Τα ευεργετικά αποτελέσματα των αναστολέων της αναγωγάσης του HMG-CoA (3-υδροξυ-3-μεθυλ-γλουταρυλ-συνένζυμο Α) έχουν αποδοθεί όχι μόνο στη μείωση των επιπέδων χοληστερόλης αλλά και στις πλειοτροπικές τους δράσεις και ιδιαίτερα στις αντιοξειδωτικές τους δράσεις. Ο Nrf2 (NF-E2-related factor 2) είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ενορχηστρώνει τη μεταγραφική απάντηση των κυττάρων στο οξειδωτικό στρες και σε ηλεκτροφιλικά ξενοβιοτικά με την έκφραση αντιοξειδωτικών-κυτταροπροστατευτικών γονιδίων. Στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν επίμυες Wistar, πρωτογενείς καλλιέργειες ηπατοκυττάρων, ST-2 κύτταρα και πρωτογενείς εμβρυϊκοί ινοβλάστες από μυς C57BL6J αγρίου τύπου (WT) ή με απαλοιφή του Nrf2 (KO-Nrf2) για τη μελέτη του ρόλου του Nrf2 στη διαμεσολάβηση των αντιοξειδωτικών δράσεων των στατινών. Η σιμβαστατίνη ενεργοποίησε τον Nrf2, δηλαδή οδήγησε στη μετακίνησή του στον πυρήνα στο ήπαρ επίμυων και σε πρωτογενή καλλιέργεια ηπατοκυττάρων. Η ανωτέρω δράση ήταν εξαρτώμενη από το μεβαλονικό και ανεξάρτητη από τη χοληστερόλη. Σε πυρηνικά πρωτεϊνικά εκχυλίσματα από ήπαρ επίμυων που έλαβαν σιμβαστατίνη, η μεταγραφική ενεργότητα του Nrf2 αυξήθηκε σημαντικά και το mRNA δύο γνωστών στόχων του Nrf2, ΗΟ-1 (Heme Oxygenase 1) και GPX-2 (Glutathione Peroxidase 2) αυξήθηκε. Σε ST-2 κύτταρα μόνιμα διαμολυσμένα με πλασμίδιο που φέρει αλληλουχία DNA στην οποία προσκολλάται ο Nrf2 (ARE-Antioxidant Response Element) (ARE-ST2 κύτταρα), η σιμβαστατίνη αύξησε τη μεταγραφική ενεργότητα του Nrf2 με τρόπο εξαρτώμενο από το μεβαλονικό και ανεξάρτητο από τη χοληστερόλη. Επίσης, χρησιμοποιώντας πρωτογενείς καλλιέργειες εμβρυϊκών ινοβλαστών από μυς WT και ΚΟ-Nrf2 και μετρώντας τα επίπεδα των αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) μετά από επώαση με οξειδάση της γλυκόζης έπειτα από επίδραση ή μη με σιμβαστατίνη, διαπιστώθηκε ότι η σιμβαστατίνη μειώνει τα επίπεδα των παραχθέντων ROS στους WT ινοβλάστες και όχι σε μεγάλο βαθμό στους KO-Nrf2 ινοβλάστες Τέλος, με τη χρήση αναστολέων του μονοπατιού της PI3K/Akt σε ARE-ST2 κύτταρα στα οποία είχαμε επιδράσει με σιμβαστατίνη, διαπιστώθηκε ότι αίρεται σε μεγάλο βαθμό η ενεργοποίηση του Nrf2 από τη σιμβαστατίνη. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζεται για πρώτη φορά α) η ενεργοποίηση του Keap1/Nrf2 σηματοδοτικού μονοπατιού σε in vivo και in vitro μοντέλα από τη σιμβαστατίνη με τρόπο εξαρτώμενο από το μεβαλονικό και ανεξάρτητο από τη χοληστερόλη και β) ότι η σιμβαστατίνη μειώνει τα παραγόμενα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) μέσω της ενεργοποίησης του Nrf2 διαμέσου του μοριακού μονοπατιού της PI3K/Akt. H ενεργοποίηση αυτή του Nrf2 από τη σιμβαστατίνη εκτός του ότι προσφέρει αποτελεσματική προστασία του κυττάρου από τις δυσμενείς επιπτώσεις του οξειδωτικού στρες, εξηγεί και μέρος των πλειοτροπικών δράσεων των στατινών. / The beneficial effects of HMG-CoA (3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA) reductase inhibitors (statins) have been attributed not only to their cholesterol lowering effect but also to their pleiotropic actions and especially to their anti-oxidant activity. Nrf2 (NF-E2-related factor 2) is a transcription factor that orchestrates the transcriptional response of cells to oxidative stressors and electrophilic xenobiotics. In the present study, Wistar rats, primary hepatocytes, ST-2 cells and primary mouse embryonic fibroblasts from wild type or Nrf2 knock out C57BL6J mice were used to explore the potential role of Nrf2 in mediating the antioxidant effects of statins. Simvastatin triggered nuclear translocation of Nrf2 in rat liver and in primary rat hepatocytes in a mevalonate-dependent and cholesterol-independent way. In liver nuclear extracts from simvastatin-treated rats, the DNA-binding activity of Nrf2 was significantly increased and the mRNA of two known targets of Nrf2, HO-1 (Heme Oxygenase 1) and GPX-2 (Glutathione Peroxidase 2) was induced. In ST-2 cells (ARE-ST2) stably transfected with constructs bearing Nrf2-binding site (antioxidant responsive element), simvastatin enhanced Nrf2-mediated transcriptional activity in a mevalonate-dependent and cholesterol-independent fashion. Moreover, in WT and KO-Nrf2 primary mouse embryonic fibroblasts, after incubation with simvastatin, the addition of glucose-oxidase resulted in much greater levels of ROS (Reactive Oxygen Species) in simvastatin treated KO-Nrf2 fibroblasts compared to their WT counterparts, which means that simvastatin eliminates ROS in a Nrf2 dependent way. Finally, the use of PI3K/Akt pathway inhibitors in simvastatin treated ARE-ST2 cells leads to the attenuation of the simvastatin-induced enhanced Nrf2 transcriptional activity. In the present study, it is shown for the first time that a) simvastatin activates the Keap1/Nrf2 signaling pathway in in vivo and in vitro models in a mevalonate- dependent, cholesterol-independent fashion and b) that simvastatin lowers reactive oxygen species level by Nrf2 activation via PI3K/Akt pathway. The activation of Nrf2 by simvastatin besides providing effective protection of the cell from the deleterious effects of oxidative stress, it explains in part the pleiotropic actions of statins.

Η επαναστένωση των στεφανιαίων αρτηριών μετά από αγγειοπλαστική αποτελεί μια συχνή επιπλοκή, που αναπαριστά την επουλωτική απόκριση του αρτηριακού τοιχώματος στο μηχανικό τραυματισμό. Οι στατίνες σταθεροποιούν τις αθηρωματικές πλάκες, αφενός μειώνοντας τα λιπίδια και τη θρομβογενητικότητά τους και αφετέρου μέσω της αντιφλεγμονώδους δράσης τους και της βελτίωσης της ενδοθηλιακής λειτουργίας. Πρόσφατες πειραματικές μελέτες αποδεικνύουν ότι η ιβαμπραδίνη ελαττώνοντας την καρδιακή συχνότητα συντελεί στη μείωση του μεγέθους της αθηρωματικής πλάκας . Πρωταρχικός σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ανάπτυξη ενός καινοτόμου και ασφαλούς μοντέλου διωτιαίας επαγωγής μηχανικού τραυματισμού στην κατιούσα θωρακική αορτή κονίκλων Νέας Ζηλανδίας, διατρεφόμενων με υπερχοληστερολαιμική δίαιτα, ως εναλλακτικό μοντέλο προσομοίωσης της επαναστένωσης των στεφανιαίων αγγείων. Επιπλέον, η μελέτη αυτή σχεδιάστηκε για να καθορίσει αν η υπερχοληστερολαιμική δίαιτα προάγει την εξέλιξη αυθόρμητων και επαγόμενων από αγγειοπλαστική αθηρωματικών βλαβών και αν η σιμβαστατίνη και η ιβαμπραδίνη αναστέλλουν περαιτέρω την αθηρωμάτωση και την επαναστένωση. Υλικό-μέθοδοι: Τα πειραματόζωα τυχαιοποιήθηκαν σε 2 πειραματικά πρωτόκολλα, που περιλάμβαναν 40 κονίκλους το καθένα, ανάλογα με το αν επρόκειτο να υποβληθούν σε μηχανικό τραυματισμό ή όχι. Εν συνεχεία, οι κόνικλοι του κάθε πειραματικού πρωτοκόλλου τυχαιοποιήθηκαν σε 4 ομάδες που περιλάμβαναν 10 ζώα η καθεμιά ως εξής: ομάδα Α- ομάδα αθηρογενετικής δίαιτας (4% δίαιτα εμπλουτισμένη σε χοληστερόλη), ομάδα Β- αθηρογενετική δίαιτα σε συνδυασμό με σιμβαστατίνη (5 mg/kg/day) ομάδα Γ- αθηρογενετική δίαιτα σε συνδυασμό με ιβαμπραδίνη (5 mg/kg/day) και ομάδα Δ – αθηρογενετική δίαιτα σε συνδυασμό με ταυτόχρονη χορήγηση σιμβαστατίνης (5mg/kg/day) και ιβαμπραδίνης (5 mg/kg/day) για 9 εβδομάδες. Μία εβδομάδα αργότερα, διάστημα ικανοποιητικό για την αύξηση των επιπέδων της χοληστερόλης τα πειραματόζωα του πειραματικού πρωτοκόλλου Ι υποβλήθηκαν σε τραυματισμό με μπαλόνι της κατιούσας θωρακικής αορτής μέσω διαδερμικού καθετηριασμού της ωτιαίας αρτηρίας. Στο τέλος των 9 εβδομάδων έγινε ευθανασία των κονίκλων, εκτομή της ανιούσας και της κατιούσας θωρακικής αορτής και ιστολογική / ανοσοϊστοχημική αξιολόγηση με αντισώματα έναντι των αφρωδών μακροφάγων (RAM 11) και της α-ακτίνης λείων μυϊκών κυττάρων (HHF-35). Ενώ, τμήμα της τραυματισθείσας κατιούσας αορτής καταψύχθηκε για μοριακή εκτίμηση της νίτρωσης των πρωτεϊνών με Western Blot. Τέλος, έγινε ιστομορφομετρική ποσοτικοποίηση της υπερπλασίας του νέου έσω χιτώνα και προσδιορισμός του λόγου έσω /μέσου χιτώνα , της αυλικής και της συνολικής περιοχής του αγγείου με το λογισμικό Image J. Αποτελέσματα: Οι τραυματισθείσες κατιούσες αορτές ανέδειξαν ιστολογικά σοβαρότερες αθηρωματικές βλάβες και σημαντική αύξηση του λόγου έσω /μέσου χιτώνα σε σύγκριση με τις μη τραυματισθείσες. Η χορήγηση σιμβαστατίνης πέρα από την ελάττωση των επιπέδων της χοληστερόλης, οδήγησε σε σημαντική ελάττωση του αριθμού των αφρωδών μακροφάγων και των SMCs και σε περαιτέρω αναστολή των αυθόρμητων και των επαγόμενων από αγγειοπλαστική αθηρωματικών βλαβών. Επιπλέον, η σιμβαστατίνη οδήγησε σε σημαντική ελάττωση της υπερπλασίας του έσω χιτώνα και του λόγου έσω /μέσου χιτώνα στις τραυματισθείσες και μη τραυματισθείσες αορτές. Ενώ, η σιμβαστατίνη ανέστειλε σημαντικά την ελάττωση της περιοχής του αυλού και της συνολικής περιοχής της τραυματισθείσας αορτής, διατηρώντας το αγγειακό τοίχωμα σε επίπεδο αντίστοιχο με το φυσιολογικό. Η ιβαμπραδίνη εμφάνισε σημαντική ελάττωση των αφρωδών μακροφάγων στις αυθόρμητες και επαγόμενες από αγγειοπλαστική αθηρωματικές βλάβες, αποκαλύπτοντας μικρότερη αποτελεσματικότητα τη σιμβαστατίνη. Η ιβαμπραδίνη δεν κατόρθωσε να ελαττώσει σημαντικά τον αριθμό των SMCs στις αυθόρμητες βλάβες της ανιούσας και στις επαγόμενες από αγγειοπλαστική αθηρωματικές βλάβες της τραυματισθείσας κατιούσας αορτής. Ωστόσο, εμφάνισε σημαντική ελάττωση των SMCs στις μη τραυματισθείσες κατιούσες αορτές. Η ιβαμπραδίνη ανέστειλε την επαγωγή σοβαρών αυθόρμητων και επαγόμενων από αγγειοπλαστική βλαβών και ελάττωσε σημαντικά την υπερπλασία του έσω χιτώνα και του λόγου έσω / μέσου χιτώνα. Ωστόσο, η ιβαμπραδίνη αποκάλυψε σημαντική απώλεια του αυλού και της συνολικής περιοχής του τραυματισθέντος αγγείου παρά την ελάττωση της υπερπλασίας του έσω χιτώνα. Σε μοριακό επίπεδο η σιμβαστατίνη και η ιβαμπραδίνη ανέστειλαν την επαγόμενη από χοληστερόλη καθώς και την επαγόμενη από χοληστερόλη και αγγειοπλαστική νίτρωση σε θέση τυροσίνης των πρωτεϊνών σε εκχυλίσματα κατιούσας αορτής. Συμπεράσματα: Η σιμβαστατίνη και η ιβαμπραδίνη ανέστειλαν την αθηρογένεση στις τραυματισθείσες με μπαλόνι και μη τραυματισθείσες αορτές υπερλιπιδαιμικών κονίκλων. Ειδικότερα, η σιμβαστατίνη και η ιβαμπραδίνη ανέστειλαν την υπερπλασία του έσω χιτώνα και σε μοριακό επίπεδο ελάττωσαν το οξειδωτικό στρες. Καινοτόμο εύρημα της μελέτης αποτελεί η προστατευτική δράση της σιμβαστατίνης στη διατήρηση του αυλού και στην αναστολή της περιοριστικής αναδιαμόρφωσης του αγγείου, μετά από τραυματισμό με μπαλόνι. Η ιβαμπραδίνη αποκάλυψε σημαντική απώλεια του αυλού και επαγωγή της αρνητικής αναδιαμόρφωσης του αγγείου μετά από τραυματισμό με μπαλόνι. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί η δυνητική ευεργετική δράση της ιβαμπραδίνης στην αναστολή της επαναστένωσης μετά από τοποθέτηση stent, όπου η υπερπλασία του έσω χιτώνα αποτελεί το μοναδικό μηχανισμό επαναστένωσης. Συνεπώς, η σιμβαστατίνη και ιβαμπραδίνη δυνητικά κατέχουν ανασταλτικό ρόλο στην επαναστένωση των στεφανιαίων μετά από τοποθέτηση stent, εύρημα που χρήζει περαιτέρω τεκμηρίωση με κλινικές μελέτες. / Coronary post- angioplasty restenosis constitutes a common complication, depicting arterial wall healing response to mechanical injury. Statins stabilize atherosclerotic plaques either by reducing their lipids levels’ and their thrombogenicity or by restoring endothelial function through anti-inflammatory action. Recent studies demonstrate that ivabradine via heart rate reduction contributes to the reduction of atherosclerotic plaque size. Primary aim of this study is the demonstration of an innovative and safe model of transauricular balloon angioplasty in the descending thoracic aorta of high-cholesterol fed rabbits, as an alternative model of coronary restenosis simulation. In addition, this study was designed to determine if hypercholesterolemic diet promotes the development of spontaneous and angioplasty-induced atherosclerotic lesions and further if simvastatin and ivabradine inhibit atherogenesis and restenosis progression. Materials and Methods: Rabbits randomized in two experimental protocols of 40 animals each, based on the mechanical injury induction or not. Rabbits of each experimental protocol further randomized to 4 groups of 10 animals each, as follows: group A or group of atherogenic diet (4% hypercholesterolemic diet), group B or group of atherogenic diet plus simvastatin (5 mg/kg/day), group C or group of atherogenic diet plus ivabradine (5 mg/kg/day), and group D or group of atherogenic diet plus simvastatin (5 mg/kg/day) combined with ivabradine (5 mg/kg/day) for 9 weeks. A week later, after the sufficient elevation of cholesterol levels, rabbits of experimental protocol I underwent transauricular balloon angioplasty of descending aorta. At the end of 9 weeks, rabbits euthanisized and ascending and descending aortas removed for further histological and immunochemical evaluation with a foam macrophage antibody (RAM-11) and a SMCs a-actin antibody (HHF-35). Furthermore, a segment of descending aortas was frozen for the Western Blot evaluation of protein tyrosine nitration. Also, histomorphometric quantification of intimal thickening, intima /media ratio, lumen and total vessel area was performed using Image J software. Results: Injured thoracic aortas revealed more severe histological lesions and further more significant increase of intima/media ratio compared to non-injured. Beyond its lipid lowering effect, simvastatin resulted in significant reduction of the amount of foam cells and SMCs and further inhibition of spontaneous and angioplasty induced lesions. Moreover, simvastatin reduced significantly intimal thickening and intima / media ratio in both injured and non-injured aortas. Also, simvastatin inhibited significantly the lumen and total vessel reduction after balloon angioplasty. Ivabradine revealed a significant reduction of foam cells in spontaneous and angioplasty induced atherosclerotic lesions, showing less effectiveness compared with simvastatin. Ivabradine did not attempt to reduce significantly the number of SMCs in spontaneous lesions of ascending aortas and in angioplasty-induced lesions, respectively. While, ivabradine reduced significantly the amount of SMCs in non-injured descending aortas. Ivabradine inhibited the development of severe spontaneous and angioplasty-induced atherosclerotic lesions as well as intimal thickening and intima/media ratio. Despite the inhibition of intimal hyperplasia, ivabradine revealed a significant lumen and total vessel area reduction. In molecular level simvastatin and ivabradine inhibited both the cholesterol and cholesterol/ angioplasty induction of tyrosine nitration in proteins of descending aortas. Conclusions: Both simvastatin and ivabradine inhibited atherogenesis in injured and non-injured aortas of hyperlipidemic rabbits. Specifically, simvastatin and ivabradine inhibited intimal thickening and further reduced oxidation stress in molecular level. Innovative finding of the study constitutes the protective effect of simvastatin, concerning the lumen restoration and further the inhibition of constrictive remodelling after balloon angioplasty. Ivabradine revealed a significant lumen loss and further induction of constrictive remodelling after balloon angioplasty. However, it should be noted the potential beneficial impact of ivabradine on restenosis inhibition after stent deployment, as intimal hyperplasia comprises the only mechanism of restenosis in this case. Consequently, simvastatin and ivabradine possess a potentially inhibitory role in coronary restenosis after stent deployment, fact that should be further documented with clinical trials.