Mycoplasma hominis mediastinitis after acute aortic dissection repair.

We report a case of ascending aortic graft infection by an atypical bacteria, Mycoplasma hominis, with mediastinitis, a dreaded complication after cardiac surgery. A 55-year-old patient underwent ascending aorta replacement for acute type A dissection. He developed sternal instability and purulent discharge, requiring sternal wire removal and debridement. Cultures were initially sterile, but showed M. hominis infection after a significant delay and in specific culture media. The patient was treated with doxycycline and moxifloxacine. Cultures became negative and the sternum was closed on the 28th postoperative day after the first debridement. Recovery was favorable, with no signs of infection. Antibiotics were continued for one year. The patient is still asymptomatic 16 months after antibiotic interruption. Atypical organisms should be considered in the differential diagnosis of acute mediastinitis of unknown etiology after routine microbiological investigations.

Composition of Hawthorn (Crataegus spp.) Fruits and Leaves and emblic Leafflower (Phyllanthus emblica) Fruits

Hawthorn (Crataegus sp.) is widely distributed in the northern hemisphere (Asia, Europe and North America). It has been used as a medicinal material and food for hundreds of years both in Europe and in China. Clinical investigations and other research suggest that extracts of hawthorn fruits and leaves have multiple health effects including hypolipidaemic, anti-atherosclerotic, hypotensive, cardioprotective and blood vessel relaxing activities. Hawthorn fruit extracts have also displayed antioxidant and radical scavenging activities. Emblic leafflower fruit (Phyllanthus emblica) is widely used in Chinese and Indian traditional medicine. It has been found to have anti-cancer, hypoglycaemic and hypolipidaemic activities as well as cardioprotective effects and antioxidant activity. The fruit is currently used as a functional food targeted at obese people in China. Phenolic compounds, procyanidins (PCs), flavonols and C-glycosyl flavones in hawthorn and hydrolysable tannins in emblic leafflower fruits are considered among the major bioactive compounds in these berries. Moreover, hawthorn and emblic leafflower fruits are rich in vitamin C, triterpenoids, fruit acids, sugar alcohols and some other components with beneficial effects on the health of human beings. The aim of the thesis work was to characterise the major phenolic compounds in hawthorn fruits and leaves and emblic leafflower fruits as well as other components contributing to the nutritional profile and sensory properties of hawthorn fruits. Differences in the content and compositional profile of the major phenolic compounds, sugars, acids and sugar alcohols within various origins and species of hawthorn were also investigated. Acids, sugars and sugar alcohols in the fruits of different origins/cultivars belonging to three species (C. pinnatifida, C. brettschneideri and C. scabrifolia) of hawthorn were analysed by gas chromatography (GC-FID) and mass spectrometry (Publication I). Citric acid, quinic acid, malic acid, fructose, glucose, sorbitol and myo-inositol were found in all the subspecies. Sucrose was present only in C. scabrifolia and three cultivars of C. pinnatifida var. major. Forty-two phenolic compounds were identified/tentatively identified in fruits of C. pinnatifida var. major by polyamide column chromatography combined with high-performance liquid chromatograph-electrospray ionisation mass spectrometry (HPLC-ESI-MS) (Publication II). Ideain, chlorogenic acid, procyanidin (PC) B2, (-)-epicatechin, hyperoside and isoquercitrin were the major phenolic components identified. In addition, 35 phenolic compounds were tentatively identified based on UV and mass spectra. Eleven major phenolic compounds (hyperoside, isoquercitrin, chlorogenic acid, ideain, (-)-epicatechin, two PC dimers, three PC trimers and a PC dimer-hexoside) were quantified in the fruits of 22 cultivars/origins of three species of Chinese hawthorn by HPLC-ESI-MS with single ion recording function (SIR) (Publication III). The fruits of the hawthorn cultivars/origins investigated fell into two groups, one rich in sugars and flavonols, the other rich in acids and procyanidins. Based on the compositional features, different biological activities and sensory properties may be expected between cultivars/origins of the two groups. The results suggest that the contents of phenolic compounds, acids, sugars and sugar alcohols may be used as chemotaxonomic information distinguishing the hawthorn species from each other. Phenolic compounds in fruits and leaves of C. grayana and their changes during fruit ripening/harvesting were investigated using HPLC-UV-ESI-MS (Publication IV). (-)-Epicatechin, PC B2 and C1, hyperoside and a quercetin-pentoside were the major phenolic compounds in both fruits and leaves. Three C-glycosyl flavones (a luteolin-C-hexoside, a methyl luteolin-C-hexoside and an apigenin-C-hexoside) were present in leaves in abundance, but only at trace levels in fruits. Ideain and 5-O-caffeoylquinic acid were found in fruits only. Additionally, eleven phenolic compounds were identified/tentatively identified in both leaves and fruits (three B-type PC trimers, two B-type PC tetramers, a quercetin-rhamnosylhexoside, a quercetin-pentoside, a methoxykaempferol-methylpentosylhexoside, a quercetin-hexoside acetate, a methoxykaempferol-pentoside, chlorogenic acid and an unknown hydroxycinnamic acid derivative). The total content of phenolic compounds reached the highest level by the end of August in fruits and by the end of September in leaves. The compositional profiles of phenolic compounds in fruits and leaves of C. grayana were different from those of C. pinnatifida, C. brettschneideri, C. scabrifolia, C. pinnatifida. var. major, C. monogyna, C. laevigata and C. pentagyna. Phenolic compounds in emblic leafflower fruits were characterised by Sephadex LH-20 column chromatography combined with HPLC-ESI-MS (Publication V). A mucic acid gallate, three isomers of mucic acid lactone gallate, a galloylglucose, gallic acid, a digalloylglucose, putranjivain A, a galloyl-HHDP-glucose, elaeocarpusin and chebulagic acid represented the major phenolic compounds in fruits of emblic leafflower. In conclusion, results of this study significantly increase the current knowledge on the key bioactive and nutritional components of hawthorn and emblic leafflower fruits. These results provide important information for research on the mechanism responsible for the health benefits of these fruits.

Alpha2-Adrenoceptor-mediated vascular responses induced by dexmedetomidine

Alpha2-Adrenoceptors are cell-surface G protein coupled receptors that mediate many of the effects of the catecholamines noradrenaline and adrenaline. The three human α2-adrenoceptor subtypes are widely expressed in different tissues and organs, and they mediate many different physiological and pharmacological effects in the central and peripheral nervous system and as postsynaptic receptors in target organs. Previous studies have demonstrated that α2-adrenoceptors mediate both vascular constriction and dilatation in humans. Large inter-individual variation has been observed in the vascular responses to α2-adrenoceptor activation in clinical studies. All three receptor subtypes are potential drug targets. It was therefore considered important to further elucidate the details of adrenergic vascular regulation and its genetic variation, since such knowledge may help to improve the development of future cardiovascular drugs and intensive care therapies. Dexmedetomidine is the most selective and potent α2-adrenoceptor agonist currently available for clinical use. When given systemically, dexmedetomidine induces nearly complete sympatholysis already at low concentrations, and postsynaptic effects, such vasoconstriction, can be observed with increasing concentrations. Thus, local infusions of small doses of dexmedetomidine into dorsal hand veins and the application of pharmacological sympathectomy with brachial plexus block provide a means to assess drug-induced peripheral vascular responses without interference from systemic pharmacological effects and autonomic nervous system regulation. Dexmedetomidine was observed to have biphasic effects on haemodynamics, with an initial decrease in blood pressure at low concentrations followed by substantial increases in blood pressure and coronary vascular resistance at high concentrations. Plasma concentrations of dexmedetomidine that significantly exceeded the recommended therapeutic level did not reduce myocardial blood flow below the level that is observed with the usual therapeutic concentrations and did not induce any evident myocardial ischaemia in healthy subjects. Further, it was demonstrated that dexmedetomidine also had significant vasodilatory effects through activation of endothelial nitric oxide synthesis, and thus when the endothelial component of the blood vessel response to dexmedetomidine was inhibited, peripheral vasoconstriction was augmented. Hand vein constriction responses to α2-adrenoceptor activation by dexmedetomidine were only weakly associated with the constriction responses to α1-adrenoceptor activation, pointing to independent cellular regulation by these two adrenoceptor classes. Substantial inter-individual variation was noted in the venous constriction elicited by activation of α2-adrenoceptors by dexmedetomidine. In two study populations from two different continents, a single nucleotide polymorphism in the PRKCB gene was found to be associated with the dorsal hand vein constriction response to dexmedetomidine, suggesting that protein kinase C beta may have an important role in the vascular α2-adrenoceptor signalling pathways activated by dexmedetomidine.

Leiomioma benigno metastatizante de veia cava inferior: rara complicação tardia de histerectomia

Large vessel tumors diagnosis is usually difficult. Benign metastasizing leiomyoma is a rare condition occurring inside peripheral vessels. There are few publications about this tumor inside inferior vena cava. A 54 years old female patient is presented with a previous hysterectomy for myomas. She complained of no specific symptoms 18 months after surgery. Computer tomography revealed a 7.5 x 3.5 x 4.0 cm mass at inferior vena cava and right psoas muscle. After surgical management and immunohistochemical screening biopsy, the diagnosis was benign metastasizing leiomyoma of inferior vena cava. The patient recovery was uneventful. Benign metastasizing leiomyoma of inferior vena cava is a very rare condition, and must be suspected in patients with primary leiomyosarcoma, especially in women previously submitted to hysterectomy for leiomyomatosis.

Influence of preoperative supplementation of omega-3 fatty acid in the healing of colonic anastomoses in malnourished rats receiving paclitaxel

OBJECTIVE: To evaluate the effect of preoperative supplementation of omega-3 fatty acids on the healing of colonic anastomoses in malnourished rats receiving paclitaxel. METHODS: we studied 160 male Wistar rats, divided in two groups: one subjected to malnutrition by pair feeding (M) for four weeks, and another that received food ad libitum (W). In the fourth week, the groups were further divided into two subgroups that received omega-3 or olive oil by gavage. The animals were submitted to colonic transection and end-to-end anastomosis. After the operation, each of the four groups was divided into two subgroups that received intraperitoneal isovolumetric solutions of saline or paclitaxel. RESULTS: mortality was 26.8% higher in the group of animals that received paclitaxel (p = 0.003). The complete rupture strength was greater in well-nourished-oil Paclitaxel group (WOP) compared with the the malnourished-oil Paclitaxel one (MOP). The collagen maturation index was higher in well-nourished-oil saline group (WOS) in relation to the malnutrition-oil-saline group (MOS), lower in malnourished-oil-saline group (MOS) in relation to malnourished-ômega3-saline one (M3S) and lower in the well-nourished-omega3-saline group (W3S) compared with the malnourished-omega3-saline (M3S). The blood vessel count was higher in the malnourished-oil-saline group (MOS) than in the malnourished-oil-paclitaxel group (MOP) and lower in the malnourished-oil-saline group (MOS) in relation to the malnourished-omega3-paclitaxel group (M3P). CONCLUSION: supplementation with omega-3 fatty acids was associated with a significant increase in the production of mature collagen in malnourished animals, with a reversal of the harmful effects caused by malnutrition associated with the use of paclitaxel on the rupture strength, and with a stimulus to neoangiogenesis in the group receiving paclitaxel.

New perspectives on the melanocortins and their cardiovascular effects: Potential implications for the treatment of cardiovascular diseases with melanocortin analogues

The melanocortin peptides, including melanocyte-stimulating hormones, α-, β- and γ-MSH, are derived from the precursor peptide proopiomelanocortin and mediate their biological actions via five different melanocortin receptors, named from MC1 to MC5. Melanocortins have been implicated in the central regulation of energy balance and cardiovascular functions, but their local effects, via yet unidentified sites of action, in the vasculature, and their therapeutic potential in major vascular pathologies remain unclear. Therefore, the main aim of this thesis was to characterise the role of melanocortins in circulatory regulation, and to investigate whether targeting of the melanocortin system by pharmacological means could translate into therapeutic benefits in the treatment of cardiovascular diseases such as hypertension. In experiments designed to elucidate the local effects of α-MSH on vascular tone, it was found that α-MSH improved blood vessel relaxation via a nitric oxide (NO)-dependent mechanism without directly contracting or relaxing blood vessels. Furthermore, α-MSH was shown to regulate the expression and function of endothelial NO synthase in cultured human endothelial cells via melanocortin 1 receptors. In keeping with the vascular protective role, pharmacological treatment of mice with α-MSH analogues displayed therapeutic efficacy in conditions associated with vascular dysfunction such as obesity. Furthermore, α-MSH analogues elicited marked diuretic and natriuretic responses, which together with their vascular effects, seemed to provide protection against sodium retention and blood pressure elevation in experimental models of hypertension. In conclusion, the present results identify novel effects for melanocortins in the local control of vascular function, pointing to the potential future use of melanocortin analogues in the treatment of cardiovascular pathologies.

The effects of maternal hyperglycemia on human umbilical vascular gene expression and neonatal rat lung development

Background: Maternal diabetes affects many fetal organ systems, including the vasculature and the lungs. The offspring of diabetic mothers have respiratory adaptation problems after birth. The mechanisms are multifactorial and the effects are prolonged during the postnatal period. An increasing incidence of diabetic pregnancies accentuates the importance of identifying the pathological mechanisms, which cause the metabolic and genetic changes that occur in offspring, born to diabetic mothers. Aims and methods: The aim of this thesis was to determine changes both in human umbilical cord exposed to maternal type 1 diabetes and in neonatal rat lungs after streptozotocin-induced maternal hyperglycemia, during pregnancy. Rat lungs were used as a model for the potential disease mechanisms. Gene expression alterations were determined in human umbilical cords at birth and in rat pup lungs at two week of age. During the first two postnatal weeks, rat lung development was studied morphologically and histologically. Further, the effect of postnatal hyperoxia on hyperglycemia-primed rat lungs was investigated at one week of age to mimic the clinical situation of supplemental oxygen treatment. Results: In the umbilical cord, maternal diabetes had a major negative effect on the expression of genes involved in blood vessel development. The genes regulating vascular tone were also affected. In neonatal rat lungs, intrauterine hyperglycemia had a prolonged effect on gene expression during late alveolarization. The most affected pathway was the upregulation of extracellular matrix proteins. Newborn rat lungs exposed to intrauterine hyperglycemia had thinner saccular walls without changes in airspace size, a smaller relative lung weight and lung total tissue area, and increased cellular apoptosis and proliferation compared to control lungs, possibly reflecting an aberrant maturational adaptation. At one and two weeks of age, cell proliferation and secondary crest formation were accelerated in hyperglycemia-exposed lungs. Postnatal hyperoxic exposure, alone caused arrested alveolarization with thin-walled and enlarged alveoli. In contrast, the dual exposure of intrauterine hyperglycemia and postnatal hyperoxia resulted in the phenotype of thick septa together with arrested alveolarization and decreased number of small pulmonary arteries. Conclusions: Maternal diabetic environment seems to alter the umbilical cord gene expression profile of the regulation of vascular development and function. Fetal hyperglycemia may additionally affect the genetic regulation of the postnatal lung development and may actually induce prolonged structural alterations in neonatal lungs together with a modifying effect on the deleterious pulmonary exposure of postnatal hyperoxia. This, combined with the novel human umbilical cord gene data could serve as stepping stones for future therapies to curb developmental aberrations.

131I-induced changes in rat thyroid gland function

Therapeutic doses of 131I administered to thyrotoxic patients may cause thyroid failure. The present study used a rat model to determine thyroid function after the administration of different doses of 131I (64-277 µCi). Thirty male Fisher rats in the experimental group and 30 in the control group (untreated) were followed for 6 months. The animals were 4 months old at the beginning of the experiment and were sacrificed at an age of 9 months. Hormone concentration was determined before 131I administration (4-month-old animals) and three times following 131I administration, when the animals were 7, 8, and 9 months old. The thyroid glands were removed and weighed, their volume was determined and histopathological examination was performed at the end of the experiment. Significant differences in serum triiodothyronine and thyroid-stimulating hormone concentration, measured at the age of 7, 8, and 9 months, were found in the experimental group. During aging of the animals, the concentration of thyroxin fell from 64.8 ± 8.16 to 55.0 ± 6.1 nM in the control group and from 69.4 ± 6.9 to 25.4 ± 3.2 nM in the experimental group. Thyroid gland volume and weight were significantly lower in the experimental than in the control group. Thyroid glands from the experimental group showed hyaline thickness of the blood vessel wall, necrotic follicles, a strong inflammatory reaction, and peeling of necrotic cells in the follicles. In conclusion, significant differences in hormone levels and histopathological findings indicated prolonged hypothyroidism after 131I administration to rats, which was not 131I dose dependent.

Ox-LDL increases OX40L in endothelial cells through a LOX-1-dependent mechanism

Oxidative low-density lipoprotein (Ox-LDL) is a key risk factor for the development of atherosclerosis, and it can stimulate the expression of a variety of inflammatory signals. As a new and highly sensitive inflammation index, OX40L may be a key to understanding the mechanisms that regulate interactions between cells within the vessel wall and inflammatory mediators during the development of atherosclerosis. To investigate whether Ox-LDL regulates OX40L expression through an oxidized LDL-1 receptor (LOX-1)-mediated mechanism, we investigated the effect of different concentrations of Ox-LDL (50, 100, 150 µg/mL) on endothelial cell proliferation and apoptosis. Stimulation with Ox-LDL increased OX40L protein 1.44-fold and mRNA 4.0-fold in endothelial cells, and these effects were inhibited by blocking LOX-1. These results indicate that LOX-1 plays an important role in the chronic inflammatory process in blood vessel walls. Inhibiting LOX-1 may reduce blood vessel inflammation and provide a therapeutic option to limit atherosclerosis progression.

Lyophilized allografts without pre-treatment with glutaraldehyde are more suitable than cryopreserved allografts for pulmonary artery reconstruction

Various methods are available for preservation of vascular grafts for pulmonary artery (PA) replacement. Lyophilization and cryopreservation reduce antigenicity and prevent thrombosis and calcification in vascular grafts, so both methods can be used to obtain vascular bioprostheses. We evaluated the hemodynamic, gasometric, imaging, and macroscopic and microscopic findings produced by PA reconstruction with lyophilized (LyoPA) grafts and cryopreserved (CryoPA) grafts in dogs. Eighteen healthy crossbred adult dogs of both sexes weighing between 18 and 20 kg were used and divided into three groups of six: group I, PA section and reanastomosis; group II, PA resection and reconstruction with LyoPA allograft; group III, PA resection and reconstruction with CryoPA allograft. Dogs were evaluated 4 weeks after surgery, and the status of the graft and vascular anastomosis were examined macroscopically and microscopically. No clinical, radiologic, or blood-gas abnormalities were observed during the study. The mean pulmonary artery pressure (MPAP) in group III increased significantly at the end of the study compared with baseline (P=0.02) and final [P=0.007, two-way repeat-measures analysis of variance (RM ANOVA)] values. Pulmonary vascular resistance of groups II and III increased immediately after reperfusion and also at the end of the study compared to baseline. The increase shown by group III vs group I was significant only if compared with after surgery and study end (P=0.016 and P=0.005, respectively, two-way RM ANOVA). Microscopically, permeability was reduced by ≤75% in group III. In conclusion, substitution of PAs with LyoPA grafts is technically feasible and clinically promising.

Post-hatch heat warms adult beaks: irreversible physiological plasticity in Japanese quail

Across taxa, the early rearing environment contributes to adult morphological and physiological variation. For example, in birds, environmental temperature plays a key role in shaping bill size and clinal trends across latitudinal/thermal gradients. Such patterns support the role of the bill as a thermal window and in thermal balance. It remains unknown whether bill size and thermal function are reversibly plastic. We raised Japanese quail in warm (308C) or cold (158C) environments and then at a common intermediate temperature. We predicted that birds raised in cold temperatures would develop smaller bills than warm-reared individuals, and that regulation of blood flow to the bill in response to changing temperatures would parallel the bill’s role in thermal balance. Cold-reared birds developed shorter bills, although bill size exhibited ‘catch-up’ growth once adults were placed at a common temperature. Despite having lived in a common thermal environment as adults, individuals that were initially reared in the warmth had higher bill surface temperatures than coldreared individuals, particularly under cold conditions. This suggests that blood vessel density and/or the control over blood flow in the bill retained a memory of early thermal ontogeny. We conclude that post-hatch temperature reversibly affects adult bill morphology but irreversibly influences the thermal physiological role of bills and may play an underappreciated role in avian energetics

Reactive Hyperemia as endothelial function determinant using plethysmography methods

L’atteinte de la fonction endothéliale représente une phase précoce de l’athérosclérose, un stade où les patients sont généralement asymptomatiques. Il existe donc un intérêt certain à détecter la dysfonction endothéliale. Nous avons développé une technique de mesure des variations de flot artériel au niveau des membres supérieurs, basée sur la spectroscopie proche infrarouge (NIRS). Cette approche permettrait d’étudier le niveau d’atteinte vasculaire et probablement de quantifier le degré de dysfonction endothéliale périphérique lors d’une hyperémie réactive. L'expérience a été exécutée sur deux cohortes de 13 et de 15 patients et a été comparée à la pléthysmographie par jauge de contrainte (SGP) qui est considérée comme une méthode de référence. Par la suite, nous avons caractérisé la réponse endothéliale par modélisation de la courbe hyperémique du flot artériel. Des études préliminaires avaient démontré que la réponse hyperémique adoptait majoritairement une forme bi-modale. Nous avons tenté de séparer les composantes endothéliales-dépendantes et endothéliales-indépendantes de l’hyperémie. La quantification des deux composantes de la réaction hyperémique permet de calculer un indice de la ‘santé’ du système endothélial local. Cet indice est nommé le ηfactor. Les résultats montrent une forte corrélation des mesures de flots entre la technique développée et la méthode de référence (r=0.91). Nous avons conclu que NIRS est une approche précise pour la mesure non-invasive du flot artériel. Nous avons obtenu une bonne répétabilité (ICC = 0.9313) pour le ηfactor indiquant sa robustesse. Cependant des études supplémentaires sont nécessaires pour valider la valeur de diagnostic du facteur défini. Mots clés: hyperémie réactive, réponse myogénique, oxyde nitrique, athérosclérose, spectroscopie proche infrarouge

Remodelage neuronal de la cicatrice cardiaque suite à un infarctus du myocarde

Suite à un infarctus du myocarde, la formation d’une cicatrice, nommée fibrose de réparation, représente un processus adaptatif et essentiel empêchant la rupture du myocarde. La cicatrice est constituée de myofibroblastes, de cellules vasculaires, de fibres sympathiques ainsi que de cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine. Une perturbation au niveau de ces constituants cellulaires résulte en une formation maladaptative de la cicatrice et éventuellement, une diminution de la fonction cardiaque. La compréhension des événements cellulaires ainsi que les mécanismes sous-jacents participant à cette fibrose est alors d’une importance primordiale. Cette thèse est axée sur l’identification du rôle du système sympathique et des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine dans la formation de la cicatrice ainsi que leur interaction potentielle. Nos travaux examinent l’hypothèse que les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont endogènes au cœur et que suite à un dommage ischémique, elles contribuent à la réponse angiogénique et à la réinnervation sympathique du tissu lésé. Les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont retrouvées dans les cœurs de différentes espèces incluant le cœur infarci humain. Elles sont résidentes dans le cœur, proviennent de la crête neurale lors du développement et sont intercalées entre les cardiomyocytes n’exprimant pas la nestine. Suite à leur isolation de cœurs infarcis de rats, les cellules souches neuronales cardiaques prolifèrent sous forme de neurosphères et, dans des conditions appropriées in vitro, se différencient en neurones exprimant le neurofilament-M. Suite à un infarctus du myocarde, les niveaux de l’ARNm de nestine sont significativement augmentés au niveau de la région infarcie et non-infarcie. Nos résultats suggèrent que cette augmentation de l’expression de nestine dans la cicatrice reflète en partie la migration des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine de la région non-infarcie vers la région infarcie. Lors de la fibrose de réparation, ces cellules représentent un substrat cellulaire pour la formation de nouveaux vaisseaux et contribuent aussi à la croissance des fibres sympathiques dans la région infarcie. Finalement, nous démontrons que la formation de la cicatrice est associée à une innervation sympathique de la région infarcie et péri-infarcie. De plus, les fibres sympathiques présentes dans la région infarcie sont observées à proximité de vaisseaux de petits calibres. Ces données suggèrent indirectement que l’innervation de la cicatrice par les fibres sympathiques peut jouer un rôle dans la réponse angiogénique suite à un infarctus du myocarde. Suite à l’administration du corticostéroïde dexaméthasone, nous détectons un amincissement de la cicatrice, associé à une réduction significative des fibres sympathiques exprimant le neurofilament-M dans la région infarcie et péri-infarcie. La diminution de la densité de ces fibres par le dexaméthasone peut être reliée à une diminution de la prolifération des myofibroblastes et de la production de l’ARNm du facteur neurotrophique nerve growth factor.

The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Étude des mécanismes cellulaires activés par l'Angiopoïétine-1 et le VEGF régulant la perméabilité et la migration endothéliales

L’angiogenèse est la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir d’un réseau vasculaire existant. C’est un phénomène essentiel pour des processus physiologiques et pathologiques. L’activation des cellules endothéliales est contrôlée par plusieurs facteurs de croissance. Le VEGF et son récepteur le VEGFR-2 ont été prouvés comme étant spécifiques et critiques pour la formation des vaisseaux sanguins alors que Tie2, le récepteur auquel se lie l’Ang-1, est requis aussi bien dans le développement vasculaire que dans l’angiogenèse tumorale. Il est connu que l’activation de Tie2 est nécessaire à la stabilisation finale de la vascularisation en inhibant la perméabilité vasculaire induite par le VEGFR-2. Nous avons premièrement découvert que le facteur de croissance pro-angiogénique, l’Ang-1 contrecarre les effets de perméabilité cellulaire induits par le VEGF en inhibant la production de NO dans les cellules endothéliales. Cet effet inhibiteur de Tie2 intervient directement au niveau de l’activité de l’enzyme eNOS. Suite à l’activation de Tie2 par l’Ang-1, eNOS devient fortement phosphorylé sur la Thr497 après la phosphorylation et l’activation de la PKCζ. Nos résultats suggèrent que l’inhibition, par Tie2, de la perméabilité vasculaire durant l’angiogenèse serait due, en partie, à l’inhibition de la production de NO. Deuxièmement nous avons pu distinguer entre deux modes de migration cellulaire endothéliale induits par l’Ang-1 et le VEGF. À l’opposé du VEGF qui promeut une migration individuelle aléatoire, l’Ang-1 induit une migration collective directionnelle. Dans cette étude, nous avons identifié la β-caténine comme un nouveau partenaire moléculaire de la PKCζ. Cette association de la PKCζ à la β-caténine amène le complexe de polarité Par6-aPKC et le complexe des jonctions d’adhérences cellulaires à interagir ensemble à deux localisations différentes au niveau de la cellule endothéliale. Au niveau des contacts intercellulaires, le complexe PKCζ/β-caténine maintien la cohésion et l’adhésion cellulaire nécessaire pour le processus migratoire collectif. Ce complexe se retrouve aussi au niveau du front migratoire des cellules endothéliales afin d’assurer la directionalité et la persistance de la migration endothéliale en réponse à l’Ang-1. D’une manière intéressante, lors de l’inhibition de la PKCζ ou de la β-caténine on assiste à un changement du mode de migration en réponse à l’Ang-1 qui passe d’une migration directionnelle collective à une migration individuelle aléatoire. Ce dernier mode de migration est similaire à celui observé chez des cellules endothéliales exposées au VEGF. Ces résultats ont été corroborés in vivo par une polarité et une adhésion défectueuses au cours de la vasculogenèse chez le poisson zèbre déficient en PKCζ. En résumé, Ang-1/Tie2 module la signalisation et les réponses biologiques endothéliales déclenchées par le VEGF/VEGFR-2. L’identification des mécanismes moléculaires en aval de ces deux récepteurs, Tie2 et VEGFR-2, et la compréhension des différentes voies de signalisation activées par ces complexes moléculaires nous permettra de mettre la lumière sur des nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des maladies angiogéniques.