Fatty acid-induced mitochondrial uncoupling elicits inflammasome-independent IL-1α and sterile vascular inflammation in atherosclerosis

Chronic inflammation is a fundamental aspect of metabolic disorders such as obesity, diabetes and cardiovascular disease. Cholesterol crystals are metabolic signals that trigger sterile inflammation in atherosclerosis, presumably by activating inflammasomes for IL-1β production. We found here that atherogenesis was mediated by IL-1α and we identified fatty acids as potent inducers of IL-1α-driven vascular inflammation. Fatty acids selectively stimulated the release of IL-1α but not of IL-1β by uncoupling mitochondrial respiration. Fatty acid-induced mitochondrial uncoupling abrogated IL-1β secretion, which deviated the cholesterol crystal-elicited response toward selective production of IL-1α. Our findings delineate a previously unknown pathway for vascular immunopathology that links the cellular response to metabolic stress with innate inflammation, and suggest that IL-1α, not IL-1β, should be targeted in patients with cardiovascular disease.

Einfluss der AMPK-Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und vaskuläre Inflammation

Die AMPK ist ein ubiquitär exprimiertes, heterotrimeres Enzym, das bei Energiemangel das Überleben der Zelle sichert. Um diese Funktion ausüben zu können fungiert die AMPK als sogenannter „Energie-Sensor“, der durch steigende AMP Mengen aktiviert wird. In diesem Zustand werden ATP verbrauchende Reaktionen inhibiert und gleichzeitig ATP generierende Vorgänge induziert. Im vaskulären System konnte gezeigt werden, dass die endotheliale NOSynthase durch die AMPK aktiviert, die Angiogenese stimuliert, die Endothelzellapoptose und das Wachstum von Gefäßmuskelzellen inhibiert wird. All diese Prozesse sind fundamental in der Entwicklung von kardiovaskulären Krankheiten, was auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hindeutet. In der vorliegenden Arbeit sollten die Effekte der in vivo Modulation der AMPK Aktivität auf Endothelfunktion, oxidativen Stress und Inflammation untersucht werden. Dazu wurden zwei unterschiedliche Mausmodelle genutzt: Einerseits wurde die AMPK Aktivität durch den pharmakologischen AMPK-Aktivator AICAR stimuliert und andererseits die vaskulär vorherrschende AMPK-Isoform durch knock out ausgeschaltet. Zur Induktion von oxidativem Stress wurde ein bereits charakterisiertes Angiotensin II-Modell angewandt. Zur Untersuchung gehörten neben den Superoxid-Messungen auch die Bestimmung der Stickstoffmonoxid-Mengen in Serum und Aortengewebe, die Relaxationsmessungen in isometrischen Tonusstudien sowie HPLC-basierte Assays. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Aktivierung der AMPK mittels AICAR die Angiotensin II induzierte Endotheldysfunktion, der oxidative Stress und auch die vaskuläre Inflammation verbessert werden konnte. Weiterhin zeigte sich dass der knock out der vaskulären Isoform (α1) im Angiotensin II Modell eine signifikant verstärkte Endotheldysfunktion, oxidativen Stress und Inflammation nach sich zog. Anhand der erhobenen Daten konnte die NADPH-Oxidase als Hauptquelle des Angiotensin II induzierten oxidativen Stresses identifiziert werden, wobei sich diese Quelle als AMPK sensitiv erwies. Durch die Aktivierung konnte die Aktivität der NADPH-Oxidase verringert und durch die α1AMPK Defizienz signifikant erhöht werden. Auch die mitochondriale Superoxidproduktion konnte durch die Modulation der AMPK Aktivität beeinflusst werden. Die vaskuläre Inflammation, die anhand der Surrogaten VCAM-1, COX-2 und iNOS untersucht wurde, konnte durch Aktivierung der AMPK verringert werden, der knock out der α1AMPK führte so einer sehr starken Expressionssteigerung der induzierbaren NO-Synthase, was in einem starken Anstieg der NO-Produktion und somit der Peroxynitritbildung resultierte.Die dargestellten Daten deuten stark auf eine protektive Funktion der AMPK im vaskulären System hin und sollte als therapeutisches Ziel, nicht nur in Bezug auf diabetische Patienten, in Betracht gezogen werden.

Die Rolle der IFN-gamma Signalübertragung und von MyD88 in der Angiotensin-II-induzierten vaskulären Dysfunkion, Inflammation und arteriellen Hypertonie

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von myelomonozytären Zellen, IFN-gamma (Interferon gamma), MyD88 (myeloid differentiation factor 88) und zugrundeliegenden Signalwege in der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Inflammation, Dysfunktion und arteriellen Hypertonie untersucht. Wie bereits veröffentlichte Vordaten aus meiner Arbeitsgruppe zeigten, schützt die Depletion von Lysozym M (LysM)+ myelomonozytären Zellen (Diphteriatoxin-vermittelt in Mäusen, die transgen für den humanen Diphtheriatoxin-Rezeptor sind, LysMiDTR Mäuse) vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und arterieller Hypertonie, und kann durch adoptiven Zelltransfer von Wildtyp Monozyten wiederhergestellt werden. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Rekonstitution von Monozyten-depletierten LysMiDTR Mäusen mit Wildtyp Monozyten den Phänotyp der vaskulären Dysfunktion wiederherstellen kann, die Rekonstitution mit gp91phox-/y oder Agtr1-/- Monozyten jedoch nicht. Die Hypertonus-mediierenden Effekte dieser infiltrierenden Monozyten scheinen demnach von der intakten ATII und NADPH Oxidase Signalübertragung in diesen Zellen abhängig zu sein. Vermutlich ebenfalls für die Aktivierung der Monozyten funktionell wichtig sind IFN-gamma, produziert durch NK-Zellen, und der Transkriptionsfaktor T-bet (T-box expressed in T cells), exprimiert von NK-Zellen und Monozyten. IFN-gamma-/- Mäuse waren partiell geschützt vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und charakterisiert durch reduzierte Level an Superoxid im Gefäß im Vergleich zu ATII-infundierten Wildtyp Mäusen. IFN-gamma-/- und T-bet defiziente Tbx21-/- Mäuse zeichneten sich ferner durch eine reduzierte ATII-mediierte Rekrutierung von NK1.1+ NK-Zellen, als ein Hautproduzent von IFN-gamma, sowie CD11b+GR-1low Interleukin-12 (IL-12) kompetenten Monozyten aus. Durch Depletions- und adoptive Transferexperimente konnte ich in dieser Arbeit NK-Zellen als essentielle Mitstreiter in der vaskulären Dysfunktion identifizieren und stellte fest, dass T-bet+LysM+ myelomonozytäre Zellen für die NK-Zellrekrutierung in die Gefäßwand und lokale IFN-gamma Produktion benötigt werden. Damit wurde erstmals NK-Zellen eine essentielle Rolle in der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion zugeschrieben. Außerdem wurde der T-bet-IFN-gamma Signalweg und die gegenseitige Monozyten-NK-Zellaktivierung als ein potentielles therapeutisches Ziel in kardiovaskulären Erkrankungen aufgedeckt. Des Weiteren identifizierte ich in meiner Arbeit MyD88 als ein zentrales Signalmolekül in der ATII-getriebenen Inflammation und vaskulären Gefäßschädigung. MyD88 Defizienz reduzierte den ATII-induzierten Anstieg des systolischen Blutdrucks und die endotheliale und glattmuskuläre vaskuläre Dysfunktion. Zusätzlich waren die vaskuläre Superoxid-Bildung sowie die Expressionslevel der NADPH Oxidase, der wichtigsten Quelle für oxidativem Stress im Gefäß, in ATII-infundierten MyD88-/- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp reduziert. Mit Hilfe von durchflusszytometrischen Analysen deckte ich zudem auf, dass die ATII-induzierte Einwanderung von CD45+ Leukozyten, insbesondere CD11b+Ly6G-Ly6Chigh inflammatorischen Monozyten in MyD88-/- Mäusen signifikant abgeschwächt war. Diese Resultate wurden durch immunhistochemische Untersuchung von Aortengewebe auf CD68+, F4/80+ und Nox2+ Makrophagen/Phagozyten sowie Expressionsanalysen von Inflammationsmarkern untermauert. Analysen der mRNA Expression in Aortengewebe zeigten ferner eine in Wildtyp Mäusen nach ATII Infusion tendenziell gesteigerte Expression von inflammatorischen Monozytenmakern sowie eine abnehmende Expression von reparativen Monozytenmarken, während dieser Shift zu einem proinflammatorsichen Phänotyp in MyD88-/- blockiert zu sein schien. Dies zeigt eine Rolle von MyD88 in der terminalen Differenzierung von myelomonozytären Zellen an. Um dies weitergehend zu untersuchen und aufzudecken, ob die MyD88 Effekte abhängig sind von Zellen der hämatopoetischen Linie oder Gewebszellen, wurden Knochenmarktransferexperimente durchgeführt. MyD88 Defizienz in Knochenmark-abstammende Zellen reduzierte die ATII-induzierte vaskuläre Dysfunktion und Infiltration der Gefäßwand mit CD45+ Leukozyten und inflammatorischen myelomonozytären Zellen. Die protektiven Effekte der MyD88 Defizienz in der Angiotensin II-induzierten Inflammation konnten nicht auf Signalwege über die Toll-like Rezeptoren TLR2, -7 oder -9 zurückgeführt werden, wie die Untersuchung der vaskulären Reaktivität entsprechender Knockout Mäuse zeigte. Zusammenfassend konnte ich in meiner Arbeit zeigen, dass die Infiltration der Gefäßwand mit Nox2+AT1R+T-bet+MyD88+ myelomonozytären Zellen und die Wechselwirkung und gegenseitige Aktivierung dieser Zellen mit IFN-gamma produzierenden NK-Zellen eine zentrale Bedeutung in der Pathogenese der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Dysfunktion, Inflammation und arteriellen Hypertonie einnehmen.

The role of purinergic signaling in the liver and in transplantation: effects of extracellular nucleotides on hepatic graft vascular injury, rejection and metabolism

Extracellular nucleotides (e.g. ATP, UTP, ADP) are released by activated endothelium, leukocytes and platelets within the injured vasculature and bind specific cell-surface type-2 purinergic (P2) receptors. This process drives vascular inflammation and thrombosis within grafted organs. Importantly, there are also vascular ectonucleotidases i.e. ectoenzymes that hydrolyze extracellular nucleotides in the blood to generate nucleosides (viz. adenosine). Endothelial cell NTPDase1/CD39 has been shown to critically modulate levels of circulating nucleotides. This process tends to limit the activation of platelet and leukocyte expressed P2 receptors and also generates adenosine to reverse inflammatory events. This vascular protective CD39 activity is rapidly inhibited by oxidative reactions, such as is observed with liver ischemia reperfusion injury. In this review, we chiefly address the impact of these signaling cascades following liver transplantation. Interestingly, the hepatic vasculature, hepatocytes and all non-parenchymal cell types express several components co-ordinating the purinergic signaling response. With hepatic and vascular dysfunction, we note heightened P2- expression and alterations in ectonucleotidase expression and function that may predispose to progression of disease. In addition to documented impacts upon the vasculature during engraftment, extracellular nucleotides also have direct influences upon liver function and bile flow (both under physiological and pathological states). We have recently shown that alterations in purinergic signaling mediated by altered CD39 expression have major impacts upon hepatic metabolism, repair mechanisms, regeneration and associated immune responses. Future clinical applications in transplantation might involve new therapeutic modalities using soluble recombinant forms of CD39, altering expression of this ectonucleotidase by drugs and/or using small molecules to inhibit deleterious P2-mediated signaling while augmenting beneficial adenosine-mediated effects within the transplanted liver.

Circulating plasma xanthine oxidase contributes to vascular dysfunction in hypercholesterolemic rabbits.

Reactive oxygen species play a central role in vascular inflammation and atherogenesis, with enhanced superoxide (O2.-) production contributing significantly to impairment of nitric oxide (.NO)-dependent relaxation of vessels from cholesterol-fed rabbits. We investigated potential sources of O2.- production, which contribute to this loss of endothelium-dependent vascular responses. The vasorelaxation elicited by acetylcholine (ACh) in phenylephrine-contracted, aortic ring segments was impaired by cholesterol feeding. Pretreatment of aortic vessels with either heparin, which competes with xanthine oxidase (XO) for binding to sulfated glycosaminoglycans, or the XO inhibitor allopurinol resulted in a partial restoration (36-40% at 1 muM ACh) of ACh-dependent relaxation. Furthermore, O2.(-)-dependent lucigenin chemiluminescence, measured in intact ring segments from hypercholesterolemic rabbits, was decreased by addition of heparin, allopurinol or a chimeric, heparin-binding superoxide dismutase. XO activity was elevated more than two-fold in plasma of hypercholesterolemic rabbits. Incubation of vascular rings from rabbits on a normal diet with purified XO (10 milliunits/ml) also impaired .NO-dependent relaxation but only in the presence of purine substrate. As with vessels from hypercholesterolemic rabbits, this effect was prevented by heparin and allopurinol treatment. We hypothesize that increases in plasma cholesterol induce the release of XO into the circulation, where it binds to endothelial cell glycosaminoglycans. Only in hypercholesterolemic vessels is sufficient substrate available to sustain the production of O2.- and impair NO-dependent vasorelaxation. Chronically, the continued production of peroxynitrite, (ONOO-) which the simultaneous generation of NO and O2.- implies, may irreversibly impair vessel function.

Dalcetrapib restoring belief in modulating CETP as a beneficial mechanism in cardiovascular disease

Abstract Background: As low HDL cholesterol levels are a risk factor for cardiovascular disease, raising HDL cholesterol substantially by inhibiting or modulating cholesteryl ester transfer protein (CETP) may be useful in coronary artery disease. The first CETP inhibitor that went into clinical trial, torcetrapib, was shown to increase the levels of HDL cholesterol, but it also increased cardiovascular outcomes, probably due to an increase in blood pressure and aldosterone secretion, by an off-target mechanism/s. Objective/methods: Dalcetrapib is a new CETP modulator that increases the levels of HDL cholesterol, but does not increase blood pressure or aldosterone secretion. The objective was to evaluate a paper describing the effects of dalcetrapib on carotid and aortic wall thickness in subjects with, or at high risk, of coronary artery disease; the dal-PLAQUE study. Results: dal-PLAQUE showed that dalcetrapib reduced the progression of atherosclerosis and may also reduce the vascular inflammation associated with this, in subjects with, or with high risk of, coronary heart disease, who were already taking statins. Conclusions: These results suggest that modulating CETP with dalcetrapib may be a beneficial mechanism in cardiovascular disease. The results of the dal-HEART series, which includes dal-PLAQUE 1 and 2, and dal-OUTCOMES, when complete, will provide more definitive information about the benefit, or not, of dalcetrapib in coronary artery disease.

Mast cells and endothelial erosion: Implications for human atherothrombotic disease

More than 40% of all deaths in Finland are caused by atherosclerosis. The complications of atherosclerosis are due to either detachment of the luminal endothelium (erosion) or rupture of the fibrous cap of an atherosclerotic plaque (rupture). As a result, a thrombus is formed at the site of the intimal lesion. Indeed, erosions cause roughly 40% of sudden atherothrombotic deaths and 25% of all atherothrombotic deaths. Erosions are overrepresented in young subjects, diabetics, smokers and women. This dissertation focuses on endothelial erosion. Endothelial erosions were studied in the context of arterial grafting and vascular inflammation. Special attention was given to the role of intimal mast cells and the methodological viewpoints of reliable identification of endothelial erosions. Mast cells are inflammatory cells mostly known for their ability to cause allergic symptoms. In addition to occurring in skin and mucosal surfaces, mast cells are abundant in arterial intima and adventitia. In this study, mast cells were found to associate with endothelial erosions in non-lesional and atherosclerotic human coronary arteries. Thus, mast cells may participate in atherogenesis at the initial phases of the disease process already. We also showed that the mast cell proteases tryptase, chymase, and cathepsin G are all capable of cleaving molecules essential for endothelial cell-to-cell and cell-to-extracellular matrix interactions, such as VE-cadherin and fibronectin. Symptom-causing carotid plaques were found to contain more inflammatory cells, especially mast cells, than non-symptom-causing plaques. Furthermore, the atherogenic serum lipid profile and the degree of carotid stenosis turned out to correlate with the density of carotid plaque mast cells. Apoptotic and proliferating cells were more abundant in non-symptom causing plaques (active renewal of endothelial cells), but erosions were larger in symptom-causing plaques (capacity of endothelial regeneration exceeded). The process of identifying endothelial erosions with immunostainings has been ambiguous, since both endothelial cells and platelets express largely the same antigens. This may have caused inaccurate interpretations of the presence of endothelial erosion. In the last substudy of this thesis we developed a double immunostaining method for simultaneous identification of endothelial cells and platelets. This method enables more reliable identification of endothelial erosions.

The mast cell as a regulator of atherosclerotic plaque stability

Atherosclerosis is an inflammatory disease progressing over years via the accumulation of cholesterol in arterial intima with subsequent formation of atherosclerotic plaques. The stability of a plaque is determined by the size of its cholesterol-rich necrotic lipid core and the thickness of the fibrous cap covering it. The strength and thickness of the cap are maintained by smooth muscle cells and the extracellular matrix produced by them. A plaque with a large lipid core and a thin cap is vulnerable to rupture that may lead to acute atherothrombotic events, such as myocardial infarction and stroke. In addition, endothelial erosion, possibly induced by apoptosis of endothelial cells, may lead to such clinical events. One of the major causes of plaque destabilization is inflammation induced by accumulated and modified lipoproteins, and exacerbated by local aberrant shear stress conditions. Macrophages, T-lymphocytes and mast cells infiltrate particularly into the plaque’s shoulder regions prone to atherothrombotic events, and they are present at the actual sites of plaque rupture and erosion. Two major mechanisms of plaque destabilization induced by inflammation are extracellular matrix remodeling and apoptosis. Mast cells are bone marrow-derived inflammatory cells that as progenitors upon chemotactic stimuli infiltrate the target tissues, such as the arterial wall, differentiate in the target tissues and mediate their effects via the release of various mediators, typically in a process called degranulation. The released preformed mast cell granules contain proteases such as tryptase, chymase and cathepsin G bound to heparin and chondroitin sulfate proteoglycans. In addition, various soluble mediators such as histamine and TNF-alpha are released. Mast cells also synthesize many mediators such as cytokines and lipid mediators upon activation. Mast cells are capable of increasing the level of LDL cholesterol in the arterial intima by increasing accumulation and retention of LDL and by decreasing removal of cholesterol by HDL in vitro. In addition, by secreting proinflammatory mediators and proteases, mast cells may induce plaque destabilization by inducing apoptosis of smooth muscle and endothelial cells. Also in vivo data from apoE-/- and ldlr-/- mice suggest a role for mast cells in the progression of atherosclerosis. Furthermore, mast cell-deficient mice have become powerful tools to study the effects of mast cells in vivo. In this study, evidence suggesting a role for mast cells in the regulation of plaque stability is presented. In a mouse model genetically susceptible to atherosclerosis, mast cell deficiency (ldlr-/-/KitW-sh/W-sh mice) was associated with a less atherogenic lipid profile, a decreased level of lipid accumulation in the aortic arterial wall and a decreased level of vascular inflammation as compared to mast-cell competent littermates. In vitro, mast cell chymase-induced smooth muscle cell apoptosis was mediated by inhibition of NF-kappaB activity, followed by downregulation of bcl-2, release of cytochrome c, and activation of caspase-8, -9 and -3. Mast cell-induced endothelial cell apoptosis was mediated by chymase and TNF-alpha, and involved chymase-mediated degradation of fibronectin and vitronectin, and inactivation of FAK- and Akt-mediated survival signaling. Subsequently, mast cells induced inhibition of NF-kappaB activity and activation of caspase-8 and -9. In addition, possible mast cell protease-mediated mechanisms of endothelial erosion may include degradation of fibronectin and VE-cadherin. Thus, the present results suggest a role for mast cells in destabilization of atherosclerotic plaques.

Soy supplementation and role of equol production capability in postmenopausal women using tibolone: effects on cardiovascular risk markers

Tibolone, a synthetic steroid, is effective in the treatment of postmenopausal symptoms. Its cardiovascular safety profile has been questioned, because tibolone reduces the levels of high-density lipoprotein (HDL) cholesterol. Soy-derived isoflavones may offer health benefits, particularly as regards lipids and also other cardiovascular disease (CVD) risk factors. The soy-isoflavone metabolite equol is thought to be the key as regards soy-related beneficial effects. We studied the effects of soy supplementation on various CVD risk factors in postmenopausal monkeys and postmenopausal women using tibolone. In addition, the impact of equol production capability was studied. A total of 18 monkeys received casein/lactalbumin (C/L) (placebo), tibolone, soy (a woman s equivalent dose of 138 mg of isoflavones), or soy with tibolone in a randomized order for 14 weeks periods, and there was a 4-week washout (C/L) in between treatments. Postmenopausal women using tibolone (N=110) were screened by means of a one-week soy challenge to find 20 women with equol production capability (4-fold elevation from baseline equol level) and 20 control women, and treated in a randomized cross-over trial with a soy powder (52 g of soy protein containing 112 mg of isoflavones) or placebo for 8 weeks. Before and after the treatments lipids and lipoproteins were assessed in both monkeys and women. In addition, blood pressure, arterial stiffness, endothelial function, sex steroids, sex hormone-binding globulin (SHBG), and vascular inflammation markers were assessed. A 14% increase in plasma low-density lipoprotein (LDL) + very low-density lipoprotein (VLDL) cholesterol was observed in tibolone-treated monkeys vs. placebo. Soy treatment resulted in a 18% decrease in LDL+VLDL cholesterol, and concomitant supplementation with tibolone did not negate the LDL+VLDL cholesterol-lowering effect of soy. A 30% increase in HDL cholesterol was observed in monkeys fed with soy, whereas HDL cholesterol levels were reduced (48%) after tibolone. Interestingly, Soy+Tibolone diet conserved HDL cholesterol levels. Tibolone alone increased the total cholesterol (TC):HDL cholesterol ratio, whereas it was reduced by Soy or Soy+Tibolone. In postmenopausal women using tibolone, reductions in the levels of total cholesterol and LDL cholesterol were seen after soy supplementation compared with placebo, but there was no effect on HDL cholesterol, blood pressure, arterial stiffness or endothelial function. Soy supplementation decreased the levels of estrone in equol producers, and those of testosterone in the entire study population. No changes were seen in the levels of androstenedione, dehydroepiandrosterone sulfate, or SHBG. The levels of vascular cell adhesion molecule-1 increased, and platelet-selectin decreased after soy treatment, whereas C-reactive protein and intercellular adhesion molecule-1 remained unchanged. At baseline and unrelated to soy treatment, equol producers had lower systolic, diastolic and mean arterial pressures, less arterial stiffness and better endothelial function than non-producers. To conclude, soy supplementation reversed the tibolone-induced fall in HDL cholesterol in postmenopausal monkeys, but this effect was not seen in women taking tibolone. Equol production capability was associated with beneficial cardiovascular changes and thus, this characteristic may offer cardiovascular benefits, at least in women using tibolone.

Integracja szlaków sygnalizacyjnych interferonu gamma i receptora TLR4 w procesie zapalnym naczyń krwionośnych, warunkowana czynnikami transkrypcyjnymi STAT1 i IRF

Wydział Biologii: Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii Zakład Genetyki Molekularnej Człowieka

Blood pressure and TNF-α act synergistically to increase leucocyte CD11b adhesion molecule expression in the BELFAST study: implications for better blood pressure control in ageing

Hypertension, a key risk factor for stroke, cardiovascular disease and dementia, is associated with chronic vascular inflammation, and although poorly understood, putative mechanisms include proinflammatory responses induced by mechanical stretching, with cytokine release and associated upregulated expression of adhesion molecules. Because blood pressure increases with age, we measured baseline and tumour necrosis alpha (TNF-a)-stimulated CD11b/CD18 adhesion molecule expression on leucocytes to assess any association between the two. In 38 subjects (mean age 85 years), consecutively enrolled from Belfast Elderly Longitudinal Free-Living Aging Study (BELFAST), baseline and TNF-a-stimulated CD11b/CD18 expression on separated monocytes and neutrophils increased with systolic blood pressure >120 mmHg (p=0.05) and for lymphocytes, with diastolic blood pressure >80 mmHg (p<0.05).These findings show increased potential stickiness of intravascular cells with increasing blood pressure which is accentuated by TNF-a, and suggest mechanistic reasons why better hypertension control is important. 

Le récepteur CD36 : implication dans le développement de l'athérosclérose et dans le recrutement des leucocytes aux sites inflammatoires

Le CD36 est un récepteur éboueur de classe B exprimé par plusieurs types cellulaires dont les macrophages et les cellules endothéliales de la microvasculature. Le CD36 présente une haute affinité de liaison pour les ligands lipidiques tels que les lipoprotéines oxydées de basse densité (LDLox). De part sa capacité à internaliser les LDLox au niveau des macrophages et de son implication dans la formation des cellules spumeuses, le CD36 joue un rôle critique dans le développement des lésions athérosclérotiques. Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique sélectif du CD36, exerce des effets anti-athérosclérotiques chez les souris déficientes en apolipoprotéine E. Un traitement prolongé (12 semaines) avec le EP 80317 réduit fortement (de 51%) la surface des lésions athérosclérotiques par comparaison aux souris témoins. L'effet anti-athérosclérotique est associé à une diminution des taux de cholestérol plasmatique, à une réduction de l’internalisation des LDLox au niveau des macrophages et à une augmentation de l’expression des protéines impliquées dans le transport inverse du cholestérol. De plus, un traitement par le EP 80317 est également associé une diminution de l’expression aortique et plasmatique de protéines pro-inflammatoires. Nos études ont aussi montré un rôle pour le CD36 dans le recrutement des phagocytes mononucléés au niveau des lésions athérosclérotiques, tel que démontré par une réduction de l’accumulation des phagocytes mononucléés radiomarqués CD36–/– par rapport aux cellules CD36+/+. À l’échelle moléculaire, nous avons montré que les phospholipides oxydés induisent la phosphorylation de la kinase Pyk2 des podosomes des monocytes/macrophages de manière dépendante de l’expression du CD36 et de Src. Cette phosphorylation est atténuée par un traitement par le EP80317. Nos résultats appuient le rôle important du CD36 dans l’athérosclérose et suggèrent que les ligands synthétiques qui modulent la fonction du CD36 représentent potentiellement une nouvelle classe d'agents anti-athérosclérotiques. Le CD36 exprimé par les cellules endothéliales de la microvasculature est un récepteur de l’hétérodimère protéique S100A8/A9. Ces protéines s’associent à l’acide arachidonique intracellulaire (AA) des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) et le complexe S100A8/A9/AA peut être sécrété par les PMN activés au contact de l’endothélium. Nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle le CD36 exprimé par la microvasculature est impliqué dans le métabolisme transcellulaire de l’AA par la liaison du complexe S100A8/A9/AA et la réponse inflammatoire. Chez deux modèles murins d'inflammation aiguë (ischémie/reperfusion des membres inférieurs et poche d’air dorsale), nous avons observé que la réponse inflammatoire, notamment l’accumulation des PMN au niveau des sites inflammatoires, est diminuée en moyenne de 63% chez les souris CD36-/-. De même, un traitement par le EP 80317 ou par les anticorps anti-S100A8/A9 diminue chacun de 60% en moyenne l’extravasation des PMN vers les tissus inflammatoires. L’administration simultanée des deux traitements n’a aucun effet supplémentaire, et ces traitements n’exercent aucun effet chez les souris CD36-/-. Nos résultats appuient le rôle du récepteur CD36 de la microvasculature dans la régulation de la réponse inflammatoire. L’utilisation des ligands synthétiques du CD36 pourrait représenter une nouvelle avenue thérapeutique dans le traitement des réponses inflammatoires aiguës.

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.

Évaluation de la capacité de l'estradiol à inhiber l'activation pro-inflammatoire des cellules endothéliales vasculaires induite par la protéine C-réactive

De nombreuses études ont contribué à dévoiler les mécanismes à la base de l’athérosclérose. Cette maladie est médiée par un important déséquilibre homéostatique, qui entraine une inflammation vasculaire contribuant à sa progression. Plusieurs équipes de recherche ont axé leurs investigations sur l’étude d’importants biomarqueurs inflammatoires telle que la protéine C-réactive (CRP). Considérée comme facteur de risque de maladies cardiovasculaires, cette dernière participe aussi aux différents stades du développement de l’athérosclérose. Notre étude révèle pour la toute première fois un processus d’auto-induction de l’expression de la CRP régit par les CE vasculaires. Ce mécanisme représente une nouvelle cible thérapeutique potentielle pour la prévention de l’athérosclérose. L’estrogène (E2) est une hormone féminine qui possède un rôle athéroprotecteur via entre autres, la modulation de la réponse inflammatoire. Ainsi, nous avons cherché à déterminer si elle avait un effet bénéfique sur le profil athérogénique de la CRP exprimée par les cellules endothéliales (CE). En effet, nos travaux ont démontré que l’E2 a la capacité de moduler le rétrocontrôle positif de l’expression de la CRP, contribuant à diminuer également le profil inflammatoire de cette dernière. De plus, nous avons établi que l’E2 restitue une importante voie pro-angiogénique impliquant la réponse migratoire des CE au VEGF, en contrant l’effet d’inhibition de la CRP. Cette nouvelle découverte nous a permis d’éclaircir un important mécanisme de guérison vasculaire de cette hormone dans un contexte inflammatoire. Ainsi, ces données contribuent à mieux comprendre la production endogène de la CRP par les CE vasculaires et l’activité cardioprotectrice de l’E2.