced contraction. Preincubation of intact rings with L-NAME [N(G)-nitro-L-arginine methyl ester; non-selective NOS (NO synthase) inhibitor, 100 mu mol/l], 7-nitroindazole [selective nNOS (neuronal NOS) inhibitor, 100 mu mol/l], oxyhaemoglobin (NO scavenger, 10 mu mol/l) and ODQ (selective inhibitor of guanylate cyclase enzyme, 1 mu mol/l) increased ethanol-induced contraction. Tiron [O(2)(-) (superoxide anion) scavenger, 1 mmol/l] and catalase (H(2)O(2) scavenger, 300 units/ml) reduced ethanol-induced contraction to a similar extent in both endothelium-intact and denuded rings. Similarly, indomethacin (non-selective COX inhibitor, 10 mu mol/l), SC560 (selective COX- I inhibitor, 1 mu mol/l), AH6809 [PGF(2 alpha) (prostaglandin F(2 alpha))] receptor antagonist, 10 mu mol/l] or SQ29584 [PGH(2)(prostaglandin H(2))/TXA(2) (thromboxane A(2)) receptor antagonist, 3 mu mol/l] inhibited ethanol-induced contraction in aortic rings with and without intact endothelium. In cultured aortic VSMCs (vascular smooth muscle cells), ethanol stimulated generation of O(2)(-) and H(2)O(2). Ethanol induced a transient increase in [Ca(2+)](i), which was significantly inhibited in VSMCs pre-exposed to tiron or indomethacin. Our data suggest that ethanol induces vasoconstriction via redox-sensitive and COX-dependent pathways, probably through direct effects on ROS production and Ca(2+) signalling. These findings identify putative molecular mechanisms whereby ethanol, at high concentrations, influences vascular reactivity. Whether similar phenomena occur in vivo at lower concentrations of ethanol remains unclear.

Ruthenium-nitrite complex as pro-drug releases NO in a tissue and enzyme-dependent way

Nitric oxide (NO) plays an important role in the control of the vascular tone and the most often employed NO donors have limitations due to their harmful side-effects. In this context, new NO donors have been prepared, in order to minimize such undesirable effects. cis-[Ru(bpy)(2)(py)NO(2)](PF(6)) (RuBPY) is a new nitrite complex synthesized in our laboratory that releases NO in the presence of the vascular tissue only. In this work the vasorelaxation induced by this NO donor has been studied and compared to that obtained with the well known NO donor SNP. The relaxation induced by RuBPY is concentration-dependent in denuded rat aortas pre-contracted with phenylephrine (EC(50)). This new compound induced relaxation with efficacy similar to that of SNP, although its potency is lower. The time elapsed until maximum relaxation is achieved (E(max) = 240 s) is similar to measured for SNP (210 s). Vascular reactivity experiments demonstrated that aortic relaxation by RuBPY is inhibited by the soluble guanylyl-cyclase inhibitor 1H-[1,2,4] oxadiozolo[4,3-a]quinoxaline-1-one (ODQ 1 mu M). In a similar way, 1 mu M ODQ also reduces NO release from the complex as measured with DAF-2 DA by confocal microscopy. These findings suggest that this new complex RuBPY that has nitrite in its structure releases NO inside the vascular smooth muscle cell. This ruthenium complex releases significant amounts of NO only in the presence of the aortic tissue. Reduction of nitrite to NO is most probably dependent on the soluble guanylyl-cyclase enzyme, since NO release is inhibited by ODQ. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

A new nitrosyl ruthenium complex nitric oxide donor presents higher efficacy than sodium nitroprusside on relaxation of airway smooth muscle

Nitric oxide (NO) has been demonstrated to be the primary agent in relaxing airways in humans and animals. We investigated the mechanisms involved in the relaxation induced by NO-donors, ruthenium complex [Ru(terpy)(bdq)NO(+)](3+) (TERPY) and sodium nitroprusside (SNP) in isolated trachea of rats contracted with carbachol in an isolated organs chamber. For instance, we verified the contribution of K(+) channels, the importance of sGC/cGMP pathway, the influence of the extra and intracellular Ca(2+) sources and the contribution of the epithelium on the relaxing response. Additionally, we have used confocal microscopy in order to analyze the action of the NO-donors on cytosolic Ca(2+) concentration. The results demonstrated that both compounds led to the relaxation of trachea in a dependent-concentration way. However, the maximum effect (E(max)) of TERPY is higher than the SNP. The relaxation induced by SNP (but not TERPY) was significantly reduced by pretreatment with ODQ (sGC inhibitor). Only TERPY-induced relaxation was reduced by tetraethylammonium (K(+) channels blocker) and by pre-contraction with 75 mM KCl (membrane depolarization). The response to both NO-donors was not altered by the presence of thapsigargin (sarcoplasmic reticulum Ca(2+)-ATPase inhibitor). The epithelium removal has reduced the relaxation only to SNP, and it has no effect on TERPY. The both NO-donors reduced the contraction evoked by Ca(2+) influx, while TERPY have shown a higher inhibitory effect on contraction. Moreover, the TERPY was more effective than SNP in reducing the cytosolic Ca(2+) concentration measured by confocal microscopy. In conclusion, these results show that TERPY induces airway smooth muscle relaxation by cGMP-independent mechanisms, it involves the fluxes of Ca(2+) and K(+) across the membrane, it is more effective in reducing cytosolic Ca(2+) concentration and inducing relaxation in the rat trachea than the standard drug, SNP. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cyclic Guanosine Monophosphate Signaling Cascade Mediates Pigment Aggregation in Freshwater Shrimp Chromatophores

The cell signaling cascades that mediate pigment movements in crustacean chromatophores are not yet well established, although Ca(2+) and cyclic nucleotide second messengers are involved. Here, we examine the participation of cyclic guanosine monophosphate (cGMP) in pigment aggregation triggered by red pigment concentrating hormone (RPCH) in the red ovarian chromatophores of freshwater shrimp. In Ca(2+)-containing (5.5 mmol l(-1)) saline, 10 mu mol l(-1) dibutyryl cGMP alone produced complete pigment aggregation with the same time course (approximate to 20 min) and peak velocity (approximate to 17 mu m/min) as 10(-8) mol l(-1) RPCH; however, in Ca(2+)-free saline (9 X 10(-11) mol l(-1) Ca(2+)), db-cGMP was without effect. The soluble guanylyl cyclase (GC-S) activators sodium nitroprusside (SNP, 0.5 mu mol l(-1)) and 3-morpholinosydnonimine (SIN-1, 100 mu mol l(-1)) induced moderate aggregation by themselves (approximate to 35%-40%) but did not affect RPCH-triggered aggregation. The GC-S inhibitors zinc protoporphyrin IX (ZnPP-XI, 30 mu mol l(-1)) and 6-anilino-5,8-quinolinedione (LY83583, 10 mu mol l(-1)) partially inhibited RPCH-triggered aggregation by approximate to 35%. Escherichia coli heat-stable enterotoxin (STa, 1 mu mol l(-1)), a membrane-receptor guanylyl cyclase stimulator, did not induce or affect RPCH-triggered aggregation. We propose that the binding of RPCH to an unknown membrane-receptor type activates a Ca(2+)-dependent signaling cascade coupled via cytosolic guanylyl cyclase and cGMP to protein kinase G-phosphorylated proteins that regulate aggregation-associated, cytoskeletal molecular motor activity. This is a further example of a cGMP signaling cascade mediating the effect of a crustacean X-organ neurosecretory peptide.

Evidence for a network transcriptional control of promiscuous gene expression in medullary thymic epithelial cells

The expression of peripheral tissue antigens (PTAs) in the thymus by medullary thymic epithelial cells (mTECs) is essential for the central self-tolerance in the generation of the T cell repertoire. Due to heterogeneity of autoantigen representation, this phenomenon has been termed promiscuous gene expression (PGE), in which the autoimmune regulator (Aire) gene plays a key role as a transcription factor in part of these genes. Here we used a microarray strategy to access PGE in cultured murine CD80(+) 3.10 mTEC line. Hierarchical clustering of the data allowed observation that PTA genes were differentially expressed being possible to found their respective induced or repressed mRNAs. To further investigate the control of PGE, we tested the hypothesis that genes involved in this phenomenon might also be modulated by transcriptional network. We then reconstructed such network based on the microarray expression data, featuring the guanylate cyclase 2d (Gucy2d) gene as a main node. In such condition, we established 167 positive and negative interactions with downstream PTA genes. Silencing Aire by RNA interference, Gucy2d while down regulated established a larger number (355) of interactions with PTA genes. T- and G-boxes corresponding to AIRE protein binding sites located upstream to ATG codon of Gucy2d supports this effect. These findings provide evidence that Aire plays a role in association with Gucy2d, which is connected to Several PTA genes and establishes a cascade-like transcriptional control of promiscuous gene expression in mTEC cells. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

15d-prostaglandin J(2) inhibits inflammatory hypernociception: Involvement of peripheral opioid receptor

The 15-deoxy-Delta(12,14)-prostaglandin J(2) (15d-PGJ(2)) is an endogenous ligand of peroxisome proliferator-activated receptors gamma (PPAR-gamma) and is now recognized as a potent anti-inflammatory mediator. However, information regarding the influence of 15d-PGJ(2) on inflammatory pain is still unknown. In this study, we evaluated the effect of 15d-PGJ(2) upon inflammatory hypernociception and the mechanisms involved in this effect. We observed that intraplantar administration of 15d-PGJ(2) (30-300 ng/paw) inhibits the mechanical hypernociception induced by both carrageenan (100 mu g/paw) and the directly acting hypernociceptive mediator, prostaglandin E-2 (PGE(2)). Moreover, 15d-PGJ(2) [100 ng/temporomandibular joint (TMJ)] inhibits formalininduced TMJ hypernociception. On the other hand, the direct administration of 15d-PGJ(2) into the dorsal root ganglion was ineffective in blocking PGE(2)- induced hypernociception. In addition, the 15d-PGJ(2) antinociceptive effect was enhanced by the increase of macrophage population in paw tissue due to local injection of thioglycollate, suggesting the involvement of these cells on the 15d-PGJ(2)-antinociceptive effect. Moreover, the antinociceptive effect of 15d-PGJ(2) was also blocked by naloxone and by the PPAR-gamma antagonist 2-chloro-5-nitro-N-phenylbenzamide (GW9662), suggesting the involvement of peripheral opioids and PPAR-gamma receptor in the process. Similar to opioids, the 15d-PGJ(2) antinociceptive action depends on the nitric oxide/cGMP/protein kinase G (PKG)/K-ATP(+) channel pathway because it was prevented by the pretreatment with the inhibitors of nitric-oxide synthase (N-G-monomethyl-L-arginine acetate), guanylate cyclase] 1H-(1,2,4)-oxadiazolo(4,2-alpha) quinoxalin-1- one[, PKG [indolo[2,3-a]pyrrolo[3,4-c]carbazole aglycone (KT5823)], or with the ATP-sensitive potassium channel blocker glibenclamide. Taken together, these results demonstrate for the first time that 15d-PGJ(2) inhibits inflammatory hypernociception via PPAR-gamma activation. This effect seems to be dependent on endogenous opioids and local macrophages.

Role of the spinal cord NO/cGMP pathway in the control of arterial pressure and heart rate

The modulatory effect of nitric oxide/cyclic guanosine monophosphate (NO/cGMP) pathway on sympathetic preganglionic neurons still deserves further investigation. The present study was designed to examine the role of the spinal cord NO/cGMP pathway in controlling mean arterial pressure and heart rate. We observed that intrathecal administration of the NO synthase inhibitor N omega-Nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride (L-NAME) causes an increase in mean arterial pressure but does not affect heart rate. Intrathecal administration of the soluble guanylyl cyclase inhibitor 1H-[1,2,4] Oxadiazolo[4,3-a] quinoxalin-1-one (ODQ) does not change mean arterial pressure and heart rate. The precursor for NO synthesis, L-arginine, reduces both mean arterial pressure and heart rate while administration of ODQ before L-arginine impaired decreases in mean arterial pressure and heart rate. Administration of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist DL-2-amino-5-phosphonopentanoic acid (AP5) after L-NAME does not affect increases in mean arterial pressure promoted by NO synthase inhibition. Although the hypotensive and bradycardic responses induced by intrathecal administration of L-arginine depend on cGMP, our results indicate that NO acts to tonically inhibit SPNs, independent of either cGMP or NMDA receptors.