Vascular remodelling in the internal mammary artery graft and association with elevated endothelin-1 expression

Introduction: The vasoconstricting peptide Endothelin-1 (ET-1) has been associated with atherosclerotic cardiovascular disease, AAA, hypertension and hypercholesterolemia. It is known to stimulate quiescent vascular smooth muscle cells (VSMC) into the growth cycle and has been linked to intimal thickening following endothelial injury and is associated with vessel wall remodelling in salt-sensitive hypertension models. Enhanced ET-1 expression has been reported in the internal mammary artery (IMA) and was markedly higher in patients undergoing cardiac bypass surgery who were diabetic and /or hypercholesterolemic. Aims: To firstly review the histopathology of the IMA and secondly, determine the relationship between ET-1 expression in this vessel and mitogenic activity in the medial VSMC. Methods: Vessel tissue collected at the time of CABG surgery was formalin-fixed and paraffin-embedded for histological investigation. Cross sections of the left distal IMAwere stained with Alcian Blue/Verhoeff’s van Gieson to assess medial degeneration and identify the elastic lamellae and picrosirius red to determine the collagen content (specifically type I and type III). Immunohistochemistry staining was used to assess VSMC growth (PCNA label), tissue ET-1 expression, VSMC (SMCa-actin) area and macrophage/monocyte (anti-CD68) infiltration. Quantitative analysis was performed to measure the VSMC area in relation to ET-1 staining. Results: Fifty-five IMA specimens from the CABG patients (10F; 45M; mean age 65 years) were collected for this study. Fourteen donor IMAspecimens were used as controls (7F; 7M; mean age 45 years). Significant medial hypertrophy, VSMC disorganisation and elastic lamellae destruction was detected in the CABG IMA. The amount of Alcian blue staining in the CABG IMA was almost double that of the control (31.85+/14.52% Vs 17.10+/9.96%, P= .0006). Total collagen and type I collagen content was significantly increased compared with controls (65.8+/18.3% Vs 33.7 + / 13.7%, P= .07), (14.2 + /10.0% Vs 4.8 + /2.8%, P= .01), respectively. Tissue ET-1 and PCNA labelling were also significantly elevated the CABG IMA specimens relative to the controls (69.99 + /18.74%Vs 23.33 + /20.53%, P= .0001, and 37.29 + /12.88% Vs 11.06 + /8.18, P= .0001), respectively. There was mild presence of macrophages and monocytes in both CABG and control tissue. Conclusions: The IMA from CABG patients has elevated levels of type I collagen in the extracellular matrix indicative of fibrosis and was coupled with deleterious structural remodelling. Abnormally high levels of ET-1 were measured in the medial SMC layer and was associated with VSMC growth but not related to any chronic inflammatory response within the vessel wall.

Alterations in vascular matrix metalloproteinase due to ageing and chronic hypertension: effects of endothelin receptor blockade.

OBJECTIVE: To determine the effects of age and dual endothelin (ET)A/ETB receptor antagonism (bosentan) on aortic matrix metalloproteinase (MMP) abundance and tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP) expression in normotensive Wistar-Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive rats (SHR). METHODS: Male SHR and control WKY rats were randomly assigned to receive placebo or bosentan (100 mg/kg per day) for 3 months. Animals were killed under terminal anaesthesia at either 20 weeks (adult) or 17-20 months (senescent). Aortic gelatinase activity was determined by zymography, whereas MT-1 MMP and TIMP-1 expression were assessed by immunoblotting. RESULTS: In WKY rats, aortic MMP-2 but not proMMP-2 activity was 3.6-fold higher (P <0.02) in the senescent compared with the adult group. TIMP-1 (twofold) and MT-1 MMP (3.8-fold) expression increased (P <0.05) with age in the WKY groups. Short-term hypertension (adult SHR versus adult WKY) increased MMP-2 to 74.7 +/- 14.1 from 18.9 +/- 3.5 arbitrary units (AU) (P = 0.0012), but did not alter proMMP-2 activity. This increased further on progression to chronic hypertension (117.4 +/- 12.2 versus 74.7 +/- 14.1 AU; P <0.02). Bosentan decreased MMP-2 (78.9 +/- 3.8 versus 117.4 +/- 12.2 AU; P = 0.014) and proMMP-2 activity (P <0.006) in the senescent SHR group. CONCLUSION: Ageing and the development/progression of hypertension are associated with increased MMP-2 activity in the aorta, which is consistent with ongoing remodelling of the vasculature. However, the underlying mechanisms regulating MMP-2 abundance in ageing and hypertension appear to be divergent, as MT-1 MMP expression is differentially altered. Dual ETA/ETB receptor antagonism did not alter the age-dependent increase in aortic MMP activity in normotensive rats. However, bosentan decreased pro and active MMP-2 activity in senescent SHR rats, indicating that ET modulates late events in vascular remodelling in hypertension.

Perindopril, an angiotensin converting enzyme inhibitor, in pulmonary hypertensive rats: comparative effects on pulmonary vascular structure and function

1 Hypoxic pulmonary hypertension in rats (10% O-2, 4 weeks) is characterized by changes in pulmonary vascular structure and function. The effects of the angiotensin converting enzyme inhibitor perindopril (oral gavage, once daily for the 4 weeks of hypoxia) on these changes were examined. 2 Perindopril (30 mg kg(-1) d(-1)) caused an 18% reduction in pulmonary artery pressure in hypoxic rats. 3 Structural changes (remodelling) in hypoxic rats included increases in (i) critical closing pressure in isolated perfused lungs (remodelling of arteries (50 mu m 0.d.) and (ii) medial wall thickness of intralobar pulmonary arteries, assessed histologically (vessels 30-100 and 101-500 mu m o.d.). Perindopril 10 and 30 mg kg(-1) d(-1) attenuated remodelling in vessels less than or equal to 100 mu m (lungs and histology), 30 mg kg(-1) d(-1) was effective in vessels 101-500 mu m but neither dose prevented hypertrophy of main pulmonary artery. 3 mg kg(-1) d(-1) was without effect. 4 Perindopril (30 mg kg(-1) d(-1)) prevented the exaggerated hypoxic pulmonary vasoconstrictor response seen in perfused lungs from hypoxic rats but did not prevent any of the functional changes (i.e. the increased contractions to 5-HT, U46619 (thromboxane-mimetic) and K+ and diminished contractions to angiotensins I and II) seen in isolated intralobar or main pulmonary arteries. Acetylcholine responses were unaltered in hypoxic rats. 5 We conclude that, in hypoxic rats, altered pulmonary vascular function is largely independent of remodelling. Hence any drug that affects only remodelling is unlikely to restore pulmonary vascular function to normal and, like perindopril, may have only a modest effect on pulmonary artery pressure.

Potent suppression of vascular smooth muscle cell migration and human neointimal hyperplasia by KV1.3 channel blockers

Aim - The aim of the study was to determine the potential for KV1 potassium channel blockers as inhibitors of human neoinitimal hyperplasia. Methods and results - Blood vessels were obtained from patients or mice and studied in culture. Reverse transcriptasepolymerase chain reaction and immunocytochemistry were used to detect gene expression. Whole-cell patch-clamp, intracellular calcium measurement, cell migration assays, and organ culture were used to assess channel function.  KV1.3 was unique among the  KV1 channels in showing preserved and up-regulated expression when the vascular smooth muscle cells switched to the proliferating phenotype. There was strong expression in neointimal formations. Voltage-dependent potassium current in proliferating cells was sensitive to three different blockers of  KV1.3 channels. Calcium entry was also inhibited. All three blockers reduced vascular smooth muscle cell migration and the effects were non-additive. One of the blockers (margatoxin) was highly potent, suppressing cell migration with an IC of 85 pM. Two of the blockers were tested in organ-cultured human vein samples and both inhibited neointimal hyperplasia. Conclusion - KV1.3 potassium channels are functional in proliferating mouse and human vascular smooth muscle cells and have positive effects on cell migration. Blockers of the channels may be useful as inhibitors of neointimal hyperplasia and other unwanted vascular remodelling events. © 2010 The Author.

Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.

The spark of life:The role of electric fields in regulating cell behaviour using the eye as a model system

Endogenous electric fields (EF) have long been known to influence cell behaviour during development, neural cell tropism, wound healing and cell behaviour generally. The effect is based on short circuiting of electrical potential differences across cell and tissue boundaries generated by ionic segregation. Recent in vitro and in vivo studies have shown that EF regulate not only cell movement but orientation of cells during mitosis, an effect which may underlie shaping of tissues and organs. The molecular basis of this effect is founded on receptor-mediated cell signalling events and alterations in cytoskeletal function as revealed in studies of gene deficient cells. Remarkably, not all cells respond directionally to EF in the same way and this has consequences, for instance, for lens development and vascular remodelling. The physical basis of EF effect may be related to changes induced in 'bound water' at the cell surface, whose organisation in association with trans-membrane proteins (e.g. receptors) is disrupted when EF are generated. Copyright © 2007 S. Karger AG.

Peptides vasoactifs endogènes dans la prolifération accrue des cellules musculaires lisses vasculaires de rats spontanément hypertendus: rôle des facteurs de croissance.

Contribuant à la pathophysiologie des maladies vasculaires comme dans le cas de l’hypertension, le remodelage vasculaire est associé à une altération de la croissance des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) (prolifération, taille, etc.). Or la prolifération des CMLV est augmentée par les peptides vasoactifs tels que l’angiotensine II (AngII) et l’endothéline-1 (ET-1). Ces peptides étant surexprimés lors de l’hypertension, cette étude fut entreprise pour déterminer leur contribution endogène ainsi que celles du facteur de croissance épidermique (EGF), du facteur de croissance insulinique (IGF-1) et du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) à la prolifération accrue des CMLV et aux mécanismes sous-jacents. Des CMLV A-10 et des CMLV de rats WKY et SHR âgés de 12 semaines ont été utilisées pour cette étude. La prolifération cellulaire fut déterminée par incorporation de [3H]thymidine. La phosphorylation de ERK 1/2 et du récepteur de EGF fut déterminée par immunobuvardage. Les CMLV de SHR, comparées à celles de WKY, ont montré une prolifération accrue qui fut atténuée par le losartan, un antagoniste du récepteur AT1 de l’AngII et par le BQ-123 et le BQ-788, antagonistes des récepteurs ETA et ETB de l’ET-1. La prolifération accrue des CMLV de SHR fut ramenée à celle des WKY par les inhibiteurs des récepteurs au PDGF (AG-1295), au IGF-1 (AG-1024) et au EGF (AG-1478). La phosphorylation du récepteur au EGF, accrue dans les CMLV de rats SHR comparée à celle des WKY, fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et l’AG-1478, mais ne fut pas atténuée par l’AG-1295 et l’AG-1024. De plus, la phosphorylation accrue de ERK 1/2 dans les CMLV de rats SHR fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et les inhibiteurs des récepteurs aux facteurs de croissance. Parallèlement, le rôle de la transactivation de EGF-R dans la prolifération accrue induite par AngII et ET-1 fut aussi examiné dans les CMLV A-10. L’augmentation, induite par AngII et ET-1, de la prolifération et de la phosphorylation de ERK 1/2 dans les CMLV A-10 fut ramenée au niveau contrôle par AG-1478. Ces données suggèrent que les peptides vasoactifs endogènes induisent la prolifération accrue des CMLV par la signalisation des MAP kinases résultant de la transactivation de EGF-R.

Étude de la polyubiquitination en lysine 63 dans les effets proinflammatoires de l'angiotensine II in vitro

Les évidences scientifiques révèlent l’implication des actions proinflammatoires de l’angiotensine II (Ang II) dans le développement de l’athérosclérose. Cependant, la caractérisation des bases moléculaires de l’Ang II sur le tissu vasculaire n’est pas totalement élucidée. La majorité des actions de l’Ang II implique l’activation d’une variété de cascades de signalisation dont les voies mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases et extracellular signal-regulated kinases (ERK) et l’activation du facteur de transcription NF-κB via le complexe IKK. Récemment, une nouvelle modification post-traductionnelle dans les actions de l’Ang II, soit la polyubiquitination de la sous-unité NF-κB essential modulator (NEMO) du complexe IKK, a été révélée. L’objectif de mon projet de recherche est de vérifier l’importance de la polyubiquitination en K63 tout en caractérisant les protéines impliquées dans la modification de NEMO dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) exposées à l’Ang II. Notre étude suggère, selon une approche siARN combinant Ubc7 et Ubc13, la diminution de la phosphorylation du complexe IKK, de Akt et des MAPKs. De plus, nos résultats illustrent l’implication de TRAF6 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II. Finalement, notre étude révèle la présence de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II par chromatographie d’affinité. Cette étude met en évidence l’implication de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation de l’Ang II dans des CMLV et implique Ubc13 et Ubc7 dans le remodelage vasculaire et l’inflammation dépendante de l’Ang II dans des CMLV.

Études du remodelage vasculaire utérin durant la grossesse : caractérisation du rôle de l’œstrogène et de son action vasorelaxante

La grossesse est un état physiologique particulier où de nombreux changements fonctionnels et structuraux surviennent. Chez la rate, pour répondre aux besoins grandissants du fœtus, l’artère utérine se développe pour atteindre le double de son diamètre original avant parturition. Par conséquent, le débit sanguin utérin augmente d’environ vingt fois. Pour ce faire, les vaisseaux utérins sont l’objet d’un remodelage caractérisé par une hypertrophie et une hyperplasie des différentes composantes de la paroi. De plus, ce remodelage est complètement réversible après la parturition, par opposition au remodelage vasculaire « pathologique » qui affecte les artères systémiques, dans l’hypertension chronique, par exemple. La grossesse s’accompagne aussi de modifications hormonales importantes, comme les œstrogènes dont la concentration s’accroît progressivement au cours de cette période. Elle atteindra une concentration trois cents fois plus élevée avant terme que chez une femme non gravide. Cette hormone possède de multiples fonctions, ainsi qu’un mode d’action à la fois génomique et non génomique. Considérant l’ensemble de ces éléments, nous avons formulé l’hypothèse que l’œstradiol serait responsable de modifier la circulation utérine durant la grossesse, par son action vasorelaxante, mais aussi en influençant le remodelage de la vasculature utérine. Nous avons montré que le 17β-Estradiol (17β-E2) produit une relaxation due à un effet non génomique des artères utérines en agissant directement sur le muscle lisse par un mécanisme indépendant du monoxyde d’azote et des récepteurs classiques aux œstrogènes (ERα, ERβ). De plus, la relaxation induite par le 17β-E2 dans l’artère utérine durant la gestation est réduite par rapport à celle des artères des rates non gestantes. Ceci serait attribuable à une diminution de monoxyde d’azote provenant de la synthase de NO neuronale dans les muscles lisses des artères utérines. Nos résultats démontrent que le récepteur à l’œstrogène couplé aux protéines G (GPER), la protéine kinase A (PKA) et la protéine kinase G (PKG) ne sont pas impliqués dans la signalisation intracellulaire associée à l’effet vasorelaxant induit par le 17β-E2. Cependant, nous avons montré une implication probable des canaux potassiques sensibles au voltage, ainsi qu’un rôle possible des canaux potassiques de grande conductance activés par le potentiel et le calcium (BKCa). En effet, le penitrem A, un antagoniste présumé des canaux potassiques à grande conductance, réduit la réponse vasoralaxante du 17β-E2. Toutefois, une autre action du penitrem A n’est pas exclue, car l’ibériotoxine, reconnue pour inhiber les mêmes canaux, n’a pas d’effet sur cette relaxation. Quoi qu’il en soit, d’autres études sont nécessaires pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la relaxation non génomique sur le muscle lisse des artères utérines. Quant à l’implication de l’œstrogène sur le remodelage des artères utérines durant la gestation, nous avons tenté d’inhiber la synthèse d’œstrogènes durant la gestation en utilisant un inhibiteur de l’aromatase. Plusieurs paramètres ont été évalués (paramètres sanguins, réactivité vasculaire, pression artérielle) sans changements significatifs entre le groupe contrôle et celui traité avec l’inhibiteur. Le même constat a été fait pour le dosage plasmatique de l’œstradiol, ce qui suggère l’inefficacité du blocage de l’aromatase dans ces expériences. Ainsi, notre protocole expérimental n’a pas réussi à inhiber la synthèse d’œstrogène durant la grossesse chez le rat et, ce faisant, nous n’avons pas pu vérifier notre hypothèse. En conclusion, nous avons démontré que le 17β-E2 agit de façon non génomique sur les muscles lisses des artères utérines qui implique une action sur les canaux potassiques de la membrane cellulaire. Toutefois, notre protocole expérimental n’a pas été en mesure d’évaluer les effets génomiques associés au remodelage vasculaire utérin durant la gestation et d’autres études devront être effectuées.

Early growth response protein 1 (Egr-1) expression by Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) involves MAPKs and PKB pathways

Un remodelage vasculaire anormal est à la base de la pathogenèse des maladies cardio-vasculaires (MCV) telles que l’athérosclérose et l’hypertension. Des dysfonctionnements au niveau de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires qui jouent un rôle primordial dans le remodelage vasculaire. L’insulin-like growth factor 1 (IGF-1), puissant facteur mitogène, contribue au développement des MCV, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, composantes clés impliquées dans les voies de croissance cellulaire. Ces molécules sont également impliquées dans la modulation de l’expression de nombreux facteurs de transcription, incluant le facteur Egr-1. Egr-1 est régulé à la hausse dans différents types de maladies vasculaires impliquant les voies de signalisation de croissance et de stress oxydant qui par ailleurs peuvent être déclenchées par l’IGF-1. Cependant, la question d’une possible modulation de l’expression d’Egr-1 dans les CMLV demeure inabordée; plus spécifiquement, la caractérisation de la voie de signalisation reliant l’action d’IGF-1 à l’expression d’Egr-1 reste à établir. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’implication de MAPK, PKB et des dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) dans l’expression d’Egr-1 induite par l’IGF-1 dans les CMLV. L’IGF-1 a induit une augmentation marquée du niveau protéique de l’Egr-1 en fonction du temps et de la concentration utilisés. Cette augmentation a été inhibée en fonction des doses d’agents pharmacologiques qui ciblent les voies de signalisation de MAPK, PKB et DRO. De plus, l’expression du facteur de transcription, Egr-1, en réponse de l’IGF-1, a été atténuée suite à un blocage pharmacologique des processus cellulaires responsables de la synthèse d’ARN et de synthèse protéique. Pour conclure, on a démontré que l’IGF-1 stimule l’expression d’Egr-1 via les voies de signalisation, impliquant ERK1/2/JNK, PI3K/PKB. On a également proposé que les DRO jouent un rôle important dans ce processus. Dans l’ensemble, nous avons suggéré un nouveau mécanisme par lequel l’IGF-1 promeut la prolifération et l’hypertrophie cellulaire, processus à la base des anomalies vasculaires.

Implication des cellules Nestin+ dans le remodelage vasculaire en conditions pathologiques

La protéine de filament intermédiaire Nestin, marqueur de cellules souches neurales, est exprimée dans les cellules vasculaires. Il a été démontré que les cellules de la crosse aortique dérivent de la crête neurale pendant le développement. Des cellules endothéliales exprimant Nestin sont retrouvées dans les capillaires durant l’embryogénèse ainsi que durant la vascularisation de tumeurs cancéreuses. Cette protéine est impliquée dans les mécanismes de prolifération cellulaire. Récemment des cellules Nestin+ ont été identifiées au niveau des cellules du muscle lisse de l’aorte. La régulation de Nestin dans ces cellules, pendant le développement et en conditions pathologiques, est inconnue. Cette thèse porte sur l’analyse de la protéine Nestin dans le remodelage vasculaire en situation diabétique et d’hypertension au niveau des artères carotide et aortique. Nos travaux examinent l’hypothèse que l’expression vasculaire de Nestine joue un rôle dans l’homéostasie durant le vieillissement physiologique et participe au remodelage suite à des stimuli pathologiques. La protéine Nestin est fortement exprimée dans les aortes de rats néonataux et cette expression diminue rapidement avec le développement. Au niveau de l’aorte l’expression de la protéine Nestin est retrouvée dans une sous-population de cellules du muscle lisse et au niveau des cellules endothéliales. L’expression de la protéine Nestin est corrélée avec sa proximité au cœur, une plus grande expression est observée dans l’arche aortique et une faible expression est détectée dans la partie thoracique. Nous avons déterminé qu’en présence de diabète de type I, il y a une perte de l’expression de la protéine Nestin dans la média de l’aorte et de la carotide. Cette perte d’expression représente un évènement précoce dans la pathologie diabétique et précède la dysfonction endothéliale. La diminution de l’expression de la protéine Nestin est également concomitante avec la perte de la capacité proliférative des cellules du muscle lisse. Dans les rats souffrant de diabète de type 1, une réduction significative de la densité des cellules du muscle lisse exprimant la protéine phosphorylée phosphohistone 3, une protéine impliquée dans un cycle cellulaire actif, est observée. De plus, cette réduction est corrélée avec la perte de l’expression de la protéine Nestin. Nous avons également démontré in vitro qu’un traitement hyperglycémique réduit l’expression de Nestin ainsi que la prolifération des cellules du muscle lisse. Enfin, l’utilisation d’un shARN dirigé contre Nestin nous a permis de déterminer l’implication de cette protéine dans la prolifération des cellules du muscle lisse en condition basale caractérisée par la diminution de l’incorporation de [3H] thymidine. Dans le modèle d’hypertension induite par une constriction aortique abdominale surrénale, l’augmentation de la pression sanguine est associée avec l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin dans l’artère carotidienne. Une corrélation positive a été observée entre l’expression de la protéine Nestin dans la carotide et la pression artérielle moyenne à laquelle la paroi de la carotide est soumise. De plus, les facteurs de croissance impliqués dans le remodelage vasculaire secondaire à l’hypertension augmentent l’expression de Nestin dans les cellules du muscle lisse isolées des carotides. Puis, la réduction de l’expression de la protéine Nestin via un shARN atténue l’incorporation de [3H] thymidine, associée à la prolifération cellulaire, stimulée par ces facteurs de croissance alors que l’incorporation de [3H] leucine, associée à la synthèse protéique, demeure inchangée. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin, secondaire à l’hypertension, pourrait représenter une réponse adaptative où il y a une augmentation de la croissance des cellules du muscle lisse afin de permettre à la paroi vasculaire de s’ajuster à l’augmentation de la pression sanguine.

Three-dimensional description and mathematical characterization of the parasellar internal carotid artery in human infants

Inside the `cavernous sinus` or `parasellar region` the human internal carotid artery takes the shape of a siphon that is twisted and torqued in three dimensions and surrounded by a network of veins. The parasellar section of the internal carotid artery is of broad biological and medical interest, as its peculiar shape is associated with temperature regulation in the brain and correlated with the occurrence of vascular pathologies. The present study aims to provide anatomical descriptions and objective mathematical characterizations of the shape of the parasellar section of the internal carotid artery in human infants and its modifications during ontogeny. Three-dimensional (3D) computer models of the parasellar section of the internal carotid artery of infants were generated with a state-of-the-art 3D reconstruction method and analysed using both traditional morphometric methods and novel mathematical algorithms. We show that four constant, demarcated bends can be described along the infant parasellar section of the internal carotid artery, and we provide measurements of their angles. We further provide calculations of the curvature and torsion energy, and the total complexity of the 3D skeleton of the parasellar section of the internal carotid artery, and compare the complexity of this in infants and adults. Finally, we examine the relationship between shape parameters of the parasellar section of the internal carotid artery in infants, and the occurrence of intima cushions, and evaluate the reliability of subjective angle measurements for characterizing the complexity of the parasellar section of the internal carotid artery in infants. The results can serve as objective reference data for comparative studies and for medical imaging diagnostics. They also form the basis for a new hypothesis that explains the mechanisms responsible for the ontogenetic transformation in the shape of the parasellar section of the internal carotid artery.

Intussusceptive angiogenesis: pillars against the blood flow

Adaptation of vascular networks to functional demands needs vessel growth, vessel regression and vascular remodelling. Biomechanical forces resulting from blood flow play a key role in these processes. It is well-known that metabolic stimuli, mechanical forces and flow patterns can affect gene expression and remodelling of vascular networks in different ways. For instance, in the sprouting type of angiogenesis related to hypoxia, there is no blood flow in the rising capillary sprout. In contrast, it has been shown that an increase of wall shear stress initiates the splitting type of angiogenesis in skeletal muscle. Otherwise, during development, both sprouting and intussusception act in parallel in building the vascular network, although with differences in spatiotemporal distribution. Thereby, in addition to regulatory molecules, flow dynamics support the patterning and remodelling of the rising vascular tree. Herewith, we present an overview of angiogenic processes with respect to intussusceptive angiogenesis as related to local haemodynamics.