Effects of acid-base imbalance on vascular reactivity

Acid-base homeostasis maintains systemic arterial pH within a narrow range. Whereas the normal range of pH for clinical laboratories is 7.35-7.45, in vivo pH is maintained within a much narrower range. In clinical and experimental settings, blood pH can vary in response to respiratory or renal impairment. This altered pH promotes changes in vascular smooth muscle tone with impact on circulation and blood pressure control. Changes in pH can be divided into those occurring in the extracellular space (pHo) and those occurring within the intracellular space (pHi), although, extracellular and intracellular compartments influence each other. Consistent with the multiple events involved in the changes in tone produced by altered pHo, including type of vascular bed, several factors and mechanisms, in addition to hydrogen ion concentration, have been suggested to be involved. The scientific literature has many reports concerning acid-base balance and endothelium function, but these concepts are not clear about acid-base disorders and their relations with the three known mechanisms of endothelium-dependent vascular reactivity: nitric oxide (NO/cGMP-dependent), prostacyclin (PGI2/cAMP-dependent) and hyperpolarization. During the last decades, many studies have been published and have given rise to confronting data on acid-base disorder and endothelial function. Therefore, the main proposal of this review is to provide a critical analysis of the state of art and incentivate researchers to develop more studies about these issues.

Hemodialysis improves endothelial venous function in end-stage renal disease

The objective of the present study was to determine the acute effect of hemodialysis on endothelial venous function and oxidative stress. We studied 9 patients with end-stage renal disease (ESRD), 36.8 ± 3.0 years old, arterial pressure 133.8 ± 6.8/80.0 ± 5.0 mmHg, time on dialysis 55.0 ± 16.6 months, immediately before and after a hemodialysis session, and 10 healthy controls matched for age and gender. Endothelial function was assessed by the dorsal hand vein technique using graded local infusion of acetylcholine (endothelium-dependent venodilation, EDV) and sodium nitroprusside (endothelium-independent venodilation). Oxidative stress was evaluated by measuring protein oxidative damage (carbonyls) and antioxidant defense (total radical trapping antioxidant potential - TRAP) in blood samples. All patients were receiving recombinant human erythropoietin for at least 3 months and were not taking nitrates or a-receptor antagonists. EDV was significantly lower in ESRD patients before hemodialysis (65.6 ± 10.5) vs controls (109.6 ± 10.8; P = 0.010) and after hemodialysis (106.6 ± 15.7; P = 0.045). Endothelium-independent venodilation was similar in all comparisons performed. The hemodialysis session significantly decreased TRAP (402.0 ± 53.5 vs 157.1 ± 28.3 U Trolox/µL plasma; P = 0.001). There was no difference in protein damage comparing ESRD patients before and after hemodialysis. The magnitude of change in the EDV was correlated negatively with the magnitude of change in TRAP (r = -0.70; P = 0.037). These results suggest that a hemodialysis session improves endothelial venous function, in association with an antioxidant effect.

Vascular adaptive responses to physical exercise and to stress are affected differently by nandrolone administration

Androgenic anabolic steroid, physical exercise and stress induce cardiovascular adaptations including increased endothelial function. The present study investigated the effects of these conditions alone and in combination on the vascular responses of male Wistar rats. Exercise was started at 8 weeks of life (60-min swimming sessions 5 days per week for 8 weeks, while carrying a 5% body-weight load). One group received nandrolone (5 mg/kg, twice per week for 8 weeks, im). Acute immobilization stress (2 h) was induced immediately before the experimental protocol. Curves for noradrenaline were obtained for thoracic aorta, with and without endothelium from sedentary and trained rats, submitted or not to stress, treated or not with nandrolone. None of the procedures altered the vascular reactivity to noradrenaline in denuded aorta. In intact aorta, stress and exercise produced vascular adaptive responses characterized by endothelium-dependent hyporeactivity to noradrenaline. These conditions in combination did not potentiate the vascular adaptive response. Exercise-induced vascular adaptive response was abolished by nandrolone. In contrast, the aortal reactivity to noradrenaline of sedentary rats and the vascular adaptive response to stress of sedentary and trained rats were not affected by nandrolone. Maximum response for 7-10 rats/group (g): sedentary 3.8 ± 0.2 vs trained 3.0 ± 0.2*; sedentary/stress 2.7 ± 0.2 vs trained/stress 3.1 ± 0.1*; sedentary/nandrolone 3.6 ± 0.1 vs trained/nandrolone 3.8 ± 0.1; sedentary/stress/nandrolone 3.2 ± 0.1 vs trained/stress/nandrolone 2.5 ± 0.1*; *P < 0.05 compared to its respective control. Stress and physical exercise determine similar vascular adaptive response involving distinct mechanisms as indicated by the observation that only the physical exercise-induced adaptive response was abolished by nandrolone.

Gadolinium increases the vascular reactivity of rat aortic rings

Gadolinium (Gd) blocks intra- and extracellular ATP hydrolysis. We determined whether Gd affects vascular reactivity to contractile responses to phenylephrine (PHE) by blocking aortic ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase (E-NTPDase). Wistar rats of both sexes (260-300 g, 23 females, 7 males) were used. Experiments were performed before and after incubation of aortic rings with 3 µM Gd. Concentration-response curves to PHE (0.1 nM to 0.1 mM) were obtained in the presence and absence of endothelium, after incubation with 100 µM L-NAME, 10 µM losartan, or 10 µM enalaprilat. Gd significantly increased the maximum response (control: 72.3 ± 3.5; Gd: 101.3 ± 6.4%) and sensitivity (control: 6.6 ± 0.1; Gd: 10.5 ± 2.8%) to PHE. To investigate the blockade of E-NTDase activity by Gd, we added 1 mM ATP to the bath. ATP reduced smooth muscle tension and Gd increased its relaxing effect (control: -33.5 ± 4.1; Gd: -47.4 ± 4.1%). Endothelial damage abolished the effect of Gd on the contractile responses to PHE (control: 132.6 ± 8.6; Gd: 122.4 ± 7.1%). L-NAME + Gd in the presence of endothelium reduced PHE contractile responses (control/L-NAME: 151.1 ± 28.8; L-NAME + Gd: 67.9 ± 19% AUC). ATP hydrolysis was reduced after Gd administration, which led to ATP accumulation in the nutrient solution and reduced ADP concentration, while adenosine levels remained the same. Incubation with Gd plus losartan and enalaprilat eliminated the pressor effects of Gd. Gd increased vascular reactivity to PHE regardless of the reduction of E-NTPDase activity and adenosine production. Moreover, the increased reactivity to PHE promoted by Gd was endothelium-dependent, reducing NO bioavailability and involving an increased stimulation of angiotensin-converting enzyme and angiotensin II AT1 receptors.

Endothelial dysfunction in cardiovascular and endocrine-metabolic diseases: an update

The endothelium plays a vital role in maintaining circulatory homeostasis by the release of relaxing and contracting factors. Any change in this balance may result in a process known as endothelial dysfunction that leads to impaired control of vascular tone and contributes to the pathogenesis of some cardiovascular and endocrine/metabolic diseases. Reduced endothelium-derived nitric oxide (NO) bioavailability and increased production of thromboxane A2, prostaglandin H2 and superoxide anion in conductance and resistance arteries are commonly associated with endothelial dysfunction in hypertensive, diabetic and obese animals, resulting in reduced endothelium-dependent vasodilatation and in increased vasoconstrictor responses. In addition, recent studies have demonstrated the role of enhanced overactivation ofβ-adrenergic receptors inducing vascular cytokine production and endothelial NO synthase (eNOS) uncoupling that seem to be the mechanisms underlying endothelial dysfunction in hypertension, heart failure and in endocrine-metabolic disorders. However, some adaptive mechanisms can occur in the initial stages of hypertension, such as increased NO production by eNOS. The present review focuses on the role of NO bioavailability, eNOS uncoupling, cyclooxygenase-derived products and pro-inflammatory factors on the endothelial dysfunction that occurs in hypertension, sympathetic hyperactivity, diabetes mellitus, and obesity. These are cardiovascular and endocrine-metabolic diseases of high incidence and mortality around the world, especially in developing countries and endothelial dysfunction contributes to triggering, maintenance and worsening of these pathological situations.

Effects of different frequencies of transcutaneous electrical nerve stimulation on venous vascular reactivity

Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is a type of therapy used primarily for analgesia, but also presents changes in the cardiovascular system responses; its effects are dependent upon application parameters. Alterations to the cardiovascular system suggest that TENS may modify venous vascular response. The objective of this study was to evaluate the effects of TENS at different frequencies (10 and 100 Hz) on venous vascular reactivity in healthy subjects. Twenty-nine healthy male volunteers were randomized into three groups: placebo (n=10), low-frequency TENS (10 Hz, n=9) and high-frequency TENS (100 Hz, n=10). TENS was applied for 30 min in the nervous plexus trajectory from the superior member (from cervical to dorsal region of the fist) at low (10 Hz/200 μs) and high frequency (100 Hz/200 μs) with its intensity adjusted below the motor threshold and intensified every 5 min, intending to avoid accommodation. Venous vascular reactivity in response to phenylephrine, acetylcholine (endothelium-dependent) and sodium nitroprusside (endothelium-independent) was assessed by the dorsal hand vein technique. The phenylephrine effective dose to achieve 70% vasoconstriction was reduced 53% (P<0.01) using low-frequency TENS (10 Hz), while in high-frequency stimulation (100 Hz), a 47% increased dose was needed (P<0.01). The endothelium-dependent (acetylcholine) and independent (sodium nitroprusside) responses were not modified by TENS, which modifies venous responsiveness, and increases the low-frequency sensitivity of α1-adrenergic receptors and shows high-frequency opposite effects. These changes represent an important vascular effect caused by TENS with implications for hemodynamics, inflammation and analgesia.

Combined aliskiren and L-arginine treatment has antihypertensive effects and prevents vascular endothelial dysfunction in a model of renovascular hypertension

Angiotensin II is a key player in the pathogenesis of renovascular hypertension, a condition associated with endothelial dysfunction. We investigated aliskiren (ALSK) and L-arginine treatment both alone and in combination on blood pressure (BP), and vascular reactivity in aortic rings. Hypertension was induced in 40 male Wistar rats by clipping the left renal artery. Animals were divided into Sham, 2-kidney, 1-clip (2K1C) hypertension, 2K1C+ALSK (ALSK), 2K1C+L-arginine (L-arg), and 2K1C+ALSK+L-arginine (ALSK+L-arg) treatment groups. For 4 weeks, BP was monitored and endothelium-dependent and independent vasoconstriction and relaxation were assessed in aortic rings. ALSK+L-arg reduced BP and the contractile response to phenylephrine and improved acetylcholine relaxation. Endothelium removal and incubation with N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) increased the response to phenylephrine in all groups, but the effect was greater in the ALSK+L-arg group. Losartan reduced the contractile response in all groups, apocynin reduced the contractile response in the 2K1C, ALSK and ALSK+L-arg groups, and incubation with superoxide dismutase reduced the phenylephrine response in the 2K1C and ALSK groups. eNOS expression increased in the 2K1C and L-arg groups, and iNOS was increased significantly only in the 2K1C group compared with other groups. AT1 expression increased in the 2K1C compared with the Sham, ALSK and ALSK+L-arg groups, AT2 expression increased in the ALSK+L-arg group compared with the Sham and L-arg groups, and gp91phox decreased in the ALSK+L-arg group compared with the 2K1C and ALSK groups. In conclusion, combined ALSK+L-arg was effective in reducing BP and preventing endothelial dysfunction in aortic rings of 2K1C hypertensive rats. The responsible mechanisms appear to be related to the modulation of the local renin-angiotensin system, which is associated with a reduction in endothelial oxidative stress.

The roles of ERK1/2 and PI3K in abnormal vascular functions in angiotensin II-infused hypertensive rats

Background: Ang II plays a major role in cardiovascular regulation. Recently, it has become apparent that vascular superoxide anion may play an important role in hypertension development. Treatment with antisense NAD(P)H oxidase or SOD decreased BP in Ang II-infused rats. Wang et al recently reported mice which lack one of the subunits of NAD(P)H oxidase developed hypertension at a much lower extent when compared to the wild type animals infused with Ang II, indicating that superoxide anion contributes to elevation in BP in the Ang II-infused hypertensive model. In the Ang II-infused hypertensive model, altered reactivity of blood vessels is often associated with the elevation of systolic blood pressure. We have observed abnormal tension development and impaired endothelium-dependent relaxation in the isolated aorta of Ang II-infused and DOCA-salt hypertensive rats. Recently, several other cellular signal molecules, including ERK1I2 and PI3K, have been determined to play important roles in the regulation of smooth muscle contraction and relaxation. ERKl/2 and PI3K pathways are also reported to contribute to Ang II induced cell growth, hypertrophy, remodeling and contraction. Moreover, these signaling pathways have shown ROS-sensitive properties. Therefore, the aim of the present study is to investigate the roles of ERKl12 and PI3K in vascular oxidative stress, spontaneous tone and impaired endothelium relaxation in Ang II-infused hypertensive model. Hypothesis: We hypothesize that the activation of ERKl12 and PI3K are elevated in response to an Ang II infusion for 6 days. The elevated activation of phospho-ERKl/2 and PI3K mediated the increased level of vascular superoxide anion, the abnormal vascular contraction and impaired endothelium-dependent vascular relaxation in Ang II-infused hypertensive rats. Methods: Vascular superoxide anion level is measured by lucigenin chemiluminescence. Spontaneous tone and ACh-induced endothelium-dependent relaxation was measured by isometric tension recording in organ chamber. The activity of ERK pathway will be measured by its Western blot of phosphorylation of ERK. PI3K activity was evaluated indirectly by Western blot of the phosphorylation of PDKl, a downstream protein of PI3K signaling pathway. The role of each pathway was also addressed via comparing the responses to the specific inhibitors. Results: Superoxide anion was markedly increased in the isolated thoracic aorta from Ang II-infused rats. There was spontaneous tone developed in rings from Ang II-induced hypertensive but not sham-operated normotensive rats. ACh-induced endothelium-dependent relaxation function is impaired in Ang II-infused hypertensive rats. Superoxide dismutase and NAD(P)H oxidase inhibitor, apocynin, inhibited the abnormal spontaneous tone and ameliorated impaired endothelium-dependent relaxation. The expression of phopho-ERKII2 was enhanced in Ang II-infused rats, indicating the activity of ERK1I2 could be increased. MEK1I2 inhibitors, PD98059 and U126, but not their inactive analogues, SB203580 and U124, significantly reduced the vascular superoxide anion in aortas from Ang II-infused rats. The MEK1I2 inhibitors reduced the spontaneous tone and improved the impaired endothelium-dependent relaxation in aorta of hypertension. These findings supported the role of ERKII2 signaling pathway in vascular oxidative stress, spontaneous tone and impaired endothelium-dependent relaxation in Ang II-infused hypertensive rats. The amount of phospho-PDK, a downstream protein of PI3K was increased in Ang II rats indicating the activity of PI3K activity was elevated. Strikingly, PI3K significantly inhibited the increase of superoxide anion level, abnormal spontaneous tone and restored endothelium-dependent relaxation in Ang II-infused hypertensive rats. These findings indicated the important role of PI3K in Ang II-infused hypertensive rats. Conclusion: ERKII2 and PI3K signaling pathways are sustained activated in Ang II-infused hypertensive rats. The activated ERKII2 and PI3K mediate the increase of vascular superoxide anion level, vascular abnormal spontaneous tone and impaired endothelium-dependent relaxation.

Effet de l’atorvastatine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin

Effet de l’atorvastatine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin Forcillo J, Aubin MC, Horn A, Shi YF, Carrier M, Tardif JC, Perrault LP Introduction: L’atorvastatine par ses effets pléiotropiques pourrait limiter la dysfonction endothéliale associée au développement de l’HVG. Méthodologie : Un cerclage de l’aorte ascendante pendant 2 mois entraîne le développement d’HVG et les groupes ont été traités avec atorvastatine 40 ou 80 mg de 60 à 90 jours. L’HVG est confirmée par échographie. La réactivité vasculaire est évaluée en chambres d’organe, la fonction endothéliale par la quantification de la GMPc et des nitrites/nitrates plasmatiques. Le stress oxydant est mesuré par les niveaux d’ANG II et de la carbonylation des protéines. Résultats : Après 60 et 90 j de cerclage, l’HVG est observée chez tous ces groupes. Les courbes concentrations-réponse des anneaux des artères coronaires épicardiques des groupes traités avec l’atorvastatine 40 et 80 mg pour 30 et 60 jours n’ont démontré aucune amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium. Une exacerbation significative de la dysfonction endothéliale a été observée. Les niveaux vasculaires de GMPc sont significativement diminués dans le groupe sans cerclage traité 60 d et ceux d’ANG II sont fortement augmentés chez ce dernier groupe ainsi que le groupe traité avec 80 mg pour 30 jours par rapport aux contrôles. L’expression de la carbonylation des protéines est augmentée dans le groupe témoin traité avec atorvastatine 80 mg, reflétant une augmentation du stress oxydant. Conclusion : L’administration d’atorvastatine ne prévient pas le développement de l’HVG ni la dysfonction endothéliale dans notre modèle. Au contraire l’atorvastatine à haute dose a un effet toxique sur les artères coronaires épicardiques en augmentant la dysfonction endothéliale.

Évaluation des désordres cardiovasculaires chez des souris bêta-thalassémiques

L’hémoglobine est une protéine contenue dans les globules rouges dont la principale fonction est le transport de l’oxygène. Chaque molécule d’hémoglobine est un tétramère constitué de deux paires de globines identiques de type α et β. La β-thalassémie est une maladie génétique hématopoïétique provenant de mutations du gène encodant l'hémoglobine. Ce désordre se caractérise par une diminution ou une absence totale de la synthèse de la chaîne β-globine résultant principalement en une anémie hémolytique sévère ainsi que des complications multisystémiques, telles que la splénomégalie, des déformations osseuses et une dysfonction hépatique et rénale. Actuellement, les transfusions sanguines chroniques représentent le traitement standard des patients β-thalassémiques. Cette thérapie nécessite l’administration conjointe d’un traitement chélateur de fer puisqu’elle entraîne une accumulation pathologique du fer, considéré à ce jour comme la source principale des complications cardiovasculaires de la β-thalassémie. Néanmoins, malgré le traitement efficace de la surcharge de fer transfusionnelle, l’insuffisance cardiaque demeure encore la principale cause de mortalité chez les patients atteints de β-thalassémie. Cette observation indique possiblement la présence d’un mécanisme complémentaire dans le développement de la physiopathologie cardiaque β-thalassémique. L’objectif du présent projet consistait donc à étudier les altérations cardiovasculaires de la β-thalassémie indépendamment de la surcharge de fer transfusionnelle. En utilisant un modèle murin non-transfusé de la β-thalassémie majeure, nous avons d’abord évalué in vivo, par méthode d’imagerie novatrice échographique à haute fréquence, les propriétés hémodynamiques vasculaires. Nos résultats d’index de Pourcelot ainsi que de résistance vasculaire périphérique totale ont démontré une perturbation de l’écoulement microcirculatoire chez les souris β-thalassémiques non-transfusées. Subséquemment, nous avons étudié la fonction endothéliale de régulation du tonus vasculaire de vaisseaux mésentériques isolés. Nos résultats ont révélé un dysfonctionnement de la réponse vasodilatatrice dépendante de l’endothélium chez les souris β-thalassémiques malgré une augmentation de l’expression de l’enzyme de synthèse du monoxyde d’azote ainsi qu’un remodelage de la carotide commune caractérisé par un épaississement de la paroi vasculaire. Finalement, notre étude échocardiographique de la fonction et la morphologie cardiaque a montré, chez les souris β-thalassémiques, le développement d’une hypertrophie et une dysfonction ventriculaire gauche en l’absence de transfusions sanguines chroniques ou de dépôts directs de fer dans le myocarde. L’ensemble des résultats présentés dans le cadre de cette thèse indique la présence d’une pathologie cardiovasculaire chez les souris β-thalassémiques non-transfusés. Nos travaux permettent de proposer un mécanisme de la pathophysiologie cardiovasculaire β-thalassémique, indépendant de la charge de fer transfusionnelle, impliquant les effets compensatoires d’une anémie chronique combinés à une vasculopathie complexe initiée par les érythrocytes endommagés et l’hémolyse intravasculaire.

Effet de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin

Effet positif de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin A. A. HORN, M-C AUBIN, YF SHI, J-C TARDIF, M. CARRIER , L. P. PERRAULT INSTITUT DE CARDIOLOGIE DE MONTRÉAL, MONTRÉAL, CANADA, Objectif : Il a été démontré dans le laboratoire que dans notre modèle d’hypertrophie ventriculaire gauche, la dysfonction endothéliale est secondaire à une diminution de la biodisponibilité du NO, celle-ci étant causée par une augmentation du stress oxydant tel que démontré par Malo et al. (2003) et Aubin et al. (2006). Le but de la présente étude est d’étudier l’effet d’un traitement chronique de la N-acétylcystéine (NAC) (un antioxydant) sur la dysfonction endothéliale associée à une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Méthodologie: L’HVG a été induite par cerclage aortique (CA) chez vingt-et-un porcelets âgés de deux mois qui furent divisés aléatoirement en quatre groupes expérimentaux. Le groupe témoin (groupe 1) a été soumis à une thoracotomie antérolatérale gauche sans cerclage aortique (n=3). Le groupe 2 a été soumis à un cerclage aortique pour une période de 60 jours (n=6). Le groupe 3 a subi un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine de 1000 mg/jour per os pendant 60 jours commençant le jour de la chirurgie (n=6). Le groupe 4 a été soumis à un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine : 1000 mg/par jour pendant 30 jours commençant le jour 30 (post-chirurgie) (n=6). L’hypertrophie fut évaluée par échocardiographie. La réactivité vasculaire fut étudiée à l’aide de chambres d’organes par la construction des courbes concentration-réponse à la sérotonine (5-HT: relaxations induites par les récepteurs 5-HT1D, couplés aux protéines Gi) et à la bradykinine (BK: relaxations induites par les récepteurs B2, couplés aux protéines Gq). Les quantités de nitrites/nitrates et la production basale de GMPc ont été mesurées pour évaluer la fonction endothéliale. Le stress oxydant a été étudié en quantifiant les concentrations plasmatiques d’hydroperoxydes lipidiques et de glutathion réduit, ainsi que l’activité plasmatique des enzymes antioxydantes peroxydase du glutathion et dismutase du superoxyde. Résultats: Le rapport masse ventricule gauche/masse corporelle était significativement plus élevé pour le groupe 2 comparativement au groupe 1 (p<0,05) confirmant la présence d’une HVG. Le développement de l’HVG dans le groupe 3 a pu être prévenu par la NAC et sa progression fut atténuée dans le groupe 4 (p<0,05 versus groupe 2). La présence de la dysfonction endothéliale a été confirmée chez le groupe 2, tel qu’illustré par une diminution significative des relaxations maximales à la 5-HT et à la BK comparativement au groupe témoin. Le traitement à la NAC a significativement potentialisé les relaxations maximales (p<0,05) induites par la sérotonine et par la bradykinine, chez les deux groupes traités. Cette amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium peut être la conséquence d’une augmentation significative (p<0,05) de la biodisponibilité du monoxyde d’azote pour les cellules musculaires lisses, tel que suggéré par l’augmentation du ratio nitrites/nitrates et de la production basale de GMPc chez les groupes 3 et 4 comparativement au groupe 2. Cette augmentation du facteur relaxant peut résulter d’une augmentation de sa production par les cellules endothéliales ou d’une diminution de sa neutralisation par les espèces réactives oxygénées. De fait, les concentrations d’hydroperoxydes lipidiques étaient significativement inférieures (p<0,05) et associées à une augmentation des concentrations de l’antioxydant glutathion réduit et de l’activité de la peroxydase du glutathion chez les deux groupes traités par rapport au groupe 2. Conclusion: Le traitement à la NAC prévient le développement de la dysfonction endothéliale coronaire ainsi que l’HVG qui lui est associée.

Conditionnement de l’endothélium de l’artère pulmonaire par thérapie d’inhalation avant la circulation extracorporelle

La circulation extracorporelle (CEC) déclenche une réaction inflammatoire systémique, un dommage d’ischémie-reperfusion (I-R) et une dysfonction de l’endothélium dans la circulation pulmonaire. L’hypertension pulmonaire (HTP) est la conséquence de cette cascade de réactions. Cette HTP augmente le travail du ventricule droit et peut causer sa dysfonction, un sevrage difficile de la CEC et une augmentation des besoins de vasopresseurs après la chirurgie cardiaque. L’administration de milrinone et d’époprosténol inhalés a démontré une réduction de la dysfonction endothéliale dans l’artère pulmonaire. Le but de ce travail est d’évaluer différents types de nébulisateur pour l’administration de la milrinone et d’évaluer l’effet du traitement préventif de la combinaison de milrinone et époprosténol inhalés sur les résultats postopératoires en chirurgie cardiaque. Deux études ont été conduites. Dans la première, trois groupes de porcelets ont été comparés : (1) groupe milrinone avec nébulisateur ultrasonique ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée, (2) goupe milrinone avec nébulisateur à simple jet ; CEC et reperfusion précédées par 2,5 mg de milrinone inhalée et (3) groupe contrôle ; CEC et reperfusion sans traitement. Durant la procédure, les paramètres hémodynamiques, biochimiques et hématologiques ont été mesurés. Après sacrifice, la relaxation endothélium dépendante de l’artère pulmonaire à l’acétylcholine et à la bradykinine a été étudiée en chambres d’organe. Nous avons noté une amélioration de la relaxation de l’endothélium à la bradykinine et à l’acétylcholine dans le groupe avec inhalation de milrinone avec le nébulisateur ultrasonique. Dans la deuxième étude, une analyse rétrospective de 60 patients à haut risque chirurgical atteints d’HTP et opérés à l’Institut de Cardiologie de Montréal à été effectuée. Deux groupes ont été comparés : (1) 40 patients ayant reçu la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC (groupe traitement) et (2) 20 patients avec des caractéristiques préopératoires n’ayant reçu aucun traitement inhalé avant la CEC (groupe contrôle). Nous avons observé que les besoins en support pharmacologique vasoactif était réduit à 12 heures et à 24 heures postopératoires dans le groupe traitement. L’utilisation de la nébulisation ultrasonique a un impact favorable sur l’endothélium de l’artère pulmonaire après la CEC lorsque comparée à la nébulisation standard à simple jet. Le traitement préventif des patients atteints d’HTP avec la combinaison de milrinone et d’époprosténol inhalés avant la CEC est associé avec une diminution importante des besoins de support vasoactif aux soins intensifs dans les 24 premières heures après la chirurgie.

The effects of administration of a nuclear factor kappa-B inhibitor on pulmonary endothelial dysfunction after cardiopulmonary bypass: impact on oxygenation and hemodynamics and development of therapeutic and preventive modalities in a porcine model

Introduction: La circulation extracorporelle (CEC) peut entraîner une dysfonction endothéliale pulmonaire et l’hypertension pulmonaire. Le SN50 agit au niveau de la signalisation cellulaire pour prévenir ces réactions à la CEC et pourrait renverser la dysfonction endothéliale pulmonaire post-CEC sans effets néfastes sur l’hémodynamie. Méthodes: Quatre groups de porcs ont reçu un parmi quatre traîtements avant de subir 90 minutes de CEC et 60 minutes de reperfusion: (1) milrinone nébulisé; (2) sildenafil nébulisé; (3) placebo nébulisé; et (4) SN-50 intraveineux. Un monitoring hémodynamique invasif a été utilisé. La réactivité vasculaire des artères pulmonaires de deuxième ordre a été évaluée face à l’acétylcholine et la bradykinine. Résultats: Le sildénafil produit une augmentation significative de la pression de l’artère pulmonaire (PAP) moyenne à 60 minutes de reperfusion par rapport au début de la chirurgie. Les relaxations dépendantes de l’endothélium face à la bradykinine étaient meilleurs dans les groupes milrinone et SN-50 et surtout dans le groupe sildénafil par rapport au groupe placébo. Le SN-50 produisait de moins bonnes relaxations dépendantes de l’endothélium face à l’acétylcholine que les autres traitements incluant placébo. Conclusion: Le sildénafil prévient mieux la dysfonction endothéliale pulmonaire que les autres traitements. Les bénéfices du SN-50 sont possiblement sous-estimés vu que la dose n’a pas pu être ajustée à la durée de CEC. Le sildenafil inhalé mérite une étude plus importante chez l’humain et le SN-50 dans un model de CEC animal.

Réduction d'expansion volumique au cours de la gestation : conséquence sur la circulation utéro-placentaire.

La grossesse est caractérisée par une augmentation du volume circulant maternel et du débit sanguin afin de subvenir aux besoins croissants du foetus. En diminuant l'expansion volumique maternelle, nous avons développé un modèle de restriction de croissance intra-utérine (RCIU) chez la rate dans lequel on observe une diminution du diamètre des artères utérines arquées ainsi qu'une diminution de la réponse à l'angiotensine II. Nous avons émis l'hypothèse que comparativement aux rates normales, les vaisseaux utérins des rates RCIU présentent une dysfonction des mécanismes de relaxation dépendant de l'endothélium lors de la réponse à des agents vasoactifs. Notre objectif était de caractériser l'influence de l'endothélium sur la régulation de la réactivité des artères utérines radiales dans notre modèle RCIU. À l'aide d'un myographe pressurisé, des courbes de concentration-réponse à des agents vasoactifs (Phényléphrine (Pe), Carbachol (Cbc) et Nitroprussiate de sodium (SNP)) ont été effectuées, en présence ou en absence d'inhibiteurs des voies principales de la relaxation dépendante de l'endothélium (monoxyde d'azote (NO), prostacycline (PGI2) et facteurs hyperpolarisants dépendant de l'endothélium (EDHF)). Nous avons ainsi démontré que les artères utérines radiales des rates RCIU ont un diamètre plus petit que celles des rates contrôles. Une utilisation plus grande du NO dans la réponse dilatatrice au Cbc a été observée chez les rates RCIU. De plus, l'inhibition de la voie de l'EDHF par l'ajout de KCl aux inhibiteurs de la voie du NO (L-NAME) et des PGI2 (Ibuprofène) bloque presque complètement la relaxation au Cbc chez les deux groupes. En conclusion, dans les artères utérines radiales des deux groupes, il y a une participation importante de l'EDHF lors de la dilatation au Cbc. De plus, dans notre modèle RCIU, la voie du NO est activée, probablement afin de compenser la diminution du diamètre des artères et la réduction de la perfusion utérine.

Moderate Champagne consumption promotes an acute improvement in acute endothelial-independent vascular function in healthy human volunteers

Epidemiological studies have suggested an inverse correlation between red wine consumption and the incidence of CVD. However, Champagne wine has not been fully investigated for its cardioprotective potential. In order to assess whether acute and moderate Champagne wine consumption is capable of modulating vascular function, we performed a randomised, placebo-controlled, cross-over intervention trial. We show that consumption of Champagne wine, but not a control matched for alcohol, carbohydrate and fruit-derived acid content, induced an acute change in endothelium-independent vasodilatation at 4 and 8 h post-consumption. Although both Champagne wine and the control also induced an increase in endothelium-dependent vascular reactivity at 4 h, there was no significant difference between the vascular effects induced by Champagne or the control at any time point. These effects were accompanied by an acute decrease in the concentration of matrix metalloproteinase (MMP-9), a significant decrease in plasma levels of oxidising species and an increase in urinary excretion of a number of phenolic metabolites. In particular, the mean total excretion of hippuric acid, protocatechuic acid and isoferulic acid were all significantly greater following the Champagne wine intervention compared with the control intervention. Our data suggest that a daily moderate consumption of Champagne wine may improve vascular performance via the delivery of phenolic constituents capable of improving NO bioavailability and reducing matrix metalloproteinase activity.