The kallikrein-kinin system in relation to retinal vessel tone in the streptozotocin-diabetic rat model

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

The kallikrein-kinin system in relation to retinal vessel tone in the streptozotocin-diabetic rat model

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

Modulation de l’expression du récepteur B1 des kinines par l’angiotensine II et l’endothéline-1 dans des cellules musculaires lisses vasculaires

Le stress oxydatif est impliqué dans l’expression du récepteur B1 des kinines (RB1) dans différents modèles de diabète et d'hypertension. Puisque l'angiotensine II (Ang II) et l'endothéline-1 (ET-1) sont des peptides prooxydants impliqués dans les maladies cardiovasculaires, leur contribution dans l'augmentation de l'expression du RB1 a été étudiée dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Le QRT-PCR et l’immunobuvardage de type Western ont été utilisés pour mesurer l’expression du RB1 dans des CMLV dérivées de la lignée A10 et de l’aorte de rats Sprague-Dawley. Cette étude montre que l’Ang II augmente l’expression du RB1 (ARNm et protéine) en fonction de la concentration et du temps (maximum 1 μM entre 3-6 h). Cette augmentation implique le récepteur AT1, la PI3K et le NF-κB, mais non le récepteur AT2 et ERK1/2. Aussi, le récepteur ETA de l’ET-1 est impliqué dans la réponse à l’Ang II à 6-8 h et non à 1-4 h. Par contre, l’ET-1 augmente l’expression du RB1 (maximum 2-4 h) via la stimulation des récepteurs ETA et ETB. L’augmentation du RB1 causée par l’Ang II et l’ET-1 est bloquée par les antioxydants (N-acétyl-cystéine et diphénylèneiodonium). Ces résultats suggèrent que l’Ang II induit le RB1 dans les CMLV par le récepteur AT1 dans la première phase, et par la libération d’ET-1 (majoritairement par ETA) dans la phase tardive, via le stress oxydatif et l’activation de la PI3K et du NF-κB. Ces résultats précisent le mécanisme impliqué dans la surexpression du RB1 ayant des effets néfastes dans le diabète et l'hypertension.

Couplage du récepteur à sept domaines transmembranaires GABA-B1 aux voies intracellulaires de signalisation en absence de GABA-B2

Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC et est impliqué dans le développement du cerveau, la plasticité synaptique et la pathogénèse de maladies telles que l’épilepsie, les troubles de l’anxiété et la douleur chronique. Le modèle actuel de fonctionnement du récepteur GABA-B implique l’hétérodimérisation GABA-B1/B2, laquelle est requise au ciblage à la surface membranaire et au couplage des effecteurs. Il y est cependant des régions du cerveau, des types cellulaires et des périodes du développement cérébral où la sous-unité GABA-B1 est exprimée en plus grande quantité que GABA-B2, ce qui suggère qu’elle puisse être fonctionnelle seule ou en association avec des partenaires inconnus, à la surface cellulaire ou sur la membrane réticulaire. Dans le cadre de cette thèse, nous montrons la capacité des récepteurs GABA-B1 endogènes à activer la voie MAPK-ERK1/2 dans la lignée dérivée de la glie DI-TNC1, qui n’exprime pas GABA-B2. Les mécanismes qui sous-tendent ce couplage demeurent mal définis mais dépendent de Gi/o et PKC. L’immunohistochimie de récepteurs endogènes montre par ailleurs que des anticorps GABA-B1 dirigés contre la partie N-terminale reconnaissent des protéines localisées au RE tandis des anticorps C-terminaux (CT) marquent une protéine intranucléaire. Ces données suggèrent que le domaine CT de GABA-B1 pourrait être relâché par protéolyse. L’intensité des fragments potentiels est affectée par le traitement agoniste tant en immunohistochimie qu’en immunobuvardage de type western. Nous avons ensuite examiné la régulation du clivage par le protéasome en traitant les cellules avec l’inhibiteur epoxomicine pendant 12 h. Cela a résulté en l’augmentation du marquage intranucléaire de GABA-B1-CT et d’un interacteur connu, le facteur de transcription pro-survie ATF-4. Dans des cellules surexprimant GABA-B1-CT, l’induction et la translocation nucléaire d’ATF-4, qui suit le traitement epoxomicine, a complètement été abolie. Cette observation est associée à une forte diminution du décompte cellulaire. Étant donné que les trois derniers résidus de GABA-B1-CT (LYK) codent un ligand pseudo-PDZ et que les protéines à domaines PDZ sont impliquées dans la régulation du ciblage nucléaire et de la stabilité de protéines, en complément de leur rôle d’échaffaud à la surface cellulaire, nous avons muté les trois derniers résidus de GABA-B1-CT en alanines. Cette mutation a complètement annulé les effets de GABA-B1-CT sur l’induction d’ATF-4 et le décompte cellulaire. Cette deuxième série d’expériences suggère l’existence possible de fragments GABA-B1 intranucléaires régulés par le traitement agoniste et le protéasome dans les cellules DI-TNC1. Cette régulation d’ATF-4 dépend des résidus LYK de GABA-B1-CT, qui modulent la stabilité de GABA-B1-CT et favorisent peut-être la formation d’un complexe multiprotéique incluant GABA-B1-CT, ATF-4, de même qu’une protéine d’échaffaudage inconnue. En somme, nous démontrons que les sous-unités GABA-B1 localisées au RE, lorsque non-hétérodimérisées avec GABA-B2, demeurent capables de moduler les voies de signalisation de la prolifération, la différentiation et de la survie cellulaire, via le couplage de protéines G et possiblement la protéolyse régulée. Les mécanismes de signalisation proposés pourraient servir de nouvelle plate-forme dans la compréhension des actions retardées résultant de l’activation des récepteurs 7-TMs.

Therapeutic potential of endothelin receptor type A and bradykinin receptor B1 dual antagonism in osteoarthritis treatment

Nous avons préalablement démontré que l'endothéline-1 (ET-1), un peptide vasoconstricteur de 21 acides aminés, joue un rôle central dans le métabolisme des tissus articulaires et a des fonctions cataboliques sur le cartilage articulaire dans l'ostéoarthrose, en liant son récepteur de type A (ETA). Suite à la relâche du nonapeptide vasodilatateur bradykinine (BK), et l'augmentation d'expression du récepteur B1 des kinines (BKB1), ces médiateurs engendrent un cycle d'inflammation, une destruction du cartilage, et une douleur articulaire. Lors de cette étude, l'efficacité thérapeutique des antagonistes spécifiques du ETA et/ou BKB1 dans un modèle animal d'ostéoarthrose a été testée. Notre hypothèse est que l'antagonisme va diminuer la progression de la pathologie et de la douleur articulaire. L'ostéoarthrose a été induite chez des rats par rupture chirurgicale du ligament croisé antérieur. Les animaux ont été traités par injections intra articulaire hebdomadaires des antagonistes peptidiques spécifiques du ETA et/ou BKB1. La douleur articulaire a été évaluée par le test d'incapacitance statique durant les deux mois postopératoires ; la morphologie articulaire a été examinée post mortem par radiologie et histologie. On constate que le traitement a diminué la douleur et a préservé la morphologie articulaire ; la double inhibition a été plus efficace que la simple inhibition. En conclusion, l'antagonisme double d'ETA et BKB1 améliore la douleur chronique et prévient la dégradation articulaire dans l'ostéoarthrose, ce qui suggère que ces récepteurs peuvent être des cibles thérapeutiques potentiels pour le traitement de cette pathologie.

La contribution du récepteur B1 des kinines dans les complications diabétiques chez le rat traité au glucose, un modèle de résistance à l'insuline

Les kinines agissent sur deux types de récepteurs couplés aux protéines G, nommés B1 et B2, lesquels jouent un rôle important dans le contrôle cardiovasculaire, la nociception et l’inflammation. Nous considérons l’hypothèse que le récepteur B1 des kinines est induit et contribue aux complications diabétiques, incluant l’hypertension artérielle, les polyneuropathies sensorielles, l’augmentation du stress oxydatif vasculaire, l’inflammation vasculaire et l’obésité chez le rat traité au D-glucose (10% dans l’eau de boisson) pendant 8 ou 12 semaines. Dans ce modèle de résistance à l’insuline, nous avons évalué les effets d’un traitement pharmacologique d’une semaine avec un antagoniste du récepteur B1 des kinines, le SSR240612 (10 mg/kg/jr). Les résultats montrent que le SSR240612 renverse l’hypertension, l’allodynie tactile et au froid, la production de l’anion superoxyde et la surexpression de plusieurs marqueurs inflammatoires dans l’aorte (iNOS, IL-1β, macrophage (CD68, CD11), ICAM-1, E-selectine, MIF ainsi que le B1R) et dans les adipocytes (iNOS, IL-1β, TNF-α et macrophage CD68). De plus, le SSR240612 corrige la résistance à l’insuline, les anomalies du profil lipidique plasmatique et le gain de poids et de masse adipeuse. Ces données supportent l’implication des kinines dans les complications diabétiques dans un modèle animal de résistance à l’insuline et suggèrent que le récepteur B1 est une cible thérapeutique potentielle dans le diabète et l’obésité.

Localisation, mécanisme d’induction et rôle physiopathologique du récepteur B1 des kinines dans de modèles expérimentaux de douleur chez le rat

Les kinines sont des peptides neuro- et vaso- actifs impliqués dans les processus hémodynamiques, inflammatoires et douloureux. Leurs effets biologiques sont produits par l’entremise de deux types de récepteurs couplés aux protéines G, soit B1 (B1R) et B2 (B2R). Le B1R est inductible, son expression est augmentée à la suite d’un dommage tissulaire ou de l’exposition à des endotoxines bactériennes (lipopolysaccharide bactérien (LPS)), à des cytokines pro-inflammatoires (interleukine-1β (IL-1β), facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α)) ou à des espèces réactives oxygénées (ROS). Les travaux présentés dans cette thèse avaient pour objectif d’élucider et/ou de raffiner les connaissances sur 1) la localisation, 2) le mécanisme d’induction et 3) le rôle physiopathologique du B1R dans des modèles expérimentaux de douleur chez le rat. Nos données ont permis de démontrer pour la première fois que le B1R est augmenté de façon significative dans la moelle épinière du rat diabétique de type 1 où il est localisé sur les fibres sensorielles de type C, les astrocytes et les cellules de la microglie (1er article). Également, l’inhibition de l’activation des cellules de la microglie supprime les neuropathies diabétiques, l’expression de médiateurs pro-inflammatoires ainsi que l’activité pro-nociceptive du B1R (2e et 3e articles). Finalement, nous avons démontré que la stimulation systémique du TRPV1 par la capsaïcine induit une surexpression du B1R au niveau microgliale, via un mécanisme impliquant l’augmentation de la production de ROS et possiblement de cytokines (4e article). Ces données nous permettent de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’expression et l’activité du B1R. Aussi, elles nous permettent d’imaginer de nouvelles stratégies pour prévenir l’induction du B1R (inhibition du TRPV1) ou son activité délétère (inhibition de l’activation des cellules de la microglie) dans la douleur inflammatoire et neuropathique. 

L’impact de l’inhibition de la iNOS et de la kininase I dans les effets délétères du récepteur B1 des kinines dans le diabète de type 2

Les kinines sont des peptides vasoactifs et des neuromédiateurs centraux impliqués dans un bon nombre de processus biologiques et inflammatoires. Elles agissent sur deux types de récepteurs (R) couplés aux protéines G, le RB2 constitutif et le RB1 qui est induit par le stress oxydatif et les cytokines pro-inflammatoires via le facteur de transcription nucléaire, le NF-kB. Le RB1 est un puissant activateur de la iNOS et il augmente son expression chez le rat insulino-résistant. Dans ce modèle de rats soumis à une diète riche en D-glucose, un traitement d’une semaine avec un antagoniste non peptidique du RB1, le SSR240612, renverse la plupart des complications diabétiques. Ces travaux nous mènent à émettre l’hypothèse que la iNOS contribue aux effets délétères du RB1 chez le rat insulino-résistant. Nous avons donc évalué les effets d’un traitement prolongé d’une semaine soit avec le 1400W (1 mg/kg x 2 fois/jour), un inhibiteur sélectif de la iNOS, ou avec le Mergetpa (1mg/kg x 2 fois/jour), un inhibiteur non sélectif de la carboxypeptidase M (CPM) qui supprime la formation d’agonistes du RB1. Ces deux traitements devraient reproduire les effets bénéfiques de l’antagoniste du RB1 (SSR240612). En effet, le 1400W et le Mergetpa corrigent l’hyperglycémie, la résistance à l’insuline (l’indice HOMA), l’allodynie au froid et l’expression de plusieurs marqueurs de l’inflammation (Cox-2, iNOS, RB1, IL-1, anion superoxyde). Ces résultats confirment la contribution de la iNOS dans les effets délétères du RB1 chez le rat insulino-résistant. Dans un autre volet, ce mémoire vise à mieux comprendre l’impact de l’inhibition du RB1 par le SSR240612 (10 μg/g/jour) combiné ou pas avec le Pioglitazone (1.6 mg/g/jour) (un anti-diabétique de la famille des thiazolidinediones, le TZD) dans un modèle de diabète de type 2 associé à l’obésité chez la souris C57BL/6J soumise à une diète riche vi en gras pendant vingt semaines. Un traitement pendant deux semaines avec le TZD corrige l’intolérance au glucose et réduit les taux plasmatiques d’insuline alors que le SSR n’a pas d’effet. Les traitements combinés du TZD avec le SSR corrigent davantage la perte de la sensibilité à l’insuline et réduisent les taux plasmatiques de leptine. Les résultats obtenus suggèrent que le SSR n’apporte pas l’effet bénéfique souhaité, dans ce modèle avancé de diabète de type 2, contrairement au modèle des rats insulino-résistants (pré-diabétiques).

Determinação de aflatoxina B1 em rações e aflatoxina M1 no leite de propriedades do Estado de São Paulo

A ocorrência de aflatoxina B1 (AFB1) em rações e aflatoxina M1 (AFM1) no leite cru foi avaliada em propriedades leiteiras situadas na região nordeste do Estado de São Paulo, Brasil, de outubro de 2005 a fevereiro de 2006. A análise de aflatoxinas foi efetuada utilizando-se colunas de imunoafinidade para purificação dos extratos, sendo a quantificação realizada através de cromatografia líquida de alta eficiência. A AFB1 foi detectada em 40% das rações em níveis de 1,0 a 19,5 μg.kg-1. A concentração de AFM1 em 36,7% de amostras de leite positivas variou de 0,010 a 0,645 μg.L-1. Somente uma amostra de leite estava acima do limite de tolerância adotado no Brasil (0,5 μg.L-1) para AFM1. Concluiu-se que as concentrações de aflatoxinas na ração e no leite foram relativamente baixas, embora a alta frequência das aflatoxinas nas amostras analisadas indique a necessidade de contínuo monitoramento a fim de prevenir a contaminação de ingredientes e rações destinadas ao gado leiteiro.

Brabykinin B1 Receptor Antagonism Is Beneficial in Renal Ischemia-Reperfusion Injury

Previously we have demonstrated that bradykinin B1 receptor deficient mice (B1KO) were protected against renal ischemia and reperfusion injury (IRI). Here, we aimed to analyze the effect of B1 antagonism on renal IRI and to study whether B1R knockout or antagonism could modulate the renal expression of pro and anti-inflammatory molecules. To this end, mice were subjected to 45 minutes ischemia and reperfused at 4, 24, 48 and 120 hours. Wild-type mice were treated intra-peritoneally with antagonists of either B1 (R-954, 200 mg/kg) or B2 receptor (HOE140, 200 mg/kg) 30 minutes prior to ischemia. Blood samples were collected to ascertain serum creatinine level, and kidneys were harvested for gene transcript analyses by real-time PCR. Herein, B1R antagonism ( R-954) was able to decrease serum creatinine levels, whereas B2R antagonism had no effect. The protection seen under B1R deletion or antagonism was associated with an increased expression of GATA-3, IL-4 and IL-10 and a decreased T-bet and IL-1b transcription. Moreover, treatment with R-954 resulted in lower MCP-1, and higher HO-1 expression. Our results demonstrated that bradykinin B1R antagonism is beneficial in renal IRI.

Role of kinin B1 and B2 receptors in memory consolidation during the aging process of mice

Under physiological conditions, elderly people present memory deficit associated with neuronal loss. This pattern is also associated with Alzheimer`s disease but, in this case, in a dramatically intensified level. Kinin receptors have been involved in neurodegeneration and increase of amyloid-beta concentration, associated with Alzheimer`s disease (AD). Considering these findings, this work evaluated the role of kinin receptors in memory consolidation during the aging process. Male C57BI/6 (wt), knock-out B1 (koB1) or B2 (koB2) mice (3, 6, 12 and 18-month-old - mo; n = 10 per group) were submitted to an acquisition session, reinforcement to learning (24 h later: test 1) and final test (7 days later: test 2), in an active avoidance apparatus, to evaluate memory. Conditioned avoidance responses (CAR, % of 50 trials) were registered. In acquisition sessions, similar CAR were obtained among age matched animals from all strains. However, a significant decrease in CAR was observed throughout the aging process (3mo: 8.8 +/- 2.3%; 6mo: 4.1 +/- 0.6%; 12mo: 2.2 +/- 0.6%, 18mo: 3.6 +/- 0.6%, P < 0.01), indicating a reduction in the learning process. In test 1, as expected, memory retention increased significantly (P < 0.05) in all 3- and 6-month-old animals as well as in 12-month-old-wt and 12-month-old-koB1 (P < 0.01), compared to the training session. However, 12-month-old-koB2 and all 18-month-old animals did not show an increase in memory retention. In test 2, 3- and 6-month-old wt and koB1 mice of all ages showed a significant improvement in memory (P < 0.05) compared to test 1. However, 12-month-old wt and koB2 mice of all ages showed no difference in memory retention. We suggest that, during the aging process, the B1 receptor could be involved in neurodegeneration and memory loss. Nevertheless, the B2 receptor is apparently acting as a neuroprotective factor. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Chemical synthesis and folding pathways of large cyclic polypeptide: Studies of the cystine knot polypeptide kalata B1

Kalata B1 is a member of a new family of polypeptides, isolated from. plants, which have a cystine knot structure embedded within an amide-cyclized backbone. This family of molecules are the largest known cyclic peptides, and thus, the mechanism of synthesis and folding is of great interest. To provide information about both these phenomena, we have synthesized kalata B1 using two distinct strategies. In the first, oxidation of the cysteine residues of a linear precursor peptide to form the correct disulfide bonds results in folding of the three-dimensional structure and preorganization of the termini in close proximity for subsequent cyclization. The second approach involved cyclization prior to oxidation. In the first method, the correctly folded peptide was produced only in the presence of partially hydrophobic solvent conditions. These conditions are presumably required to stabilize the surface-exposed hydrophobic residues. However,; in the synthesis,involving cyclization prior to oxidation, the cyclic reduced peptide folded to a significant degree in the absence of hydrophobic solvents and even more efficiently in the presence of hydrophobic solvents. Cyclization clearly has a major effect on the folding pathway and facilitates formation of the correctly disulfide-bonded form in aqueous solution; In addition to facilitating folding to a compact stable structure cyclization has an important effect on biological activity as assessed by hemolytic activity.

Acyclic permutants of naturally occurring cyclic proteins - Characterization of cystine knot and beta-sheet formation in the macrocyclic polypeptide kalata B1

Kalata B1 is a prototypic member of the unique cyclotide family of macrocyclic polypeptides in which the major structural features are a circular peptide backbone, a triple stranded beta-sheet, and a cystine knot arrangement of three disulfide bonds. The cyclotides are the only naturally occurring family of circular proteins and have prompted us to explore the concept of acyclic permutation, i.e. opening the backbone of a cross-linked circular protein in topologically permuted ways. We have synthesized the complete suite of acyclic permutants of kalata B1 and examined the effect of acyclic permutation on structure and activity. Only two of six topologically distinct backbone loops are critical for folding into the native conformation, and these involve disruption of the embedded ring in the cystine knot. Surprisingly, it is possible to disrupt regions of the p-sheet and still allow folding into native-like structure, provided the cystine knot is intact. Kalata B1 has mild hemolytic activity, but despite the overall structure of the native peptide being retained in all but two cases, none of the acyclic permutants displayed hemolytic activity. This loss of activity is not localized to one particular region and suggests that cyclization is critical for hemolytic activity.

A comparison of the self-association behavior of the plant cyclotides kalata B1 and kalata B2 via analytical ultracentrifugation

The recently discovered cyclotides kalata B1 and kalata B2 are miniproteins containing a head-to-tail cyclized backbone and a cystine knot motif, in which disulfide bonds and the connecting backbone segments form a ring that is penetrated by the third disulfide bond. This arrangement renders the cyclotides extremely stable against thermal and enzymatic decay, making them a possible template onto which functionalities can be grafted.We have compared the hydrodynamic properties of two prototypic cyclotides, kalata B1 and kalata B2, using analytical ultracentrifugation techniques. Direct evidence for oligomerization of kalata B2 was shown by sedimentation velocity experiments in which a method for determining size distribution of polydisperse molecules in solution was employed. The shape of the oligomers appears to be spherical. Both sedimentation velocity and equilibrium experiments indicate that in phosphate buffer kalata B1 exists mainly as a monomer, even at millimolar concentrations. In contrast, at 1.6 mM, kalata B2 exists as an equilibrium mixture of monomer (30%), tetramer (42%), octamer (25%), and possibly a small proportion of higher oligomers. The results from the sedimentation equilibrium experiments show that this self-association is concentration dependent and reversible. We link our findings to the three-dimensional structures of both cyclotides, and propose two putative interaction interfaces on opposite sides of the kalata B2 molecule, one involving a hydrophobic interaction with the Phe(6), and the second involving a charge-charge interaction with the Asp(25) residue. An understanding of the factors affecting solution aggregation is of vital importance for future pharmaceutical application of these molecules.