Anxiolytic effect of methylene blue microinjected into the dorsal periaqueductal gray matter

The dorsal periaqueductal gray (DPAG) has been implicated in the behavioral and autonomic expression of defensive reactions. Several results suggest that, along with GABA, glutamate and serotonin, nitric oxide (NO) may play a role in defense reactions mediated by this region. To further investigate this possibility we microinjected methylene blue (MB; 10, 30 or 100 nmol/0.5 µl) into the DPAG of rats submitted to the elevated plus-maze test, an animal model of anxiety. MB has been used as an inhibitor of soluble guanylate cyclase (sGC) to demonstrate cGMP-mediated processes, and there is evidence that NO may exert its biological effects by binding to the heme part of guanylate cyclase, causing an increase in cGMP levels. The results showed that MB (30 nmol) significantly increased the percent of time spent in the open arms (saline = 11.57 ± 1.54, MB = 18.5 ± 2.45, P<0.05) and tended to do the same with the percentage of open arm entries (saline = 25.8 ± 1.97, MB = 33.77 ± 3.07, P<0.10), but did not change the number of enclosed arm entries. The dose-response curve, however, had an inverted U shape. These results indicate that MB, within a limited dose range, has anxiolytic properties when microinjected into the DPAG.

The mechanism of gentisic acid-induced relaxation of the guinea pig isolated trachea: the role of potassium channels and vasoactive intestinal peptide receptors

We examined some of the mechanisms by which the aspirin metabolite and the naturally occurring metabolite gentisic acid induced relaxation of the guinea pig trachea in vitro. In preparations with or without epithelium and contracted by histamine, gentisic acid caused concentration-dependent and reproducible relaxation, with mean EC50 values of 18 µM and Emax of 100% (N = 10) or 20 µM and Emax of 92% (N = 10), respectively. The relaxation caused by gentisic acid was of slow onset in comparison to that caused by norepinephrine, theophylline or vasoactive intestinal peptide (VIP). The relative rank order of potency was: salbutamol 7.9 > VIP 7.0 > gentisic acid 4.7 > theophylline 3.7. Gentisic acid-induced relaxation was markedly reduced (24 ± 7.0, 43 ± 3.9 and 78 ± 5.6%) in preparations with elevated potassium concentration in the medium (20, 40 or 80 mM, respectively). Tetraethylammonium (100 µM), a nonselective blocker of the potassium channels, partially inhibited the relaxation response to gentisic acid, while 4-AP (10 µM), a blocker of the voltage potassium channel, inhibited gentisic acid-induced relaxation by 41 ± 12%. Glibenclamide (1 or 3 µM), at a concentration which markedly inhibited the relaxation induced by the opener of ATP-sensitive K+ channels, levcromakalim, had no effect on the relaxation induced by gentisic acid. Charybdotoxin (0.1 or 0.3 µM), a selective blocker of the large-conductance Ca2+-activated K+ channels, caused rightward shifts (6- and 7-fold) of the gentisic acid concentration-relaxation curve. L-N G-nitroarginine (100 µM), a NO synthase inhibitor, had no effect on the relaxant effect of gentisic acid, and caused a slight displacement to the right in the relaxant effect of the gentisic acid curve at 300 µM, while methylene blue (10 or 30 µM) or ODQ (1 µM), the inhibitors of soluble guanylate cyclase, all failed to affect gentisic acid-induced relaxation. D-P-Cl-Phe6,Leu17[VIP] (0.1 µM), a VIP receptor antagonist, significantly inhibited (37 ± 7%) relaxation induced by gentisic acid, whereas CGRP (8-37) (0.1 µM), a CGRP antagonist, only slightly enhanced the action of gentisic acid. Taken together, these results provide functional evidence for the direct activation of voltage and large-conductance Ca+2-activated K+ channels, or indirect modulation of potassium channels induced by VIP receptors and accounts for the predominant relaxation response caused by gentisic acid in the guinea pig trachea.

From Escherichia coli heat-stable enterotoxin to mammalian endogenous guanylin hormones

The isolation of heat-stable enterotoxin (STa) from Escherichia coli and cholera toxin from Vibrio cholerae has increased our knowledge of specific mechanisms of action that could be used as pharmacological tools to understand the guanylyl cyclase-C and the adenylyl cyclase enzymatic systems. These discoveries have also been instrumental in increasing our understanding of the basic mechanisms that control the electrolyte and water balance in the gut, kidney, and urinary tracts under normal conditions and in disease. Herein, we review the evolution of genes of the guanylin family and STa genes from bacteria to fish and mammals. We also describe new developments and perspectives regarding these novel bacterial compounds and peptide hormones that act in electrolyte and water balance. The available data point toward new therapeutic perspectives for pathological features such as functional gastrointestinal disorders associated with constipation, colorectal cancer, cystic fibrosis, asthma, hypertension, gastrointestinal barrier function damage associated with enteropathy, enteric infection, malnutrition, satiety, food preferences, obesity, metabolic syndrome, and effects on behavior and brain disorders such as attention deficit, hyperactivity disorder, and schizophrenia.

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.

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Protective signaling of oxytocin in an in vitro model of myocardial ischemia - reperfusion

Introduction : La prévention de la mort de cellules cardiaques contractiles suite à un épisode d'infarctus du myocarde représente le plus grand défi dans la récupération de la fonction cardiaque. On a démontré à maintes reprises que l'ocytocine (OT), l'hormone bien connue pour ses rôles dans le comportement social et reproductif et couramment utilisée dans l’induction de l’accouchement, diminue la taille de l'infarctus et améliore la récupération fonctionnelle du myocarde blessé. Les mécanismes de cette protection ne sont pas totalement compris. Objectif : Étudier les effets d'un traitement avec de l'ocytocine sur des cardiomyocytes isolés en utilisant un modèle in vitro qui simule les conditions d'un infarctus du myocarde. Méthodes : La lignée cellulaire myoblastique H9c2 a été utilisée comme modèle de cardiomyocyte. Pour simuler le dommage d'ischémie-reperfusion (IR), les cellules ont été placées dans un tampon ischémique et incubées dans une chambre anoxique pendant 2 heures. La reperfusion a été accomplie par la restauration du milieu de culture régulier dans des conditions normales d'oxygène. L'OT a été administrée en présence ou en absence d'inhibiteurs de kinases connues pour être impliquées dans la cardioprotection. La mortalité cellulaire a été évaluée par TUNEL et l'activité mitochondriale par la production de formazan pendant 1 à 4 heures de reperfusion. La microscopie confocale a servie pour localiser les structures cellulaires. Résultats : Le modèle expérimental de l'IR dans les cellules H9c2 a été caractérisé par une diminution dans la production de formazan (aux alentours de 50 à 70 % du groupe témoin, p < 0.001) et par l'augmentation du nombre de noyaux TUNEL-positif (11.7 ± 4.5% contre 1.3 ± 0.7% pour le contrôle). L'addition de l'OT (10-7 a 10-9 M) au commencement de la reperfusion a inversé les effets de l'IR jusqu'aux niveaux du contrôle (p < 0.001). L'effet protecteur de l'OT a été abrogé par : i) un antagoniste de l'OT ; ii) le knockdown de l'expression du récepteur à l'OT induit par le siRNA ; iii) la wortmannin, l'inhibiteur de phosphatidylinositol 3-kinases ; iv) KT5823, l'inhibiteur de la protéine kinase dépendante du cGMP (PKG); v) l'ODQ, un inhibiteur du guanylate cyclase (GC) soluble, et A71915, un antagoniste du GC membranaire. L'analyse confocale des cellules traitées avec OT a révélé la translocation du récepteur à l'OT et la forme phosphorylée de l'Akt (Thr 308, p-Akt) dans le noyau et dans les mitochondries. Conclusions : L'OT protège directement la viabilité des cardiomyocytes, lorsqu'elle est administrée au début de la reperfusion, par le déclenchement de la signalisation du PI3K, la phosphorylation de l'Akt et son trafic cellulaire. La cytoprotection médiée par l'OT implique la production de cGMP par les deux formes de GC.

Azul de metileno no tratamento da síndrome vasoplégica em cirurgia cardíaca. quinze anos de perguntas, respostas, dúvidas e certezas

Objective: There is strong evidence that methylene blue (MB), an inhibitor of guanylate cyclase, is an excellent therapeutic option for vasoplegic syndrome (VS) treatment in heart surgery. The aim of this article is to review the MB's therapeutic function in the vasoplegic syndrome treatment. Methods: Fifteen years of literature review. Results: 1) Heparin and ACE inhibitors are risk factors; 2) In the recommended doses it is safe (the lethal dose is 40 mg/ kg); 3) The use of MB does not cause endothelial dysfunction; 4) The MB effect appears in cases of nitric oxide (NO) up-regulation; 5) MB is not a vasoconstrictor, by blocking of the GMPc system it releases the AMPc system, facilitating the norepinephrine vasoconstrictor effect; 6) The most used dosage is 2 mg/kg as IV bolus followed by the same continuous infusion because plasmatic concentrations strongly decays in the first 40 minutes; 7) There is a possible window of opportunity for the MB's effectiveness. Conclusions: Although there are no definitive multicentric studies, the MB used to treat heart surgery VS, at the present time, is the best, safest and cheapest option, being a Brazilian contribution for the heart surgery.

Efeito da apocinina na hipertensão, disfunção endotelial e hipertrofia ventricular esquerda em Ratos Espontaneamente Hipertensos (SHR)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Products for the treatment of inflammatory bowel disease: a patent review (2013-2014)

Introduction: Inflammatory bowel disease (IBD) consists of Crohn's disease, ulcerative colitis and an unspecific IBD. The unclear etiology of IBD is a limiting factor that complicates the development of new pharmacological treatments and explains the high frequency of refractory patients to current drugs, including both conventional and biological therapies. In view of this, recent progress on the development of novel patented products to treat IBD was reviewed.Areas covered: Evaluation of the patent literature during the period 2013 - 2014 focused on chemical compounds, functional foods and biological therapy useful for the treatment of IBD.Expert opinion: Majority of the patents are not conclusive because they were based on data from unspecific methods not related to intestinal inflammation and, when related to IBD models, few biochemical and molecular evaluations that could be corroborating their use in human IBD were presented. On the other hand, methods and strategies using new formulations of conventional drugs, guanylyl cyclase C peptide agonists, compounds that influence anti-adhesion molecules, mAbs anti-type I interferons and anti-integrin, oligonucleotide antisense Smad7, growth factor neuregulin 4 and functional foods, particularly fermented wheat germ with Saccharomyces cerevisiae, are promising products for use in the very near future.

Role of nitric oxide and endocannabinoids in synaptic plasticity in the perirhinal cortex and in visual recognition memory

Introduction and aims of the research Nitric oxide (NO) and endocannabinoids (eCBs) are major retrograde messengers, involved in synaptic plasticity (long-term potentiation, LTP, and long-term depression, LTD) in many brain areas (including hippocampus and neocortex), as well as in learning and memory processes. NO is synthesized by NO synthase (NOS) in response to increased cytosolic Ca2+ and mainly exerts its functions through soluble guanylate cyclase (sGC) and cGMP production. The main target of cGMP is the cGMP-dependent protein kinase (PKG). Activity-dependent release of eCBs in the CNS leads to the activation of the Gαi/o-coupled cannabinoid receptor 1 (CB1) at both glutamatergic and inhibitory synapses. The perirhinal cortex (Prh) is a multimodal associative cortex of the temporal lobe, critically involved in visual recognition memory. LTD is proposed to be the cellular correlate underlying this form of memory. Cholinergic neurotransmission has been shown to play a critical role in both visual recognition memory and LTD in Prh. Moreover, visual recognition memory is one of the main cognitive functions impaired in the early stages of Alzheimer’s disease. The main aim of my research was to investigate the role of NO and ECBs in synaptic plasticity in rat Prh and in visual recognition memory. Part of this research was dedicated to the study of synaptic transmission and plasticity in a murine model (Tg2576) of Alzheimer’s disease. Methods Field potential recordings. Extracellular field potential recordings were carried out in horizontal Prh slices from Sprague-Dawley or Dark Agouti juvenile (p21-35) rats. LTD was induced with a single train of 3000 pulses delivered at 5 Hz (10 min), or via bath application of carbachol (Cch; 50 μM) for 10 min. LTP was induced by theta-burst stimulation (TBS). In addition, input/output curves and 5Hz-LTD were carried out in Prh slices from 3 month-old Tg2576 mice and littermate controls. Behavioural experiments. The spontaneous novel object exploration task was performed in intra-Prh bilaterally cannulated adult Dark Agouti rats. Drugs or vehicle (saline) were directly infused into the Prh 15 min before training to verify the role of nNOS and CB1 in visual recognition memory acquisition. Object recognition memory was tested at 20 min and 24h after the end of the training phase. Results Electrophysiological experiments in Prh slices from juvenile rats showed that 5Hz-LTD is due to the activation of the NOS/sGC/PKG pathway, whereas Cch-LTD relies on NOS/sGC but not PKG activation. By contrast, NO does not appear to be involved in LTP in this preparation. Furthermore, I found that eCBs are involved in LTP induction, but not in basal synaptic transmission, 5Hz-LTD and Cch-LTD. Behavioural experiments demonstrated that the blockade of nNOS impairs rat visual recognition memory tested at 24 hours, but not at 20 min; however, the blockade of CB1 did not affect visual recognition memory acquisition tested at both time points specified. In three month-old Tg2576 mice, deficits in basal synaptic transmission and 5Hz-LTD were observed compared to littermate controls. Conclusions The results obtained in Prh slices from juvenile rats indicate that NO and CB1 play a role in the induction of LTD and LTP, respectively. These results are confirmed by the observation that nNOS, but not CB1, is involved in visual recognition memory acquisition. The preliminary results obtained in the murine model of Alzheimer’s disease indicate that deficits in synaptic transmission and plasticity occur very early in Prh; further investigations are required to characterize the molecular mechanisms underlying these deficits.

Stimulation of renin secretion by nitric oxide is mediated by phosphodiesterase 3

This study aimed to characterize the cellular pathways along which nitric oxide (NO) stimulates renin secretion from the kidney. Using the isolated perfused rat kidney model we found that renin secretion stimulated 4- to 8-fold by low perfusion pressure (40 mmHg), by macula densa inhibition (100 μmol/liter of bumetanide), and by adenylate cyclase activation (3 nmol/liter of isoproterenol) was markedly attenuated by the NO synthase inhibitor nitro-l-arginine methyl ester (l-Name) (1 mM) and that the inhibition by l-Name was compensated by the NO-donor sodium nitroprusside (SNP) (10 μmol/liter). Similarly, inhibition of cAMP degradation by blockade of phosphodiesterase 1 (PDE-1) (20 μmol/liter of 8-methoxymethyl-1-methyl-3-(2-methylpropyl)xanthine) or of PDE-4 (20 μmol/liter of rolipram) caused a 3- to 4-fold stimulation of renin secretion that was attenuated by l-Name and that was even overcompensated by sodium nitroprusside. Inhibition of PDE-3 by 20 μmol/liter of milrinone or by 200 nmol/liter of trequinsin caused a 5- to 6-fold stimulation of renin secretion that was slightly enhanced by NO synthase inhibition and moderately attenuated by NO donation. Because PDE-3 is a cGMP-inhibited cAMP-PDE the role of endogenous cGMP for the effects of NO was examined by the use of the specific guanylate cyclase inhibitor 1-H-(1,2,4)oxodiazolo(4,3a)quinoxalin-1-one (20 μmol). In the presence of 1H-[1,2,4]oxodiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one the effect of NO on renin secretion was abolished, whereas PDE-3 inhibitors exerted their normal effects. These findings suggest that PDE-3 plays a major role for the cAMP control of renin secretion. Our findings are compatible with the idea that the stimulatory effects of endogenous and exogenous NO on renin secretion are mediated by a cGMP-induced inhibition of cAMP degradation.

Characterization of the antiproliferative signal mediated by the somatostatin receptor subtype sst5

We investigated cell proliferation modulated by cholecystokinin (CCK) and somatostatin analogue RC-160 in CHO cells bearing endogenous CCKA receptors and stably transfected by human subtype sst5 somatostatin receptor. CCK stimulated cell proliferation of CHO cells. This effect was suppressed by inhibitor of the soluble guanylate cyclase, LY 83583, the inhibitor of the cGMP dependent kinases, KT 5823, and the inhibitor of mitogen-activated protein (MAP) kinase kinase, PD 98059. CCK treatment induced an increase of intracellular cGMP concentrations, but concomitant addition of LY 83583 virtually suppressed this increase. CCK also activated both phosphorylation and activity of p42-MAP kinase; these effects were inhibited by KT 5823. All the effects of CCK depended on a pertussis toxin-dependent G protein. Somatostatin analogue RC-160 inhibited CCK-induced stimulation of cell proliferation but it did not potentiate the suppressive effect of the inhibitors LY 83583 and KT 5823. RC-160 inhibited both CCK-induced intracellular cGMP formation as well as activation of p42-MAP kinase phosphorylation and activity. This inhibitory effect was observed at doses of RC-160 similar to those necessary to occupy the sst5 recombinant receptor and to inhibit CCK-induced cell proliferation. We conclude that, in CHO cells, the proliferation and the MAP kinase signaling cascade depend on a cGMP-dependent pathway. These effects are positively regulated by CCK and negatively influenced by RC-160, interacting through CCKA and sst5 receptors, respectively. These studies provide a characterization of the antiproliferative signal mediated by sst5 receptor.

Nitric oxide and salicylic acid signaling in plant defense

Salicylic acid (SA) plays a critical signaling role in the activation of plant defense responses after pathogen attack. We have identified several potential components of the SA signaling pathway, including (i) the H2O2-scavenging enzymes catalase and ascorbate peroxidase, (ii) a high affinity SA-binding protein (SABP2), (iii) a SA-inducible protein kinase (SIPK), (iv) NPR1, an ankyrin repeat-containing protein that exhibits limited homology to IκBα and is required for SA signaling, and (v) members of the TGA/OBF family of bZIP transcription factors. These bZIP factors physically interact with NPR1 and bind the SA-responsive element in promoters of several defense genes, such as the pathogenesis-related 1 gene (PR-1). Recent studies have demonstrated that nitric oxide (NO) is another signal that activates defense responses after pathogen attack. NO has been shown to play a critical role in the activation of innate immune and inflammatory responses in animals. Increases in NO synthase (NOS)-like activity occurred in resistant but not susceptible tobacco after infection with tobacco mosaic virus. Here we demonstrate that this increase in activity participates in PR-1 gene induction. Two signaling molecules, cGMP and cyclic ADP ribose (cADPR), which function downstream of NO in animals, also appear to mediate plant defense gene activation (e.g., PR-1). Additionally, NO may activate PR-1 expression via an NO-dependent, cADPR-independent pathway. Several targets of NO in animals, including guanylate cyclase, aconitase, and mitogen-activated protein kinases (e.g., SIPK), are also modulated by NO in plants. Thus, at least portions of NO signaling pathways appear to be shared between plants and animals.

NO hyperpolarizes pulmonary artery smooth muscle cells and decreases the intracellular Ca2+ concentration by activating voltage-gated K+ channels.

NO causes pulmonary vasodilation in patients with pulmonary hypertension. In pulmonary arterial smooth muscle cells, the activity of voltage-gated K+ (Kv) channels controls resting membrane potential. In turn, membrane potential is an important regulator of the intracellular free calcium concentration ([Ca2+]i) and pulmonary vascular tone. We used patch clamp methods to determine whether the NO-induced pulmonary vasodilation is mediated by activation of Kv channels. Quantitative fluorescence microscopy was employed to test the effect of NO on the depolarization-induced rise in [Ca2+]i. Blockade of Kv channels by 4-aminopyridine (5 mM) depolarized pulmonary artery myocytes to threshold for initiation of Ca2+ action potentials, and thereby increased [Ca2+]i. NO (approximately 3 microM) and the NO-generating compound sodium nitroprusside (5-10 microM) opened Kv channels in rat pulmonary artery smooth muscle cells. The enhanced K+ currents then hyperpolarized the cells, and blocked Ca(2+)-dependent action potentials, thereby preventing the evoked increases in [Ca2+]i. Nitroprusside also increased the probability of Kv channel opening in excised, outside-out membrane patches. This raises the possibility that NO may act either directly on the channel protein or on a closely associated molecule rather than via soluble guanylate cyclase. In isolated pulmonary arteries, 4-aminopyridine significantly inhibited NO-induced relaxation. We conclude that NO promotes the opening of Kv channels in pulmonary arterial smooth muscle cells. The resulting membrane hyperpolarization, which lowers [Ca2+]i, is apparently one of the mechanisms by which NO induces pulmonary vasodilation.