Interactions cellule-matrice associées au remodelage et au vieillissement vasculaires

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Interactions cellule-matrice associées au remodelage et au vieillissement vasculaires

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique et de LOX-1 par des facteurs métaboliques. Implications dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans les pays occidentaux et constituent la principale complication associée au diabète. La lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme clé du métabolisme des lipides et est responsable de l'hydrolyse des lipoprotéines riches en triglycérides (TG). Plusieurs études ont démontré que la LPL sécrétée par les macrophages dans la paroi artérielle est pro-athérogénique. La dysfonction endothéliale caractérise les stades précoces du processus athérosclérotique. Il a été observé qu’un récepteur nouvellement identifié des lipoprotéines de basse densité oxydées (LDLox), le récepteur de type lectine des LDLox (LOX-1), est fortement exprimé dans les lésions athérosclérotiques humaines et dans l’aorte de rats diabétiques, suggérant un rôle clé de LOX-1 dans la pathogénèse de l’athérosclérose diabétique. Au vu du rôle potentiel de la LPL macrophagique et du LOX-1 dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2, nous avons évalué la régulation de ces deux molécules pro-athérogéniques par des facteurs métaboliques et inflammatoires augmentés dans le diabète, soit la leptine, l’acide linoléique (LA) et la protéine C-réactive (CRP). Nos résultats démontrent que : 1) Dans les cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs), LA augmente l’expression protéique de LOX-1 de façon temps- et dose-dépendante; 2) La pré-incubation de HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la NADPH oxydase, de la protéine kinase C (PKC) et du facteur nucléaire-kappa B (NF-kB), inhibe l’effet stimulant de LA sur l’expression protéique de LOX-1; 3) Dans les HAECs traitées avec LA, on observe une augmentation d’expression des isoformes classiques de la PKC; 4) LA augmente de manière significative l’expression génique de LOX-1 ainsi que la liaison des protéines nucléaires extraites des HAECs à la séquence régulatrice NF-kB présente dans le promoteur du gène de LOX-1; 5) LA augmente, via LOX-1, la captation des LDLox par les cellules endothéliales. Pris dans leur ensemble, ces résultats démontrent que LA augmente l’expression endothéliale de LOX-1 in vitro et appuient le rôle clé de LA dans la dysfonction endothéliale associée au diabète. Au vu de nos études antérieures démontrant qu’une expression accrue de LPL macrophagique chez les patients diabétiques de type 2 et que l’augmentation de facteurs métaboliques dans cette maladie, soit l’homocystéine (Hcys), les acides gras et les produits terminaux de glycation (AGE), accroissent l’expression de la LPL macrophagique, nous avons par la suite déterminé l’effet, in vitro, de deux autres facteurs métaboliques et inflammatoires surexprimés dans le diabète, soit la leptine et la CRP, sur l’expression de la LPL macrophagique. Les concentrations plasmatiques de leptine sont élevées chez les patients diabétiques et sont associées à un accroissement des risques cardiovasculaires. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la leptine augmente l’expression de la LPL, tant au niveau génique que protéique; 2) L’effet stimulant de la leptine sur la LPL est aboli par la pré-incubation avec un anticorps dirigé contre les récepteurs à la leptine (Ob-R), des inhibiteurs de la PKC et des antioxydants; 3) La leptine augmente l’expression membranaire des isoformes classiques de la PKC et la diminution de l’expression endogène de la PKC, abolit l’effet de la leptine sur l’expression de la LPL macrophagique; 4) Dans les macrophages murins, la leptine augmente le taux de synthèse de la LPL et augmente la liaison de protéines nucléaires à la séquence protéine activée-1 (AP-1) du promoteur du gène de la LPL. Ces observations supportent la possibilité que la leptine puisse représenter un facteur stimulant de la LPL macrophagique dans le diabète. Finalement, nous avons déterminé, in vitro, l’effet de la CRP sur l’expression de la LPL macrophagique. La CRP est une molécule inflammatoire et un puissant prédicteur d’événements cardiovasculaires. Des concentrations élevées de CRP sérique sont documentées chez les patients diabétiques de type 2. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la CRP augmente l’expression de la LPL au niveau génique et protéique et la liaison de la CRP aux récepteurs CD32 est nécessaire pour médier ses effets; 2) La pré-incubation de macrophages humains avec des antioxydants, des inhibiteurs de la PKC et de la protéine kinase mitogénique activée (MAPK), prévient l’induction de la LPL par la CRP; 3) La CRP augmente l’activité de la LPL, la génération intracellulaire d’espèces radicalaires oxygénées (ROS), l’expression d’isoformes classiques de la PKC et la phosphorylation des kinases extracellulaires régulées 1/2 (ERK 1/2); 4) Les macrophages murins traités avec la CRP démontrent une augmentation de la liaison des protéines nucléaires à la séquence AP-1 du promoteur du gène de la LPL. Ces données suggèrent que la LPL puisse représenter un nouveau facteur médiant les effets délétères de la CRP dans la vasculopathie diabétique. Dans l’ensemble nos études démontrent le rôle clé de facteurs métaboliques et inflammatoires dans la régulation vasculaire de la LPL et du LOX-1 dans le diabète. Nos données suggèrent que la LPL et le LOX-1 puissent représenter des contributeurs clé de l’athérogénèse accélérée associée au diabète chez l’humain. Mots-clés : athérosclérose, maladies cardiovasculaires, diabète de type 2, macrophage, LPL, cellules endothéliales, LOX-1, stress oxydatif, leptine, LA, CRP.

Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique dans l'hypercholestérolémie familiale et le diabète de type 2

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique dans l'hypercholestérolémie familiale et le diabète de type 2

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Glycation non enzymatique des protéines endothéliales au cours du diabète

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Advanced glycation endproducts in horses with insulin-induced laminitis

Advanced glycation endproducts (AGEs) have been implicated in the pathogenesis of cancer, inflammatory conditions and diabetic complications. An interaction of AGEs with their receptor (RAGE) results in increased release of pro-inflammatory cytokines and reactive oxygen species (ROS), causing damage to susceptible tissues. Laminitis, a debilitating foot condition of horses, occurs in association with endocrine dysfunction and the potential involvement of AGE and RAGE in the pathogenesis of the disease has not been previously investigated. Glucose transport in lamellar tissue is thought to be largely insulin-independent (GLUT-1), which may make the lamellae susceptible to protein glycosylation and oxidative stress during periods of increased glucose metabolism. Archived lamellar tissue from horses with insulin-induced laminitis (n=4), normal control horses (n=4) and horses in the developmental stages (6 h, 12 h and 24 h) of the disease (n=12) was assessed for AGE accumulation and the presence of oxidative protein damage and cellular lipid peroxidation. The equine-specific RAGE gene was identified in lamellar tissue, sequenced and is now available on GenBank. Lamellar glucose transporter (GLUT-1 and GLUT-4) gene expression was assessed quantitatively with qRT-PCR in laminitic and control horses and horses in the mid-developmental time-point (24 h) of the disease. Significant AGE accumulation had occurred by the onset of insulin-induced laminitis (48 h) but not at earlier time-points, or in control horses. Evidence of oxidative stress was not found in any group. The equine-specific RAGE gene was not expressed differently in treated and control animals, nor was the insulin-dependent glucose transporter GLUT-4. However, the glucose transporter GLUT-1 was increased in lamellar tissue in the developmental stages of insulin-induced laminitis compared to control horses and the insulin-independent nature of the lamellae may facilitate AGE formation. However, due to the lack of AGE accumulation during disease development and a failure to detect an increase in ROS or upregulation of RAGE, it appears unlikely that oxidative stress and protein glycosylation play a central role in the pathogenesis of acute, insulin-induced laminitis.

Serum levels of soluble receptor for advanced glycation end products and of S100 proteins are associated with inflammatory, autoantibody, and classical risk markers of joint and vascular damage in rheumatoid arthritis

Introduction: The receptor for advanced glycation end products (RAGE) is a member of the immunoglobulin superfamily of cell surface receptor molecules. High concentrations of three of its putative proinflammatory ligands, S100A8/A9 complex (calprotectin), S100A8, and S100A12, are found in rheumatoid arthritis (RA) serum and synovial fluid. In contrast, soluble RAGE (sRAGE) may prevent proinflammatory effects by acting as a decoy. This study evaluated the serum levels of S100A9, S100A8, S100A12 and sRAGE in RA patients, to determine their relationship to inflammation and joint and vascular damage. Methods: Serum sRAGE, S100A9, S100A8 and S100A12 levels from 138 patients with established RA and 44 healthy controls were measured by ELISA and compared by unpaired t test. In RA patients, associations with disease activity and severity variables were analyzed by simple and multiple linear regressions. Results: Serum S100A9, S100A8 and S100A12 levels were correlated in RA patients. S100A9 levels were associated with body mass index (BMI), and with serum levels of S100A8 and S100A12. S100A8 levels were associated with serum levels of S100A9, presence of anti-citrullinated peptide antibodies (ACPA), and rheumatoid factor (RF). S100A12 levels were associated with presence of ACPA, history of diabetes, and serum S100A9 levels. sRAGE levels were negatively associated with serum levels of C-reactive protein (CRP) and high-density lipoprotein (HDL), history of vasculitis, and the presence of the RAGE 82Ser polymorphism. Conclusions: sRAGE and S100 proteins were associated not just with RA inflammation and autoantibody production, but also with classical vascular risk factors for end-organ damage. Consistent with its role as a RAGE decoy molecule, sRAGE had the opposite effects to S100 proteins in that S100 proteins were associated with autoantibodies and vascular risk, whereas sRAGE was associated with protection against joint and vascular damage. These data suggest that RAGE activity influences co-development of joint and vascular disease in rheumatoid arthritis patients.

Advanced glycation end products induce blood-retinal barrier dysfunction in normoglycemic rats

Advanced glycation end products (AGEs) have been implicated in the progressive vascular dysfunction which occurs during diabetic retinopathy. In the current study we have examined the role of these adducts in blood-retinal barrier (BRB) breakdown and investigated expression of the vasopermeabilizing agent vascular endothelial growth factor (VEGF) in the retina. When normoglycemic rats were injected with AGE-modified albumin daily for up to 10 days there was widespread leakage of FITC-dextran and serum albumin from the retinal vasculature when compared to control animals treated with nonmodified albumin. Ultrastructural examination of the vasculature revealed areas of attenuation of the retinal vascular endothelium and increased vesicular organelles only in the AGE-exposed rats. Quantitative RT-PCR and in situ hybridization demonstrated a significant increase in retinal VEGF mRNA expression (P <0.05). These results suggest that AGEs can initiate BRB dysfunction in nondiabetic rats and a concomitant increase in retinal VEGF expression. These findings may have implications for the role of AGEs in the pathogenesis of diabetic retinopathy.

Distribution of the Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE) in the Human Male Reproductive Tract. Prevalence in Men with Diabetes Mellitus.

BACKGROUND: Diabetics have a significantly higher percentage of sperm with nuclear DNA (nDNA) fragmentation and increased levels of advanced glycation end products (AGEs), in their testis, epididymis and sperm. As the receptor for AGEs (RAGE) is important to oxidative stress and cell dysfunction, we hypothesise, that it may be involved in sperm nDNA damage. METHODS: Immunohistochemistry was performed to determine the presence of RAGE in the human testis and epididymis. A comparison of the receptor's incidence and localisation on sperm from 10 diabetic and 11 non-diabetic men was conducted by blind semi-quantitative assessment of the immunostaining. ELISA analysis ascertained RAGE levels in seminal plasma and sperm from 21 diabetic and 31 non-diabetic subjects. Dual labelling immunolocalisation was employed to evaluate RAGE's precise location on the sperm head. RESULTS: RAGE was found throughout the testis, caput epididymis, particularly the principle cells apical region, and on sperm acrosomes. The number of sperm displaying RAGE and the overall protein amount found in sperm and seminal plasma were significantly higher in samples from diabetic men (p

Impaired retinal angiogenesis in diabetes: role of advanced glycation end products and galectin-3

Suppression of angiogenesis during diabetes is a recognized phenomenon but is less appreciated within the context of diabetic retinopathy. The current study has investigated regulation of retinal angiogenesis by diabetic serum and determined if advanced glycation end products (AGEs) could modulate this response, possibly via AGE-receptor interactions. A novel in vitro model of retinal angiogenesis was developed and the ability of diabetic sera to regulate this process was quantified. AGE-modified serum albumin was prepared according to a range of protocols, and these were also analyzed along with neutralization of the AGE receptors galectin-3 and RAGE. Retinal ischemia and neovascularization were also studied in a murine model of oxygen-induced proliferative retinopathy (OIR) in wild-type and galectin-3 knockout mice (gal3(-/-)) after perfusion of preformed AGEs. Serum from nondiabetic patients showed significantly more angiogenic potential than diabetic serum (P <0.0001) and within the diabetic group, poor glycemic control resulted in more AGEs but less angiogenic potential than tight control (P <0.01). AGE-modified albumin caused a dose-dependent inhibition of angiogenesis (P <0.001), and AGE receptor neutralization significantly reversed the AGE-mediated suppression of angiogenesis (P <0.01). AGE-treated wild-type mice showed a significant increase in inner retinal ischemia and a reduction in neovascularization compared with non-AGE controls (P <0.001). However, ablation of galectin-3 abolished the AGE-mediated increase in retinal ischemia and restored the neovascular response to that seen in controls. The data suggest a significant suppression of angiogenesis by the retinal microvasculature during diabetes and implicate AGEs and AGE-receptor interactions in its causation.