1D.03: Inactive matrix GLA protein is associated with renal resistive index in a population-based study

OBJECTIVE: Renal resistive index (RRI) varies directly with renal vascular stiffness and pulse pressure. RRI correlates positively with arteriolosclerosis in damaged kidneys and predicts progressive renal dysfunction. Matrix Gla-protein (MGP) is a vascular calcification inhibitor that needs vitamin K to be activated. Inactive MGP, known as desphospho-uncarboxylated MGP (dp-ucMGP), can be measured in plasma and has been associated with various cardiovascular (CV) markers, CV outcomes and mortality. In this study we hypothesize that increased RRI is associated with high levels of dp-ucMGP. DESIGN AND METHOD: We recruited participants via a multi-center family-based cross-sectional study in Switzerland exploring the role of genes and kidney hemodynamics in blood pressure regulation. Dp-ucMGP was quantified in plasma samples by sandwich ELISA. Renal doppler sonography was performed using a standardized protocol to measure RRIs on 3 segmental arteries in each kidney. The mean of the 6 measures was reported. Multiple regression analysis was performed to estimate associations between RRI and dp-ucMGP adjusting for sex, age, pulse pressure, mean pressure, renal function and other CV risk factors. RESULTS: We included 1035 participants in our analyses. Mean values were 0.64 ± 0.06 for RRI and 0.44 ± 0.21 (nmol/L) for dp-ucMGP. RRI was positively associated with dp-ucMGP both before and after adjustment for sex, age, body mass index, pulse pressure, mean pressure, heart rate, renal function, low and high density lipoprotein, smoking status, diabetes, blood pressure and cholesterol lowering drugs, and history of CV disease (P < 0.001). CONCLUSIONS: RRI is independently and positively associated with high levels of dp-ucMGP after adjustment for pulse pressure and common CV risk factors. Further studies are needed to determine if vitamin K supplementation can have a positive effect on renal vascular stiffness and kidney function.

Inactive Matrix Gla-Protein is associated with arterial stiffness in an adult population-based study

Increased pulse wave velocity (PWV) is a marker of aortic stiffness and an independent predictor of mortality. Matrix Gla-protein (MGP) is a vascular calcification inhibitor that needs vitamin K to be activated. Inactive MGP, known as desphospho-uncarboxylated MGP (dp-ucMGP), can be measured in plasma and has been associated with various cardiovascular markers, cardiovascular outcomes, and mortality. In this study, we hypothesized that high levels of dp-ucMGP are associated with increased PWV. We recruited participants via a multicenter family-based cross-sectional study in Switzerland. Dp-ucMGP was quantified in plasma by sandwich ELISA. Aortic PWV was determined by applanation tonometry using carotid and femoral pulse waveforms. Multiple regression analysis was performed to estimate associations between PWV and dp-ucMGP adjusting for age, renal function, and other cardiovascular risk factors. We included 1001 participants in our analyses (475 men and 526 women). Mean values were 7.87±2.10 m/s for PWV and 0.43±0.20 nmol/L for dp-ucMGP. PWV was positively associated with dp-ucMGP both before and after adjustment for sex, age, body mass index, height, systolic and diastolic blood pressure (BP), heart rate, renal function, low- and high-density lipoprotein, glucose, smoking status, diabetes mellitus, BP and cholesterol lowering drugs, and history of cardiovascular disease (P≤0.01). In conclusion, high levels of dp-ucMGP are independently and positively associated with arterial stiffness after adjustment for common cardiovascular risk factors, renal function, and age. Experimental studies are needed to determine whether vitamin K supplementation slows arterial stiffening by increasing MGP carboxylation.

Inactive matrix gla-protein is associated with arterial atiffness in an adult population-based study

La vitesse de l'onde de pouls (VOP) est la méthode pour mesurer la rigidité artérielle la plus répandue et la plus validée. C'est aussi un prédicteur indépendant de la mortalité. La Matrix Gla- protein (MGP) est une protein qui inhibe les calcifications vasculaires. MGP nécessite une enzyme dérivée de la vitamine K pour être activée, à l'instar de certains facteurs de coagulation. La forme inactive de MGP, connue sous le terme de « desphospho-uncarboxylated MGP » (dp-ucMGP), peut-être mesurée dans le plasma. Plus les apports de vitamine K sont importants plus les taux de dp-ucMGP diminue. Les taux de dp-ucMGP ont déjà été étudiés et associés à différents marqueurs cardiovasculaires (CV), aux événements CV et à la mortalité. Dans notre travail de recherche nous avons émis l'hypothèse que des taux élevés de dp-ucMGP seraient associés à une VOP élevée. Nous avons recruté les participants à travers une étude multicentrique suisse (SKIPOGH). Le processus de recrutement ciblait des familles dans lesquelles plusieurs membres étaient d'accord de participer. Nous avons mesuré la dp-ucMGP plasmatique grâce à la méthode immuno-enzymatique « ELISA ». Concernant la VOP, nous avons mesuré les ondes de pression au niveau carotidien et fémorale grâce à un tonomètre et calculer la vitesse de leurs propagations. Par la suite nous avons utilisé un modèle de régression linéaire multiple afin de déterminer le lien entre la VOP et dp- ucMGP. Le modèle était ajusté pour l'âge, la fonction rénale et les risques CV classiques. Nous avons inclut 1001 participants dans les analyses (475 hommes et 526 femmes). La valeur moyenne de la VOP était de 7.87 ± 2.10 (m/s) et celle de dp-ucMGP de 0.43 ± 0.20 (nmol/L). La VOP était positivement et significativement associée à dp-ucMGP avant comme après ajustement pour le sexe, l'âge, l'indice de masse corporel, la taille, la pression artérielle systolique et diastolique, la fréquence cardiaque, la fonction rénale, les taux de cholestérol (LDL, HDL), la glycémie, la consommation de tabac, la présence d'un diabète, l'utilisation de médicaments antihypertenseurs ou hypolipémiants et la présence d'antécédents CV (P<0.01). En conclusion, des taux élevés de dp-ucMGP sont positivement et indépendamment associés à la rigidité artérielle après ajustement pour les facteurs de risques CV traditionnels, la fonction rénale et l'âge. Des études expérimentales sont nécessaires afin de déterminer si une supplémentation en vitamine K permet de ralentir l'avancement de la rigidité artérielle grâce à son activation de la MGP.

Inactive Matrix Gla-Protein Is Associated With Arterial Stiffness in an Adult Population-Based Study

Increased pulse wave velocity (PWV) is a marker of aortic stiffness and an independent predictor of mortality. Matrix Gla-protein (MGP) is a vascular calcification inhibitor that needs vitamin K to be activated. Inactive MGP, known as desphospho-uncarboxylated MGP (dp-ucMGP), can be measured in plasma and has been associated with various cardiovascular markers, cardiovascular outcomes, and mortality. In this study, we hypothesized that high levels of dp-ucMGP are associated with increased PWV. We recruited participants via a multicenter family-based cross-sectional study in Switzerland. Dp-ucMGP was quantified in plasma by sandwich ELISA. Aortic PWV was determined by applanation tonometry using carotid and femoral pulse waveforms. Multiple regression analysis was performed to estimate associations between PWV and dp-ucMGP adjusting for age, renal function, and other cardiovascular risk factors. We included 1001 participants in our analyses (475 men and 526 women). Mean values were 7.87±2.10 m/s for PWV and 0.43±0.20 nmol/L for dp-ucMGP. PWV was positively associated with dp-ucMGP both before and after adjustment for sex, age, body mass index, height, systolic and diastolic blood pressure (BP), heart rate, renal function, low- and high-density lipoprotein, glucose, smoking status, diabetes mellitus, BP and cholesterol lowering drugs, and history of cardiovascular disease (P≤0.01). In conclusion, high levels of dp-ucMGP are independently and positively associated with arterial stiffness after adjustment for common cardiovascular risk factors, renal function, and age. Experimental studies are needed to determine whether vitamin K supplementation slows arterial stiffening by increasing MGP carboxylation.

1D.03: Inactive Matrix Gla Protein is Assocated with Renal Resistive Index in a Population-Based Study

OBJECTIVE Renal resistive index (RRI) varies directly with renal vascular stiffness and pulse pressure. RRI correlates positively with arteriolosclerosis in damaged kidneys and predicts progressive renal dysfunction. Matrix Gla-protein (MGP) is a vascular calcification inhibitor that needs vitamin K to be activated. Inactive MGP, known as desphospho-uncarboxylated MGP (dp-ucMGP), can be measured in plasma and has been associated with various cardiovascular (CV) markers, CV outcomes and mortality. In this study we hypothesize that increased RRI is associated with high levels of dp-ucMGP. DESIGN AND METHOD We recruited participants via a multi-center family-based cross-sectional study in Switzerland exploring the role of genes and kidney hemodynamics in blood pressure regulation. Dp-ucMGP was quantified in plasma samples by sandwich ELISA. Renal doppler sonography was performed using a standardized protocol to measure RRIs on 3 segmental arteries in each kidney. The mean of the 6 measures was reported. Multiple regression analysis was performed to estimate associations between RRI and dp-ucMGP adjusting for sex, age, pulse pressure, mean pressure, renal function and other CV risk factors. RESULTS We included 1035 participants in our analyses. Mean values were 0.64 ± 0.06 for RRI and 0.44 ± 0.21 (nmol/L) for dp-ucMGP. RRI was positively associated with dp-ucMGP both before and after adjustment for sex, age, body mass index, pulse pressure, mean pressure, heart rate, renal function, low and high density lipoprotein, smoking status, diabetes, blood pressure and cholesterol lowering drugs, and history of CV disease (P < 0.001). CONCLUSIONS RRI is independently and positively associated with high levels of dp-ucMGP after adjustment for pulse pressure and common CV risk factors. Further studies are needed to determine if vitamin K supplementation can have a positive effect on renal vascular stiffness and kidney function.

Functional analysis of a transcriptional variant of matrix gla protein (MGP)

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2014

Purification, biochemical characterization and localization at single cell resolution of Matrix Gla Protein (MGP) and Bone Gla Protein (BGP) in the teleost fish Argyrosomus regius

Tese de dout. em Química, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2002

Leptospiral TlyC is an extracellular matrix-binding protein and does not present hemolysin activity

The role of TlyA, TlyB and TlyC proteins in the biology of Leptospira is still uncertain. Although these proteins have been considered as putative hemolysins, we demonstrate that leptospiral recombinant TlyB and TlyC do not possess hemolytic activity. However, further experiments showed that TlyC is a surface-exposed protein that seems to bind to laminin, collagen IV and fibronectin. The expression of both proteins was detected both in vitro and in vivo. Our findings suggest that TlyB and TlyC are not directly involved in hemolysis, and that TlyC may contribute to Leptospira binding to extracellular matrix (ECM) during host infection. (C) 2009 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

L'accélération de la rigidité vasculaire associée au diabète de type 1 : implication de la protéine Gla de la matrice

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI.

Reguladores da expressão do gene da proteía Gla da matriz (MGP) numa linha celular derivada de peixe

Dissertação de mest. em Biotecnologia, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2004

Mechanisms underlying the biphasic effect of vitamin K-1 (phylloquinone) on arterial blood pressure

Phylloquinone (vitamin K-1, VK1) is widely used therapeutically and intravenous administration of this quinone can induce hypotension. We aimed to investigate the mechanisms underlying the effects induced by VK1 on arterial blood pressure. With this purpose a catheter was inserted into the abdominal aorta of male Wistar rats for blood pressure and heart rate recording. Bolus intravenous injection of VK1 (0.5-20 mg kg(-1)) produced a transient increase in blood pressure followed by a fall. Both the pressor and depressor response induced by VK1 were dose-dependent. On the other hand, intravenous injection of VK1 did not alter heart rate. The nitric oxide synthase (NOS) inhibitor N-G-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 10 and 20 mg kg(-1)) reduced both the increase and decrease in blood pressure induced by VK1 (5 mgkg(-1)). On the other hand, indometacin (10 mg kg(-1)), a non-selective cyclooxygenase inhibitor, did not alter the increase in mean arterial pressure (MAP) induced by VK1. However, VK1-induced fall in MAP was significantly attenuated by indometacin. We concluded that VK1 induces a dose-dependent effect on blood pressure that consists of an acute increase followed by a more sustained decrease in MAP. The hypotension induced by VK1 involves the activation of the nitric oxide (NO) pathway and the release of vasodilator prostanoid(s).

Calcifications vasculaires et déficit en vitamine K: un facteur de risque modifiable dans l'insuffisance rénale chronique [Vascular calcifications and vitamin K deficiency: a modifiable risk factor in chronic kidney disease].

The mechanisms of vascular calcifications in chronic renal failure are complex. Apart for clotting factors, vitamin K-dependent proteins include matrix Gla protein. Glutamic acid residues in matrix Gla protein are carboxylated by vitamin K-dependent gamma-carboxylase, which enables it to inhibit calcification. The purpose of this review is to discuss available evidence implicating vitamin K as a modifiable risk factor in the pathogenesis of vascular calcification in renal diseases.

Rôle du monoxyde d'azote dans la calcification vasculaire et la rigidité artérielle dans un modèle d'hypertension systolique isolée

L’hypertension systolique isolée (HSI) est le résultat de changements au niveau de la paroi vasculaire qui ont pour conséquence d’augmenter la rigidité artérielle. Ces modifications surviennent surtout au niveau des grosses artères comme l’aorte et sont associées au vieillissement. La fragmentation des fibres élastiques, leur calcification (élastocalcinose) et la fibrose font partie des changements majeurs observés avec l’âge. En plus de ces changements, le vieillissement vasculaire provoque des modifications au niveau des cellules qui composent la paroi. Les cellules endothéliales sécrètent moins de monoxyde d’azote (NO) provoquant une dysfonction endothéliale et les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) synthétisent maintenant des protéines matricielles et osseuses. Situé entre le sang et les CMLVs, l’endothélium contrôle le tonus vasculaire par la sécrétion de plusieurs substances vasoactives qui interagissent entre elles afin de maintenir l’homéostasie du système vasculaire. Parmi celles-ci, on note l’endothéline (ET), un puissant vasoconstricteur et le NO, un gaz vasorelaxants. Ce dernier est aussi reconnu pour bloquer la production d’ET par un mécanisme dépendant du guanosine monophosphate cyclique (GMPc). Comme il y a une interaction entre le NO et l’ET, et que cette dernière est impliquée dans la calcification artérielle, le NO pourrait être impliqué dans la modulation de l’élastocalcinose et de la rigidité artérielle par l’inhibition de l’ET et la modification de la composition de la paroi. Cet effet, qui se produirait au delà des effets vasorelaxants du NO, offre un potentiel thérapeutique intéressant pour l’HSI. Afin d’évaluer l’implication du NO dans la calcification vasculaire et la rigidité artérielle, un modèle animal d’HSI a été utilisé (modèle warfarine vitamine K, WVK). Ce modèle d’élastocalcinose est basé sur l’inhibition de la maturation d’une protéine anti-calcifiante, la matrix Gla protein (MGP), par la warfarine. Afin de déterminer l’implication physiologique du NO dans l’initiation et la progression de l’élastocalcinose, sa production a été inhibée par un analogue de la L-arginine, le L-NG-nitroarginine methyl ester (L-NAME). Lors des processus d’initiation de la calcification, le L-NAME a prévenu l’élastocalcinose sans toutefois modifier la vitesse de l’onde de pouls (PWV). Suite au traitement L-NAME, l’expression de la NO synthase inductible (iNOS) a été diminuée alors qu’elle a été augmentée lors du traitement WVK. Elle pourrait donc être impliquée dans les processus de calcification vasculaire. De plus, la NO synthase endothéliale (eNOS) semble également impliquée puisqu’elle a été augmentée dans le modèle WVK. Cette hausse pourrait être bénéfique pour limiter l’élastocalcinose alors que l’expression de la iNOS serait délétère. Lors de la progression de la calcification, le L-NAME a augmenté l’élastocalcinose et le PWV. Dans ce contexte, l’ET serait impliquée dans l’amplification de la calcification vasculaire entrainant une hausse de la rigidité artérielle. Comme le NO endogène limite la progression de la calcification et conséquemment la rigidité artérielle, il semble être protecteur. L’efficacité d’une modulation de la voie du NO dans le modèle WVK a été étudiée par l’administration d’un donneur de NO, le sinitrodil, ou d’un inhibiteur de la phosphosdiestérase 5 (PDE5), le tadalafil. La modulation de la voie du NO semble être bénéfique sur la rigidité artérielle, mais seulement de façon aiguë. En effet, le sinitrodil a modifié de transitoirement la rigidité au niveau de l’aorte possiblement par la modulation du tonus vasculaire sans toutefois avoir des effets sur la composition de la paroi. Comme le modèle WVK n’affecte pas la fonction endothéliale, les concentrations endogènes de NO semblent être optimales puisque le sinitrodil provoque une augmentation de l’élastocalcinose possiblement par le développement d’une tolérance. Tout comme le sinitrodil, le tadalafil a modulé de manière aiguë la rigidité artérielle sans modifier la composition de la paroi. Globalement, ces travaux ont permis de mettre en évidence les effets bénéfiques du NO endogène pour limiter le développement de l’HSI, suggérant qu’une dysfonction endothéliale, tel qu’observé lors du vieillissement, a un impact négatif sur la maladie.

Modifications de la matrice extracellulaire dans la rigidité artérielle

La paroi vasculaire est composée de cellules endothéliales, de cellules musculaires lisses vasculaires et de fibroblastes qui sont entourés d’un réseau structuré et complexe de protéines, la matrice extracellulaire. Les interactions réciproques entre la matrice et les cellules sont nécessaires à la croissance, au développement et au remodelage. Or, différents contextes pathologiques entraînent la perturbation de ces interactions et sont la cause de différentes maladies. Au cours du vieillissement, la matrice extracellulaire des grosses artères élastiques est modifiée. Ainsi, les lamelles élastiques de la paroi vasculaire se fragmentent ou sont dégradées, en plus de calcifier. De même, l’accumulation de protéines plus rigides, comme le collagène, entraîne le développement de la fibrose. Ces modulations vont mener à l’augmentation de la rigidité artérielle et au développement de l’hypertension systolique isolée. En utilisant un modèle animal de calcification basé sur l’inhibition d’une protéine anti-calcifiante, la matrix Gla protein, avec la warfarine, nous avons étudié la séquence des événements impliqués dans le développement de l’hypertension systolique isolée. Nous avons observé l’activation précoce et transitoire de MMP-9, puis du TGF-ß, précédant la modulation phénotypique des cellules musculaires lisses vasculaires, la calcification et les changements hémodynamiques. L’inhibition des métalloprotéinases et du TGF-ß a permis de prévenir la calcification vasculaire. Nous avons également étudié le rôle joué par une enzyme de la matrice extracellulaire, la transglutaminase 2, dans le développement de la calcification associée à l’hypertension systolique isolée. À l’aide d’un nouvel inhibiteur de cette enzyme, qui a permis de prévenir la calcification, nous avons établi que la transglutaminase était un élément clé dans le processus pathologique. Ces travaux ont permis de démontré l’intérêt de nouvelles avenues thérapeutiques ciblant directement la matrice extracellulaire, particulièrement la MMP-9, le TGF-ß et la transglutaminase 2, dans la pathologie de l’hypertension systolique isolée.

Estado nutricional relacionado à vitamina K de pacientes portadores de doença vascular em tratamento anticoagulante oral ambulatorial com varfarina sódica

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