Investigating the Role of PDE4D1/2 in Vascular Smooth Muscle Cell Desensitization

Vascular smooth muscle cell (VSMC) behaviour and phenotypic modulation is critical to vessel repair following damage, and the progression of various cardiovascular diseases. The second messenger cyclic adenosine monophosphosphate (cAMP) plays a key role in VSMC function under the synthetic/activated phenotype, which is typically associated with unhealthy cell behaviour. Consequently, cAMP signaling is often targeted in attempts to impact several pathological diseases, including atherosclerosis, restenosis, and pulmonary arterial hypertension (PAH). The cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) catalyze hydrolysis of cAMP to an inactive form, and therefore directly regulate cAMP signaling. The PDE4D family dominates in synthetic VSMCs, and there is considerable interest in determining how distinct PDE4D isoforms affect cell function. Specifically, we are interested in the potential link between short isoforms of PDE4D and VSMC desensitization to pharmacological agents that impact cardiovascular disease via cAMP signaling. This study extends on previous work that assessed the expression of PDE4D splice variants in rat aortic VSMCs following prolonged challenge with cAMP-elevating agents. It was determined that PDE4D1 and PDE4D2 were uniquely expressed in synthetic VSMCs incubated with these agents, and that this upregulation impacted PDE activity and cAMP accumulation in these cells. Here, we report that PDE4D1 and PDE4D2 are markedly upregulated in synthetic human aortic smooth muscle cells (HASMCs) following prolonged challenge with cAMP-elevating agents. Using a combination of RNAi-based and pharmacological approaches, we establish that this upregulation is reflected in levels of cAMP PDE activity, and restricted to the cytosolic sub-cellular compartment. Our results suggest a role for localized PDE4D1 and PDE4D2 activity in regulating cAMP-mediated desensitization in HASMCs, and highlight their therapeutic potential in treating various cardiovascular diseases.

Études in vivo et in vitro sur le potentiel néphroprotecteur de plantes médicinales anti-diabétiques de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie-James

Notre équipe a identifié le thé Labrador [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] comme une plante potentiellement antidiabétique de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale. Dans la présente étude, nous avons évalué les effets néphroprotecteurs potentiels de la plante. De la microalbuminurie et de la fibrose rénale ont été développées chez des souris alimentées avec une diète grasse (DG). Le R. groenlandicum améliore d’une façon non-significative la microalbuminurie, avec des valeurs de l’aire sous la courbe (ACR) diminuant de 0.69 à 0.53. La valeur de la fibrose rénale qui était, à l’origine, de 4.85 unités arbitraires (UA) dans des souris alimentées à la DG, a chuté à 3.27 UA après avoir reçu un traitement de R. groenlandicum. Le R. groenlandicum a réduit la stéatose rénale de presque la moitié alors que l’expression du facteur de modification Bcl-2 (Bmf) a chuté de 13.96 UA à 9.43 UA. Dans leur ensemble les résultats suggèrent que le traitement avec R. groenlandicum peut améliorer la fonction rénale altérée par DG. Dans l’étude subséquente, notre équipe a identifié 17 espèces de la forêt boréale, de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale, qui ont présenté des activités biologiques prometteuses in vitro et in vivo dans le contexte du DT2. Nous avons maintenant examiné ces 17 extraits afin d’identifier lesquels possèdent un potentiel cytoprotecteur rénale en utilisant des cellules Madin Darby Canine Kidney (MDCK) mises à l’épreuve dans un médium hypertonique. Nous concluons que plusieurs plantes antidiabétiques Cris exercent une activité de protection rénale qui pourrait être pertinente dans le contexte de la néphropathie diabétique (ND) qui affecte une proportion importante des Cris. La G. hispidula et la A. balsamea sont parmi les plantes les plus puissantes dans ce contexte et elles semblent protectrices principalement en inhibant la caspase 9 dans la voie de signalisation apoptotique mitochondriale. Finalement, nous avons utilisé une approche de fractionnement guidée par un test biologique pour identifier les fractions actives et les composés de A. balsamea avec un potentiel de protection rénale in vitro dans des cellules MDCK mises au défi avec un médium hypertonique. La fraction d’hexane (Hex) possède le potentiel le plus élevé parmi toutes les fractions de solvant contre les dommages cellulaires induits par le stress hypertonique. Dans des études précédentes, trois composés purs ont été identifiés à partir de la fraction Hex, à savoir, l’acide abiétique, l’acide déhydroabiétique et le squalène. L’acide abiétique se distinguait par son effet puissant dans le maintien de la viabilité des cellules MDCK (AnnV-/PI-) à un niveau relativement élevé (augmentation de 25.48% relative au stress hypertonique, P<0.0001), ainsi qu’une réduction significative (diminution de 20.20% par rapport au stress hypertonique, P<0.0001) de l’apoptose de stade précoce (AnnV+/PI-). L’acide abiétique peut donc servir à normaliser les préparations traditionnelles d’A. balsamea et à trouver des applications potentielles dans le traitement de la néphropathie diabétique. Les trois études ont été intrinsèquement liées les unes aux autres, par conséquent, nous avons réussi à identifier R. groenlandicum ainsi que A. balsamea comme nouvelles plantes prometteuses contre la néphropathie diabétique. Nous croyons que ces résultats profiteront à la communauté crie pour la gestion des complications diabétiques, en particulier la néphropathie diabétique. En parallèle, nos données pourraient faire avancer l'essai clinique de certaines plantes médicinales de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale du Canada.

Genomics and virulence factors of Fusobacterium necrophorum

Fusobacterium necrophorum, a Gram negative, anaerobic bacterium, is a common cause of acute pharyngitis and tonsillitis and a rare cause of more severe infections of the head and neck. At the beginning of the project, there was no available genome sequence for F. necrophorum. The aim of this project was to sequence the F. necrophorum genome and identify and study its putative virulence factors contained using in silico and in vitro analysis. Type strains JCM 3718 and JCM 3724,F. necrophorum subspecies necrophorum (Fnn) and funduliforme (Fnf), respectively, and strain ARU 01 (Fnf), isolated from a patient with LS, were commercially sequenced by Roche 454 GS-FLX+ next generation sequencing and assembled into contigs using Roche GS Assembler. Sequence data was annotated semi-automatically, using the xBASE pipeline, BLASTp and Pfam. The F. necrophorum genome was determined to be approximately 2.1 – 2.3 Mb in size, with an estimated 1,950 ORFs and includes genes for a leukotoxin, ecotin, haemolysin, haemagglutinin, haemin receptor, adhesin and type Vb and Vc secretion systems. The prevalence of the leukotoxin gene was investigated in strains JCM 3718, JCM 3724 and ARU 01, as well as a clinical collection of 25 Fnf strains, identified using biochemical and molecular tests. The leukotoxin operon was found to be universal within the strain collection by PCR. HL-60 cells subjected to aliquots of concentrated high molecular weight culture supernatant, predicted to contain the secreted leukotoxins of strains JCM 3718, JCM 3724 and ARU 01, were killed in a dose-dependent manner. The cytotoxic effect of the leukotoxin against human donor white blood cells was also tested to validate the HL-60 assay. The differences in the results between the two assays were not statistically significant. Ecotin, a serine protease inhibitor, was found to be present in 100 % of the strain collection and had a highly conserved sequence with primary and secondary binding sites exposed on opposing sides of the protein. During enzyme inhibition studies, a purified recombinant F. necrophorum ecotin protein inhibited human neutrophil elastase, a protease that degrades bacteria at inflammation sites, and human plasma kallikrein, a component of the host clotting cascade. The recombinant ecotin also prolonged human plasma clotting times by up to 7-fold for the extrinsic pathway, and up to 40-fold for the intrinsic pathway. The genome sequence data provides important information about F. necrophorum type strains and enables comparative study between strains and subspecies. Results from the leukotoxin and ecotin assays can be used to build up an understanding of how the organism behaves during infection.

Involvement of Beta-arrestin 1 and Beta-arrestin 2 in store operated calcium entry

Résumé : La variation de la [Ca2+] intracellulaire participe à nombreux de processus biologiques. Les cellules eucaryotes expriment à la membrane plasmique une variété de canaux par lesquelles le calcium peut entrer. Dans les cellules non excitables, deux mécanismes principaux permettent l'entrée calcique; l'entrée capacitative de Ca2+ via Orai1 (SOCE) et l'entrée calcique activé par un récepteur (ROCE). Plusieurs protéines clés sont impliquées dans la régulation de ces voies d'entrée calcique, ainsi que dans l'homéostasie calcique. TRPC6 est un canal calcique impliquée dans l'entrée calcique dans les cellules à la suite d’une stimulation d’un récepteur hormonal. TRPC6 transloque à la membrane cellulaire et il y demeure jusqu'à ce que le stimulus soit retiré. Les mécanismes qui régulent le trafic et l'activation de TRPC6 sont cependant encore peu connus. Des découvertes récentes ont démontré qu'il y a un rôle potentiel de Rho kinase dans l'activité de TRPC6. Rho kinase est activée par la petite protéine G RhoA qui peut être activée par les protéines G hétérotrimériques Gα12 et Gα13. En plus de Gα12 et Gα13, les protéines de désensibilisation des GPCR β -arrestin 1 et / ou β-arrestin 2 peuvent aussi activer RhoA. Le but de notre étude est d'examiner la participation des protéines Gα12/13 et β-arrestin 1/ β-arrestin 2 dans l'activation de TRPC6 et de la protéine Orai1. Nous avons utilisé des ARN interférant (siRNA) spécifiques pour induire une réduction de l'expression de Gα12/13 ou β-arrestin 1/β-arrestin 2. La conséquence sur l’entrée de Ca2+ dans les cellules a été ensuite déterminée par imagerie calcique en temps réel suite à une stimulation par la vasopressine (AVP), thapsigargin ou carbachol. Nous avons donc identifié que dans des cellules A7r5, une lignée cellulaire de musculaires lisses vasculaires où le canal TRPC6 exprimé de manière endogène, la diminution de l’expression des protéines Gα12 ou Gα13 ne semble pas modifier l’entrée Ca2+ induit par l’AVP par rapport aux cellules témoins. D'autre part, la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 dans des cellules HEK 293 ainsi que des cellules HEK 293 exprimant de façon stable TRPC6 (cellules T6.11) ont augmenté l’entrée de Ca2+ induite par thapsigargin, un activateur pharmacologique de SOCE. Des études de co-immunoprécipitation démontrent une interaction entre la β-arrestin 1 et STIM1, alors qu'aucune interaction n'a été observée entre les β-arrestin 1 et Orai1. Nous avons de plus montré à l'aide d'analyse en microscopie confocale que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 n’influence pas la quantité d’Orai1 à la périphérie cellulaire. Cependant, des résultats préliminaires indiquent que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 augmente la quantité de STIM1-YFP dans l'espace intracellulaire et diminue sa quantité à la périphérie cellulaire. En conclusion, nous avons montré que les β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 sont impliquées dans l'entrée capacitative de Ca2+ (SOCE) et contrôlent la quantité de STIM1 dans le réticulum endoplasmique.

Low-Molecular-Weight Fucoidan Induces Endothelial Cell Migration via the PI3K/AKT Pathway and Modulates the Transcription of Genes Involved in Angiogenesis

Low-molecular-weight fucoidan (LMWF) is a sulfated polysaccharide extracted from brown seaweed that presents antithrombotic and pro-angiogenic properties. However, its mechanism of action is not well-characterized. Here, we studied the effects of LMWF on cell signaling and whole genome expression in human umbilical vein endothelial cells and endothelial colony forming cells. We observed that LMWF and vascular endothelial growth factor had synergistic effects on cell signaling, and more interestingly that LMWF by itself, in the absence of other growth factors, was able to trigger the activation of the PI3K/AKT pathway, which plays a crucial role in angiogenesis and vasculogenesis. We also observed that the effects of LMWF on cell migration were PI3K/AKT-dependent and that LMWF modulated the expression of genes involved at different levels of the neovessel formation process, such as cell migration and cytoskeleton organization, cell mobilization and homing. This provides a better understanding of LMWF's mechanism of action and confirms that it could be an interesting therapeutic approach for vascular repair.

Adipose-derived stem cell adhesion on laminin-coated microcarriers improves commitment toward the cardiomyogenic lineage

International audience

APP RERMS enriched matrix as an adhesion substrate for neuritic outgrowth

Specific domains can determine protein structural functional relationships. For the Alzheimer’s Amyloid Precursor Protein (APP) several domains have been described, both in its intracellular and extracellular fragments. Many functions have been attributed to APP including an important role in cell adhesion and cell to cell recognition. This places APP at key biological responses, including synaptic transmission. To fulfil these functions, extracellular domains take on added significance. The APP extracellular domain RERMS is in fact a likely candidate to be involved in the aforementioned physiological processes. A multidisciplinary approach was employed to address the role of RERMS. The peptide RERMS was crosslinked to PEG (Polyethylene glycol) and the reaction validated by FTIR (Fourier transform infrared spectrometry). FTIR proved to be the most efficient at validating this reaction because it requires only a drop of sample, and it gives information about the reactions occurred in a mixture. The data obtained consist in an infrared spectra of the sample, where peaks positions give information about the structure of the molecules, and the intensity of peaks is related to the concentration of the molecules. Subsequently substrates of PEG impregnated with RERMS were prepared and SH-SY5Y (human neuroblastoma cell line) cells were plated and differentiated on the latter. Several morphological alterations were clearly evident. The RERMS peptide provoked cells to take on a flatter appearance and the cytoskeletal architecture changed, with the appearance of stress fibres, a clear indicator of actin reorganization. Given that focal adhesions play a key role in determining cellular structure the latter were directly investigated. Focal adhesion kinase (FAK) is one of the most highly expressed proteins in the CNS (central nervous system) during development. It has been described to be crucial for radial migration of neurons. FAK can be localized in growth cones and mediated the response to attractive and repulsive cues during migration. One of the mechanisms by which FAK becomes active is by auto phosphorylation at tyrosine 397. It became clearly evident that in the presence of the RERMS peptide pFAK staining at focal adhesions intensified and more focal adhesions became apparent. Furthermore speckled structures in the nucleus, putatively corresponding to increased expression activity, also increased with RERMS. Taken together these results indicate that the RERMS domain in APP plays a critical role in determining cellular physiological responses. Here is suggested a model by which RERMS domain is recognized by integrins and mediate intracellular responses involving FAK, talin, actin filaments and vinculin. This mechanism probably is responsible for mediating cell adhesion and neurite outgrowth on neurons.

Análise da estabilidade genética de células-tronco mesenquimais humanas

Human multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs), also known as mesenchymal stem cells, have become an important and attractive therapeutic tool since they are easily isolated and cultured, have in vitro expansion potential, substantial plasticity and secrete bioactive molecules that exert trophic effects. The human umbilical cord as a cell source for cell therapy will help to avoid several ethical, political, religious and technical issues. One of the main issues with SC lines from different sources, mainly those of embryonic origin, is the possibility of chromosomal alterations and genomic instability during in vitro expansion. Cells isolated from one umbilical cord exhibited a rare balanced paracentric inversion, likely a cytogenetic constitutional alteration, karyotype: 46,XY,inv(3)(p13p25~26). Important genes related to cancer predisposition and others involved in DNA repair are located in 3p25~26. Titanium is an excellent biomaterial for bone-implant integration; however, the use can result in the generation of particulate debris that can accumulate in the tissues adjacent to the prosthesis, in the local bone marrow, in the lymph nodes, liver and spleen. Subsequently may elicit important biological responses that aren´t well studied. In this work, we have studied the genetic stability of MSC isolated from the umbilical cord vein during in vitro expansion, after the cryopreservation, and under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. Cells were isolated, in vitro expanded, demonstrated capacity for osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation and were evaluated using flow cytometry, so they met the minimum requirements for characterization as MSCs. The cells were expanded under different concentrations and time of exposition to titanium microparticles. The genetic stability of MSCs was assessed by cytogenetic analysis, fluorescence in situ hybridization (FISH) and analysis of micronucleus and other nuclear alterations (CBMN). The cells were able to internalize the titanium microparticles, but MSCs preserve their morphology, differentiation capacity and surface marker expression profiles. Furthermore, there was an increase in the genomic instability after long time of in vitro expansion, and this instability was greater when cells were exposed to high doses of titanium microparticles that induced oxidative stress. It is necessary always assess the risks/ benefits of using titanium in tissue therapy involving MSCs, considering the biosafety of the use of bone regeneration using titanium and MSCs. Even without using titanium, it is important that the therapeutic use of such cells is based on analyzes that ensure quality, security and cellular stability, with the standardization of quality control programs appropriate. In conclusion, it is suggested that cytogenetic analysis, FISH analysis and the micronucleus and other nuclear alterations are carried out in CTMH before implanting in a patient

Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) dose-dependently reduces osteoclast differentiation and resorption

International audience

Études in vivo et in vitro sur le potentiel néphroprotecteur de plantes médicinales anti-diabétiques de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie-James

Notre équipe a identifié le thé Labrador [Rhododendron groenlandicum L. (Ericaceae)] comme une plante potentiellement antidiabétique de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale. Dans la présente étude, nous avons évalué les effets néphroprotecteurs potentiels de la plante. De la microalbuminurie et de la fibrose rénale ont été développées chez des souris alimentées avec une diète grasse (DG). Le R. groenlandicum améliore d’une façon non-significative la microalbuminurie, avec des valeurs de l’aire sous la courbe (ACR) diminuant de 0.69 à 0.53. La valeur de la fibrose rénale qui était, à l’origine, de 4.85 unités arbitraires (UA) dans des souris alimentées à la DG, a chuté à 3.27 UA après avoir reçu un traitement de R. groenlandicum. Le R. groenlandicum a réduit la stéatose rénale de presque la moitié alors que l’expression du facteur de modification Bcl-2 (Bmf) a chuté de 13.96 UA à 9.43 UA. Dans leur ensemble les résultats suggèrent que le traitement avec R. groenlandicum peut améliorer la fonction rénale altérée par DG. Dans l’étude subséquente, notre équipe a identifié 17 espèces de la forêt boréale, de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale, qui ont présenté des activités biologiques prometteuses in vitro et in vivo dans le contexte du DT2. Nous avons maintenant examiné ces 17 extraits afin d’identifier lesquels possèdent un potentiel cytoprotecteur rénale en utilisant des cellules Madin Darby Canine Kidney (MDCK) mises à l’épreuve dans un médium hypertonique. Nous concluons que plusieurs plantes antidiabétiques Cris exercent une activité de protection rénale qui pourrait être pertinente dans le contexte de la néphropathie diabétique (ND) qui affecte une proportion importante des Cris. La G. hispidula et la A. balsamea sont parmi les plantes les plus puissantes dans ce contexte et elles semblent protectrices principalement en inhibant la caspase 9 dans la voie de signalisation apoptotique mitochondriale. Finalement, nous avons utilisé une approche de fractionnement guidée par un test biologique pour identifier les fractions actives et les composés de A. balsamea avec un potentiel de protection rénale in vitro dans des cellules MDCK mises au défi avec un médium hypertonique. La fraction d’hexane (Hex) possède le potentiel le plus élevé parmi toutes les fractions de solvant contre les dommages cellulaires induits par le stress hypertonique. Dans des études précédentes, trois composés purs ont été identifiés à partir de la fraction Hex, à savoir, l’acide abiétique, l’acide déhydroabiétique et le squalène. L’acide abiétique se distinguait par son effet puissant dans le maintien de la viabilité des cellules MDCK (AnnV-/PI-) à un niveau relativement élevé (augmentation de 25.48% relative au stress hypertonique, P<0.0001), ainsi qu’une réduction significative (diminution de 20.20% par rapport au stress hypertonique, P<0.0001) de l’apoptose de stade précoce (AnnV+/PI-). L’acide abiétique peut donc servir à normaliser les préparations traditionnelles d’A. balsamea et à trouver des applications potentielles dans le traitement de la néphropathie diabétique. Les trois études ont été intrinsèquement liées les unes aux autres, par conséquent, nous avons réussi à identifier R. groenlandicum ainsi que A. balsamea comme nouvelles plantes prometteuses contre la néphropathie diabétique. Nous croyons que ces résultats profiteront à la communauté crie pour la gestion des complications diabétiques, en particulier la néphropathie diabétique. En parallèle, nos données pourraient faire avancer l'essai clinique de certaines plantes médicinales de la pharmacopée traditionnelle des Cris de la Baie James orientale du Canada.

Design and validation of a novel generic platform for the production of tetravalent IgG1-like bispecific antibodies

International audience

The Use of Mucoadhesive Polymers to Enhance the Hypotensive Effect of a Melatonin Analogue, 5-MCA-NAT, in Rabbit Eyes

Purpose.: 5-Methoxy-carbonylamino-N-acetyltryptamine (5-MCA-NAT, a melatonin receptor agonist) produces a clear intraocular pressure (IOP) reduction in New Zealand White rabbits and glaucomatous monkeys. The goal of this study was to evaluate whether the hypotensive effect of 5-MCA-NAT was enhanced by the presence of cellulose derivatives, some of them with bioadhesive properties, as well as to determine whether these formulations were well tolerated by the ocular surface. Methods.: Formulations were prepared with propylene glycol (0.275%), carboxymethyl cellulose (CMC, 0.5% and 1.0%) of low and medium viscosity and hydroxypropylmethyl cellulose (0.3%). Quantification of 5-MCA-NAT (100 μM) was assessed by HPLC. In vitro tolerance was evaluated by the MTT method in human corneal-limbal epithelial cells and normal human conjunctival cells. In vivo tolerance was analyzed by biomicroscopy and specular microscopy in rabbit eyes. The ocular hypotensive effect was evaluated measuring IOP for 8 hours in rabbit eyes. Results.: All the formulations demonstrated good in vitro and in vivo tolerance. 5-MCA-NAT in CMC medium viscosity 0.5% was the most effective at reducing IOP (maximum IOP reduction, 30.27%), and its effect lasted approximately 7 hours. Conclusions.: The hypotensive effect of 5-MCA-NAT was increased by using bioadhesive polymers in formulations that are suitable for the ocular surface and also protective of the eye in long-term therapies. The use of 5-MCA-NAT combined with bioadhesive polymers is a good strategy in the treatment of ocular hypertension and glaucoma.