Structural basis for the pathophysiology of lipoprotein(a) in the athero-thrombotic process

Lipoprotein Lp(a) is a major and independent genetic risk factor for atherosclerosis and cardiovascular disease. The essential difference between Lp(a) and low density lipoproteins (LDL) is apolipoprotein apo(a), a glycoprotein structurally similar to plasminogen, the precursor of plasmin, the fibrinolytic enzyme. This structural homology endows Lp(a) with the capacity to bind to fibrin and to membrane proteins of endothelial cells and monocytes, and thereby to inhibit plasminogen binding and plasmin generation. The inhibition of plasmin generation and the accumulation of Lp(a) on the surface of fibrin and cell membranes favor fibrin and cholesterol deposition at sites of vascular injury. Moreover, insufficient activation of TGF-ß due to low plasmin activity may result in migration and proliferation of smooth muscle cells into the vascular intima. These mechanisms may constitute the basis of the athero-thrombogenic mode of action of Lp(a). It is currently accepted that this effect of Lp(a) is linked to its concentration in plasma. An inverse relationship between Lp(a) concentration and apo(a) isoform size, which is under genetic control, has been documented. Recently, it has been shown that inhibition of plasminogen binding to fibrin by apo(a) is also inversely associated with isoform size. Specific point mutations may also affect the lysine-binding function of apo(a). These results support the existence of functional heterogeneity in apolipoprotein(a) isoforms and suggest that the predictive value of Lp(a) as a risk factor for vascular occlusive disease would depend on the relative concentration of the isoform with the highest affinity for fibrin

The MTR A2756G polymorphism is associated with an increase of plasma homocysteine concentration in Brazilian individuals with Down syndrome

Individuals with Down syndrome (DS) present decreased homocysteine (Hcy) concentration, reflecting a functional folate deficiency secondary to overexpression of the cystathionine ß-synthase gene. Since plasma Hcy may be influenced by genetic polymorphisms, we evaluated the influence of C677T and A1298C polymorphisms in the methylenetetrahydrofolate reductase gene (MTHFR), of A2756G polymorphism in the methionine synthase gene (MTR), and of A80G polymorphism in the reduced folate carrier 1 gene on Hcy concentrations in Brazilian DS patients. Fifty-six individuals with free trisomy 21 were included in the study. Plasma Hcy concentrations were measured by liquid chromatography_tandem mass spectrometry with linear regression coefficient r² = 0.9996, average recovery between 92.3 to 108.3% and quantification limits of 1.0 µmol/L. Hcy concentrations >15 µmol/L were considered to characterize hyperhomocystinemia. Genotyping for the polymorphisms was carried out by polymerase chain reaction followed by enzyme digestion and allele-specific polymerase chain reaction. The mean Hcy concentration was 5.2 ± 3.3 µmol/L. There was no correlation between Hcy concentrations and age, gender or MTHFR C677T, A1298C and reduced folate carrier 1 A80G genotype. However, Hcy concentrations were significantly increased in the MTR 2756AG heterozygous genotype compared to the MTR 2756AA wild-type genotype. The present results suggest that the heterozygous genotype MTR 2756AG is associated with the increase in plasma Hcy concentrations in this group of Brazilian patients with DS.

The role of stress-activated protein kinase signaling in renal pathophysiology

Two major stress-activated protein kinases are the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) and the c-Jun amino terminal kinase (JNK). p38 and JNK are widely expressed in different cell types in various tissues and can be activated by a diverse range of stimuli. Signaling through p38 and JNK is critical for embryonic development. In adult kidney, p38 and JNK signaling is evident in a restricted pattern suggesting a normal physiological role. Marked activation of both p38 and JNK pathways occurs in human renal disease, including glomerulonephritis, diabetic nephropathy and acute renal failure. Administration of small molecule inhibitors of p38 and JNK has been shown to provide protection from renal injury in different types of experimental kidney disease through inhibition of renal inflammation, fibrosis, and apoptosis. In particular, a role for JNK signaling has been identified in macrophage activation resulting in up-regulation of pro-inflammatory mediators and the induction of renal injury. The ability to provide renal protection by blocking either p38 or JNK indicates a lack of redundancy for these two signaling pathways despite their activation by common stimuli. Therefore, the stress-activated protein kinases, p38 and JNK, are promising candidates for therapeutic intervention in human renal diseases.

Ca2+ signaling in pancreatic acinar cells: physiology and pathophysiology

The pancreatic acinar cell is a classical model for studies of secretion and signal transduction mechanisms. Because of the extensive endoplasmic reticulum and the large granular compartment, it has been possible - by direct measurements - to obtain considerable insights into intracellular Ca2+ handling under both normal and pathological conditions. Recent studies have also revealed important characteristics of stimulus-secretion coupling mechanisms in isolated human pancreatic acinar cells. The acinar cells are potentially dangerous because of the high intra-granular concentration of proteases, which become inappropriately activated in the human disease acute pancreatitis. This disease is due to toxic Ca2+ signals generated by excessive liberation of Ca2+ from both the endoplasmic reticulum and the secretory granules.

Genetics of homocysteine metabolism and associated disorders

Homocysteine is a sulfur-containing amino acid derived from the metabolism of methionine, an essential amino acid, and is metabolized by one of two pathways: remethylation or transsulfuration. Abnormalities of these pathways lead to hyperhomocysteinemia. Hyperhomocysteinemia is observed in approximately 5% of the general population and is associated with an increased risk for many disorders, including vascular and neurodegenerative diseases, autoimmune disorders, birth defects, diabetes, renal disease, osteoporosis, neuropsychiatric disorders, and cancer. We review here the correlation between homocysteine metabolism and the disorders described above with genetic variants on genes coding for enzymes of homocysteine metabolism relevant to clinical practice, especially common variants of the MTHFR gene, 677C>T and 1298A>C. We also discuss the management of hyperhomocysteinemia with folic acid supplementation and fortification of folic acid and the impact of a decrease in the prevalence of congenital anomalies and a decline in the incidence of stroke mortality.

5-Methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase gene polymorphism (MTR) and risk of head and neck cancer

The functional effect of the A>G transition at position 2756 on the MTR gene (5-methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase), involved in folate metabolism, may be a risk factor for head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). The frequency of MTR A2756G (rs1805087) polymorphism was compared between HNSCC patients and individuals without history of neoplasias. The association of this polymorphism with clinical histopathological parameters was evaluated. A total of 705 individuals were included in the study. The polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism technique was used to genotype the polymorphism. For statistical analysis, the chi-square test (univariate analysis) was used for comparisons between groups and multiple logistic regression (multivariate analysis) was used for interactions between the polymorphism and risk factors and clinical histopathological parameters. Using univariate analysis, the results did not show significant differences in allelic or genotypic distributions. Multivariable analysis showed that tobacco and alcohol consumption (P < 0.05), AG genotype (P = 0.019) and G allele (P = 0.028) may be predictors of the disease and a higher frequency of the G polymorphic allele was detected in men with HNSCC compared to male controls (P = 0.008). The analysis of polymorphism regarding clinical histopathological parameters did not show any association with the primary site, aggressiveness, lymph node involvement or extension of the tumor. In conclusion, our data provide evidence that supports an association between the polymorphism and the risk of HNSCC.

New perspective on the pathophysiology of panic: merging serotonin and opioids in the periaqueductal gray

Panic disorder patients are vulnerable to recurrent panic attacks. Two neurochemical hypotheses have been proposed to explain this susceptibility. The first assumes that panic patients have deficient serotonergic inhibition of neurons localized in the dorsal periaqueductal gray matter of the midbrain that organize defensive reactions to cope with proximal threats and of sympathomotor control areas of the rostral ventrolateral medulla that generate most of the neurovegetative symptoms of the panic attack. The second suggests that endogenous opioids buffer normal subjects from the behavioral and physiological manifestations of the panic attack, and their deficit brings about heightened suffocation sensitivity and separation anxiety in panic patients, making them more vulnerable to panic attacks. Experimental results obtained in rats performing one-way escape in the elevated T-maze, an animal model of panic, indicate that the inhibitory action of serotonin on defense is connected with activation of endogenous opioids in the periaqueductal gray. This allows reconciliation of the serotonergic and opioidergic hypotheses of panic pathophysiology, the periaqueductal gray being the fulcrum of serotonin-opioid interaction.

Homocysteine induces glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase acetylation and apoptosis in the neuroblastoma cell line Neuro2a

High plasma levels of homocysteine (Hcy) promote the progression of neurodegenerative diseases. However, the mechanism by which Hcy mediates neurotoxicity has not been elucidated. We observed that upon incubation with Hcy, the viability of a neuroblastoma cell line Neuro2a declined in a dose-dependent manner, and apoptosis was induced within 48 h. The median effective concentration (EC50) of Hcy was approximately 5 mM. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) nuclear translocation and acylation has been implicated in the regulation of apoptosis. We found that nuclear translocation and acetylation of GAPDH increased in the presence of 5 mM Hcy and that higher levels of acetyltransferase p300/CBP were detected in Neuro2a cells. These findings implicate the involvement of GAPDH in the mechanism whereby Hcy induces apoptosis in neurons. This study highlights a potentially important pathway in neurodegenerative disorders, and a novel target pathway for neuroprotective therapy.

The specific in vivo role of PPARgamma and its downstream signaling pathway in the pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose.

The Role of ULK1 in the Pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est la maladie musculo-squelettique la plus commune dans le monde. Elle est l'une des principales causes de douleur et d’incapacité chez les adultes, et elle représente un fardeau considérable sur le système de soins de santé. L'arthrose est une maladie de l’articulation entière, impliquant non seulement le cartilage articulaire, mais aussi la synoviale, les ligaments et l’os sous-chondral. L’arthrose est caractérisée par la dégénérescence progressive du cartilage articulaire, la formation d’ostéophytes, le remodelage de l'os sous-chondral, la détérioration des tendons et des ligaments et l'inflammation de la membrane synoviale. Les traitements actuels aident seulement à soulager les symptômes précoces de la maladie, c’est pour cette raison que l'arthrose est caractérisée par une progression presque inévitable vers la phase terminale de la maladie. La pathogénie exacte de l'arthrose est encore inconnue, mais on sait que l'événement clé est la dégradation du cartilage articulaire. Le cartilage articulaire est composé uniquement des chondrocytes; les cellules responsables de la synthèse de la matrice extracellulaire et du maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Les chondrocytes maintiennent la matrice du cartilage en remplaçant les macromolécules dégradées et en répondant aux lésions du cartilage et aux dégénérescences focales en augmentant l'activité de synthèse locale. Les chondrocytes ont un taux faible de renouvellement, c’est pour cette raison qu’ils utilisent des mécanismes endogènes tels que l'autophagie (un processus de survie cellulaire et d’adaptation) pour enlever les organelles et les macromolécules endommagés et pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire. i L'autophagie est une voie de dégradation lysosomale qui est essentielle pour la survie, la différenciation, le développement et l’homéostasie. Elle régule la maturation et favorise la survie des chondrocytes matures sous le stress et des conditions hypoxiques. Des études effectuées par nous et d'autres ont montré qu’un dérèglement de l’autophagie est associé à une diminution de la chondroprotection, à l'augmentation de la mort cellulaire et à la dégénérescence du cartilage articulaire. Carames et al ont montré que l'autophagie est constitutivement exprimée dans le cartilage articulaire humain normal. Toutefois, l'expression des inducteurs principaux de l'autophagie est réduite dans le vieux cartilage. Nos études précédentes ont également identifié des principaux gènes de l’autophagie qui sont exprimés à des niveaux plus faibles dans le cartilage humain atteint de l'arthrose. Les mêmes résultats ont été montrés dans le cartilage articulaire provenant des modèles de l’arthrose expérimentaux chez la souris et le chien. Plus précisément, nous avons remarqué que l'expression d’Unc-51 like kinase-1 (ULK1) est faible dans cartilage humain atteint de l'arthrose et des modèles expérimentaux de l’arthrose. ULK1 est la sérine / thréonine protéine kinase et elle est l’inducteur principal de l’autophagie. La perte de l’expression de ULK1 se traduit par un niveau d’autophagie faible. Etant donné qu’une signalisation adéquate de l'autophagie est nécessaire pour maintenir la chondroprotection ainsi que l'homéostasie du cartilage articulaire, nous avons proposé l’hypothèse suivante : une expression adéquate de ULK1 est requise pour l’induction de l’autophagie dans le cartilage articulaire et une perte de cette expression se traduira par une diminution de la chondroprotection, et une augmentation de la mort des chondrocytes ce qui conduit à la dégénérescence du cartilage articulaire. Le rôle exact de ULK1 dans la pathogénie de l'arthrose est inconnue, j’ai alors créé pour la première fois, des souris KO ULK1spécifiquement dans le cartilage en utilisant la technologie Cre-Lox et j’ai ensuite soumis ces souris à la déstabilisation du ménisque médial (DMM), un modèle de l'arthrose de la souris pour élucider le rôle spécifique in vivo de ULK1 dans pathogenèse de l'arthrose. Mes résultats montrent que ULK1 est essentielle pour le maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Plus précisément, je montre que la perte de ULK1 dans le cartilage articulaire a causé un phénotype de l’arthrose accéléré, associé à la dégénérescence accélérée du cartilage, l’augmentation de la mort cellulaire des chondrocytes, et l’augmentation de l'expression des facteurs cataboliques. En utilisant des chondrocytes provenant des patients atteints de l’arthrose et qui ont été transfectées avec le plasmide d'expression ULK1, je montre qu’ULK1 est capable de réduire l’expression de la protéine mTOR (principal régulateur négatif de l’autophagie) et de diminuer l’expression des facteurs cataboliques comme MMP-13 et ADAMTS-5 et COX-2. Mes résultats jusqu'à présent indiquent que ULK1 est une cible thérapeutique potentielle pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire.

Evidence for associations between common polymorphisms of estrogen receptor beta gene with homocysteine and nitric oxide

Background Homocysteine and asymmetric dimethylarginine (ADMA) affect nitric oxide (NO) concentration, thereby contributing to cardiovascular disease (CVD). Both amino acids can be reduced in vivo by estrogen. Variation in the estrogen receptor (ER) may influence homocysteine and ADMA, yet no information is available on associations with single nucleotide polymorphisms in the estrogen receptor genes ER alpha (PvuII and XbaI) and ER beta (1730G -> A and cx+56 G -> A). Objective To find relationships between common polymorphisms associated with cardiovascular disease and cardiovascular risk factors homocysteine and ADMA. Methods In a cross-sectional study with healthy postmenopausal women (n = 89), homocysteine, ADMA, nitric oxide metabolites (NOx), plasma folate and ER alpha and beta polymorphisms ER alpha PvuII, ER alpha XbaI; ER beta 1730G -> A (AluI), ER beta cx+56 G -> A (Tsp5091) were analyzed. Results Women who are homozygotic for ER beta cx+56 G -> A A/A exhibited higher homocysteine (p = 0.012) and NOx (p = 0.056) levels than wildtype or heterozygotes. NOx concentration was also significantly affected by ER beta 1730 G -> A polymorphism (p = 0.025). The ER beta (p < 0.001) and ER alpha (p < 0.001) polymorphisms were in linkage disequilibrium. Conclusions Women who are homozygotic for ER beta cx+S6 G -> A A/A may be at increased risk for cardiovascular disease due to higher homocysteine levels.

Consumption of soy isoflavones does not affect plasma total homocysteine or asymmetric dimethylarginine concentrations in healthy postmenopausal women

Postmenopausal women are at increased risk for cardiovascular disease because many risk factors are aggravated by menopause. Phytoestrogens may modulate risk factors favorably, involving mechanisms similar to estrogen. The effect of phytoestrogens on the atherogenic amino acids homocysteine and asymmetric dimethylarginine (ADMA) was investigated in a controlled intervention study in healthy postmenopausal women. A multicenter, double-blind, crossover intervention trial in 89 postmenopausal women from Denmark, Germany, and the UK was performed. Subjects consumed fruit cereal bars with or without soy isoflavones (50 mg/d) for 8 wk each with an 8-wk washout period in between. Urinary phytoestrogens increased significantly after isoflavone intervention (P < 0.001). lsoflavone supplementation did not affect plasma total homocysteine or ADMA. For homocysteine, changes from baseline were 0.32 mu mol/L (range: -0.31-0.92; 95% Cl 0.13-0.72), and 0.29 mu mol/L (range: 0.45-1.09;95% Cl 0.01-0.63, P = 0.286) for isoflavone treatment and placebo, respectively. For ADMA concentrations, changes from baseline were -0.02 mu mol/L (range: -0.08-0.03; 95% Cl -0.04-0.01, and 0.00 mu mol/L (range: 0,05-0.03: 95% Cl -0.03-0.01, P = 0.397) for isoflavone treatment and placebo, respectively, There was no association between plasma total homocysteine and ADMA. Changes from baseline in plasma ADMA and folate were negatively correlated (r= -0.18, P = 0.017). These results challenge the overall health effect of isoflavone supplementation in healthy postmenopausal women.

Genistein blocks homocysteine-induced alterations in the proteome of human endothelial cells

Dietary isoflavones from soy are suggested to protect endothelial cells from damaging effects of endothelial stressors and thereby to prevent atherosclerosis. In search of the molecular targets of isoflavone action, we analyzed the effects of the major soy isoflavone, genistein, on changes in protein expression levels induced by the endothelial stressor homocysteine (Hcy) in EA.hy 926 endothelial cells. Proteins from cells exposed for 24 h to 25 mu M Hcy alone or in combination with 2.5 mu M genistein were separated by two-dimensional gel electrophoresis and those with altered spot intensities were identified by peptide mass fingerprinting, Genistein reversed Hcy-induced changes of proteins involved in metabolism, detoxification, and gene regulation: and some of those effects can be linked functionally to the antiatherosclerotic properties of the soy isoflavone. Alterations of steady-state levels of cytoskeletal proteins by genistein suggested an effect oil apoptosis. As a matter of fact genistein caused inhibition of Hcy-mediated apoptotic cell death as indicated by inhibition of DNA fragmentation and chromatin condensation. In conclusion, proteome analysis allows the rapid identification of cellular target proteins of genistein action in endothelial cells exposed to the endothelial stressor Hcy and therefore enables the identification of molecular pathways of its antiatherosclerotic action

Proteome analysis for identification of target proteins of genistein in primary human endothelial cells stressed with oxidized LDL or homocysteine

Background Epidemiological studies suggest that soy consumption contributes to the prevention of coronary heart disease. The proposed anti-atherogenic effects of soy appear to be carried by the soy isoflavones with genistein as the most abundant compound. Aim of the study To identify proteins or pathways by which genistein might exert its protective activities on atherosclerosis, we analyzed the proteomic response of primary human umbilical vein endothelial cells ( HUVEC) that were exposed to the pro-atherosclerotic stressors homocysteine or oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL). Methods HUVEC were incubated with physiological concentrations of homocysteine or ox-LDL in the absence and presence of genistein at concentrations that can be reached in human plasma by a diet rich in soy products (2.5 muM) or by pharmacological intervention ( 25 muM). Proteins from HUVEC were separated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis and those that showed altered expression level upon genistein treatment were identified by peptide mass fingerprints derived from tryptic digests of the protein spots. Results Several proteins were found to be differentially affected by genistein. The most interesting proteins that were potently decreased by homocysteine treatment were annexin V and lamin A. Annexin V is an antithrombotic molecule and mutations in nuclear lamin A have been found to result in perturbations of plasma lipids associated with hypertension. Genistein at low and high concentrations reversed the stressor-induced decrease of these anti-atherogenic proteins. Ox-LDL treatment of HUVEC resulted in an increase in ubiquitin conjugating enzyme 12, a protein involved in foam cell formation. Treatment with genistein at both doses reversed this effect. Conclusions Proteome analysis allows the identification of potential interactions of dietary components in the molecular process of atherosclerosis and consequently provides a powerful tool to define biomarkers of response.