Rôle de la cyclo-oxygénase-2 constitutive dans la synthèse des prostaglandines et caractérisation de ses relations avec les prostaglandines synthases terminales

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Régulation de la cyclo-oxygénase-2 dans les kératinocytes canins normaux et néoplasiques

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Régulation de la cyclo-oxygénase-2 dans les kératinocytes canins normaux et néoplasiques

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Rôle de l’acétylation/déacétylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes de la COX-2, iNOS et mPGES-1 dans les tissus articulaires.

L’arthrose ou ostéoarthrose (OA) est l’affection rhumatologique la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée principalement par une perte du cartilage articulaire et l’inflammation de la membrane synoviale. L’interleukine (IL)-1ß, une cytokine pro-inflammatoire, joue un rôle très important dans la pathogenèse de l’OA. Elle exerce son action en induisant l’expression des enzymes cyclo-oxygénase 2 (COX-2), prostaglandine E synthétase microsomale 1 (mPGES-1) et l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) ainsi que la production de la prostaglandine E2 (PGE2) et de l’oxyde nitrique (NO). Ces derniers (PGE2 et NO) contribuent à la synovite et la destruction du cartilage articulaire par leurs effets pro-inflammatoires, pro-cataboliques, anti-anaboliques, pro-angiogéniques et pro-apoptotiques. Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l’ADN, et l’acétylation et la méthylation des histones, jouent un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. Parmi ces modifications, l’acétylation des histones est la plus documentée. Ce processus est contrôlé par deux types d’enzymes : les histones acétyltransférases (HAT) qui favorisent la transcription et les histones déacétylases (HDAC) qui l’inhibent. L’objectif de ce travail est d’examiner le rôle des enzymes HDAC dans la régulation de l’expression de la COX-2, mPGES-1 et iNOS. Nous avons montré qu’au niveau des chondrocytes, les inhibiteurs des HDAC (iHDAC), trichostatine A (TSA) et butyrate de sodium (NaBu), suppriment l’expression de la COX-2 et iNOS au niveau de l’ARNm et protéique, ainsi que la production de la PGE2 et du NO, induites par l’IL-1ß. L’effet inhibiteur à lieu sans affecter l’activité de liaison à l’ADN du facteur de transcription NF-κB (nuclear factor κ B). La TSA et le NaBu inhibent également la dégradation induite par l’IL-1ß des protéoglycanes au niveau du cartilage. Nous avons également montré, qu’au niveau des fibroblastes synoviaux, les iHDAC, TSA, NaBu et acide valproïque (VA), suppriment l’expression de la mPGES-1 ainsi que la production de la PGE2 induites par l’IL-1ß. En utilisant diverses approches expérimentales, nous avons montré que HDAC4 est impliquée dans l’induction de l’expression de la mPGES-1 par l’IL-1ß. HDAC4 exerce son action, via son activité déacétylase, en augmentant l’activité transcriptionnelle de Egr-1 (early growth factor 1), facteur de transcription principal de l’expression de la mPGES-1. L’ensemble de ces résultats suggère que les inhibiteurs des HDAC pourraient être utilisés dans le traitement de l’OA.

Comparison of selective and non selective cyclo-oxygenase 2 inhibitors in experimental colitis exacerbation: role of leukotriene B4 and superoxide dismutase

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

Inhibitors of cyclo-oxygenase-2 and secretory phospholipase A2 preserve bone architecture following ovariectomy in adult rats

Epidemiological evidence and in vitro data suggest that COX-2 is a key regulator of accelerated remodeling. Accelerated states of osteoblast and osteoclast activity are regulated by prostaglandins in vitro, but experimental evidence for specific roles of cyclooxygenase-2 (COX-2) and secretory phospholipase A(2) (sPLA(2)) in activated states of remodeling in vivo is lacking. The aim of this study was to determine the effect of specific inhibitors of sPLA(2)-IIa and COX-2 on bone remodeling activated by estrogen deficiency in adult female rats. One hundred and twenty-four adult female Wistar rats were ovariectomized (OVX) or sham-operated. Rats commenced treatment 14 days after surgery with either vehicle, a COX-2 inhibitor (DFU at 0.02 mg/kg/day and 2.0 mg/kg/day) or a sPLA(2)-group-IIa inhibitor (KH064 at 0.4 mg/kg/day and 4.0 mg/kg/day). Treatment continued daily until rats were sacrificed at 70 days or 98 days post-OVX. The right tibiae were harvested, fixed and embedded in methylmethacrylate for structural histomorphometric bone analysis at the proximal tibial metaphysis. The specific COX-2 or sPLA(2) inhibitors prevented ovariectomy-induced (OVX-induced) decreases in trabecular connectivity (P < 0.05); suppressed the acceleration of bone resorption; and maintained bone turnover at SHAM levels following OVX in the rat. The sPLA2 inhibitor significantly suppressed increases in osteoclast surface induced by OVX (P < 0.05), while the effect of COX-2 inhibition was less marked. These findings demonstrate that inhibitors of COX-2 and sPLA(2)-IIa can effectively suppress OVX-induced bone loss in the adult rat by conserving trabecular bone mass and architecture through reduced bone remodeling and decreased resorptive activity. Moreover, we report an important role of sPLA(2)-IIa in osteoclastogenesis that may be independent of the COX-2 metabolic pathway in the OVX rat in vivo. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Do selective cyclo-oxygenase-2 inhibitors and traditional non-steroidal anti-inflammatory drugs increase the risk of atherothrombosis? Meta-analysis of randomised trials

Objective: To assess the effects of selective cyclo-oxygenase-2 (COX 2) inhibitors and traditional non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) on the risk of vascular events. Design: Meta-analysis of published and unpublished tabular data from randomised trials, with indirect estimation of the effects of traditional NSAIDs. Data sources: Medline and Embase (January 1966 to April 2005); Food and Drug Administration records; and data on file from Novartis, Pfizer, and Merck. Review methods: Eligible studies were randomised trials that included a comparison of a selective COX 2 inhibitor versus placebo or a selective COX 2 inhibitor versus a traditional NSAID, of at least four weeks' duration, with information on serious vascular events (defined as myocardial infarction, stroke, or vascular death). Individual investigators and manufacturers provided information on the number of patients randomised, numbers of vascular events, and the person time of follow-up for each randomised group. Results: In placebo comparisons, allocation to a selective COX 2 inhibitor was associated with a 42% relative increase in the incidence of serious vascular events (1.2%/year v 0.9%/year; rate ratio 1.42, 95% confidence interval 1.13 to 1.78; P = 0.003), with no significant heterogeneity among the different selective COX 2 inhibitors. This was chiefly attributable to an increased risk of myocardial infarction (0.6%/year v 0.3%/year; 1.86, 1.33 to 2.59; P = 0.0003), with little apparent difference in other vascular outcomes. Among trials of at least one year's duration (mean 2.7 years), the rate ratio for vascular events was 1.45 (1.12 to 1.89; P = 0.005). Overall, the incidence of serious vascular events was similar between a selective COX 2 inhibitor and any traditional NSAID (1.0%/year v 0.9/%year; 1.16, 0.97 to 1.38; P = 0.1). However, statistical heterogeneity (P = 0.001) was found between trials of a selective COX 2 inhibitor versus naproxen (1.57, 1.21 to 2.03) and of a selective COX 2 inhibitor versus non-naproxen NSAIDs (0.88, 0.69 to 1.12). The summary rate ratio for vascular events, compared with placebo, was 0.92 (0.67 to 1.26) for naproxen, 1.51 (0.96 to 2.37) for ibuprofen, and 1.63 (1.12 to 2.37) for diclofenac. Conclusions: Selective COX 2 inhibitors are associated with a moderate increase in the risk of vascular events, as are high dose regimens of ibuprofen and diclofenac, but high dose naproxen is not associated with such an excess.

Rôle des acides gras polyinsaturés essentiels dans l'infarctus du myocarde

Les maladies cardiovasculaires représentent la deuxième cause de mortalité en Amérique du Nord. Ceci peut s'expliquer par la consommation riche en gras des Nord-Américains et par un apport élevé en oméga-6. Inversement, des populations qui ont un apport moindre en oméga-6 et plus riche en oméga-3, telles que les Japonais et les Inuits, ont une incidence peu élevée de maladies cardiovasculaires. Les oméga-3 s'avèrent effectivement bénéfiques pour prévenir l'apparition de maladies cardiovasculaires. Dans le cadre d'un infarctus du myocarde, les oméga-3 sont bénéfiques en prévention secondaire et s'avèrent cardioprotecteurs lorsque consommés avant l'épisode d'infarctus. De manière à utiliser les oméga-3 de façon plus clinique, le but de la première étude était de vérifier si un métabolite des oméga-3 impliqué dans la résolution de l'inflammation, la résolvine D1, pouvait s'avérer cardioprotecteur lorsque donné au moment de l'infarctus. Effectivement, la résolvine D1, donnée juste avant l'ischémie, s'avère cardioprotectrice en entraînant une diminution de l'inflammation, soit en favorisant la résolution de l'inflammation, et en activant une voie de cardioprotection qui entraîne la survie cellulaire. Par ailleurs, étant donné que la diète de la population canadienne est riche en oméga-6, l’objectif de la deuxième étude était de vérifier si l'effet de la résolvine D1 est conservé en présence d'un oméga-6, l'acide linoléique. Nos résultats nous indiquent que la résolvine D1 perd son effet cardioprotecteur en présence de l'acide linoléique. Celle-ci semble aggraver les lésions ischémiques, possiblement, par, la génération de métabolites pro-inflammatoires et vasoconstricteurs qui accroît les effets de l'ischémie. Ainsi, il est essentiel de tenir compte de l'apport en oméga-6 pour envisager un traitement à la résolvine D1 et d'encourager une diminution des oméga-6 dans l'alimentation au profit des oméga-3. Enfin, la troisième étude de cette thèse visait à vérifier le mécanisme de cardioprotection des oméga-3 afin de savoir si ce sont les métabolites issus des oméga-3 qui génèrent la cardioprotection. L'utilisation des inhibiteurs du métabolisme des oméga-3, soit la 15-lipoxygénase et la cyclo-oxygénase 2, inhibe la cardioprotection conférée par une diète riche en oméga-3. De plus, les inhibiteurs diminuent les concentrations de résolvine D1 plasmatique. Puis, la résolvine D1, donnée en présence des inhibiteurs, restaure la cardioprotection. De ce fait, les métabolites générés par les oméga-3, dont la résolvine D1, sont importants dans l’effet cardioprotecteur des acides gras oméga-3. En conclusion, la résolvine D1 peut s'avérer une option intéressante pour bénéficier des effets des oméga-3 lorsque celle-ci est donnée au moment de l'infarctus. D'ailleurs, les métabolites, tels que la résolvine D1, sont essentiels pour obtenir la cardioprotection avec les oméga-3. Toutefois, l'alimentation des patients doit contenir moins d’oméga-6 afin de bénéficier des aspects cardioprotecteurs des oméga-3. Les oméga-6 sont trop proéminents dans l'alimentation nord-américaine, ce qui est néfaste pour le système cardiovasculaire.

Angiopoietin like-2: a pro-inflammatory and pro-oxidative protein that contributes to endothelial dysfunction

Le vieillissement vasculaire est caractérisé par une dysfonction de l’endothélium. De nombreux facteurs de risque cardiovasculaire tels que l’obésité et l’hypertension prédisposent l’endothélium à un stress oxydant élevé aboutissant à une dysfonction endothéliale, celle-ci étant communément accompagnée d’une diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote. Bien que la fonction endothéliale soit un déterminant majeur de la prédiction du risque cardiovasculaire des patients, son évaluation individuelle reste très limitée. En conséquence, il existe un intérêt scientifique grandissant pour la recherche de meilleurs biomarqueurs. L’Angiopoiétine like-2 (angptl2), une protéine identifiée récemment, joue un rôle pro-inflammatoire et pro-oxydant dans plusieurs désordres causés par une inflammation chronique allant de l’obésité à l’athérosclérose. L’inflammation et un stress oxydant accru ont été établis comme des mécanismes sous-jacents à l’apparition d’une dysfonction endothéliale, c’est pourquoi ce travail met l’accent sur le rôle de l’angptl2 dans la dysfonction endothéliale. Plus précisément, ce travail vise à: 1) déterminer les effets aigus de l’angptl2 sur la fonction endothéliale, 2) caractériser la fonction endothéliale et la contribution des différents facteurs relaxants dérivés de l'endothélium (EDRF) dans plusieurs lits vasculaires, et ce, dans un modèle de souris réprimant l’expression de l’angptl2 (knock-down, KD), et 3) examiner si l'absence d'expression angptl2 protège contre la dysfonction endothéliale induite par un régime riche en graisses (HFD) ou par perfusion d'angiotensine II (angII) chez la souris. Dans la première étude, l’incubation aigue avec de l’angptl2 recombinante induit une dysfonction endothéliale dans les artères fémorales isolées de souris de type sauvage (WT), probablement en raison d’une production accrue d'espèces réactives oxygénées. Les artères fémorales de souris angptl2 KD présentent une meilleure fonction endothéliale en comparaison aux souris WT, vraisemblablement par une plus grande contribution de la prostacycline dans la vasodilatation. Après 3 mois d’une diète HFD, les principaux EDRF respectifs des artères fémorales et mésentériques sont conservés uniquement dans les souris angptl2 KD. Cette préservation est associée à un meilleur profil métabolique, une moindre accumulation de triglycérides dans le foie et des adipocytes de plus petite taille. De plus, l’expression de gènes inflammatoires dans ces tissus adipeux n’est augmentée que chez les souris WT. Dans la seconde étude, l’absence d’angptl2 résulte en une production accrue de monoxyde d’azote dans les artères cérébrales isolées par rapport à celles des souris WT. La perfusion chronique d’angII provoque, seulement chez les souris WT, une dysfonction endothéliale cérébrale probablement par le biais d’une augmentation de la production d’espèces réactives oxygénées, probablement dérivé des NADPH oxydase 1 et 2, ainsi que l'augmentation des facteurs constricteurs dérivés de l’endothélium issus de la cyclo-oxygénase. En revanche, l’apocynine réduit la dilatation cérébrale chez les souris KD traitées à l’angII, ce qui suggère le recrutement potentiel d’une voie de signalisation compensatoire impliquant les NADPH oxydases et qui aurait un effet vaso-dilatateur. Ces études suggèrent fortement que l’angptl2 peut avoir un impact direct sur la fonction endothéliale par ses propriétés pro-inflammatoire et pro-oxydante. Dans une optique d’application à la pratique clinique, les niveaux sanguins d’angptl2 pourraient être un bon indicateur de la fonction endothéliale.

PAR-2 Regulates Dental Pulp Inflammation Associated with Caries

Protease-activated receptors (PARs) are G-protein-coupled receptors that are activated enzymatically by proteolysis of an N-terminal domain. The cleavage and activation of PARs by serine proteases represent a novel mechanism by which such enzymes could influence the host inflammatory response. The aim of this study was to determine whether PAR-2 expression and activation were increased in dental caries. Using immunohistochemistry, we showed PAR-2 to be localized to pulp cells subjacent to caries lesions, but minimally expressed by healthy pulp tissue. Trypsin and the PAR-2 agonist (PAR2-AP) activated PAR-2 in an in vitro functional assay. Endogenous molecules present in pulp cell lysates from carious teeth specifically activated PAR-2, but those from healthy teeth failed to do so. The activation of PAR-2 in vitro was shown to increase the expression of the pro-inflammatory mediator cyclo-oxygenase-2 (COX-2), providing a mechanism whereby PAR-2 could modulate pulpal inflammation.

Régulation de la fonction plaquettaire par un aptamère dirigé contre le domaine A1 du facteur Von-Willebrand

Drs Dandachli and Arzamendi contributed equally to this work.

Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

Expressão in vitro da cicloxigenase-2 (Cox2) no osteossarcoma exposto a inibidores seletivo da Cox2

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

COX-2 expression in operable triple negative breast cancer: A hospital based cross-sectional study

Objectives. Triple Negative Breast Cancer (TNBC) lack expression of estrogen receptors (ER), progesterone receptors (PR), and absence of Her2 gene amplification. Current literature has identified TNBC and over-expression of cyclo-oxygenase-2 (COX-2) protein in primary breast cancer to be independent markers of poor prognosis in terms of overall and distant disease free survival. The purpose of this study was to compare COX-2 over-expression in TNBC patients to those patients who expressed one or more of the three tumor markers (i.e. ER, and/or PR, and/or Her2).^ Methods. Using a secondary data analysis, a cross-sectional design was implemented to examine the association of interest. Data collected from two ongoing protocols titled "LAB04-0657: a model for COX-2 mediated bone metastasis (Specific aim 3)" and "LAB04-0698: correlation of circulating tumor cells and COX-2 expression in primary breast cancer metastasis" was used for analysis. A sample of 125 female patients was analyzed using Chi-square tests and logistic regression models. ^ Results. COX-2 over-expression was present in 33% (41/125) and 28% (35/124) patients were identified as having TNBC. TNBC status was associated with elevated COX-2 expression (OR= 3.34; 95% CI= 1.40–8.22) and high tumor grade (OR= 4.09; 95% CI= 1.58–10.82). In a multivariable analysis, TNBC status was an important predictor of COX-2 expression after adjusting for age, menopausal status, BMI, and lymph node status (OR= 3.31; 95% CI: 1.26–8.67; p=0.01).^ Conclusion. TNBC is associated with COX-2 expression—a known marker of poor prognosis in patients with operable breast cancer. Replication of these results in a study with a larger sample size, or a future randomized clinical trial demonstrating an improved prognosis with COX-2 suppression in these patients would support this hypothesis.^

Long-term loading inhibits ERK1/2 phosphorylation and increases FGFR3 expression in MC3T3-E1 osteoblast cells

Bone tissue homeostasis relies upon the ability of cells to detect and interpret extracellular signals that direct changes in tissue architecture. This study utilized a four-point bending model to create both fluid shear and strain forces (loading) during the time-dependent progression of MC3T3-E1 preosteoblasts along the osteogenic lineage. Loading was shown to increase cell number, alkaline phosphatase (ALP) activity, collagen synthesis, and the mRNA expression levels of Runx2, osteocalcin (OC), osteopontin, and cyclo-oxygenase-2. However, mineralization in these cultures was inhibited, despite an increase in calcium accumulation, suggesting that loading may inhibit mineralization in order to increase matrix deposition. Loading also increased fibroblast growth factor receptor-3 (FGFR3) expression coincident with an inhibition of FGFR1, FGFR4, FGF1, and extracellular signal-related kinase (ERK)1/2 phosphorylation. To examine whether these loading-induced changes in cell phenotype and FGFR expression could be attributed to the inhibition of ERK1/2 phosphorylation, cells were grown for 25 days in the presence of the MEK1/2 inhibitor, U0126. Significant increases in the expression of FGFR3, ALP, and OC were observed, as well as the inhibition of FGFR1, FGFR4, and FGF1. However, U0126 also increased matrix mineralization, demonstrating that inhibition of ERK1/2 phosphorylation cannot fully account for the changes observed in response to loading. in conclusion, this study demonstrates that preosteoblasts are mechanoresponsive, and that long-term loading, whilst increasing proliferation and differentiation of preosteoblasts, inhibits matrix mineralization. In addition, the increase in FGFR3 expression suggests that it may have a role in osteoblast differentiation.