Ziel dieser Dissertationsschrift war es, die Effekte des oxidativen Stresses in Form von oxLDL auf die Expression der atherogenen Scavenger-Rezeptoren CD36, SR-BI, des Transkriptionsfaktors PPARγ und pro-inflammatorischer Zytokine zu untersuchen. Die durchgeführten Untersuchungen beruhen auf der Annahme, dass modifizierte LDL durch Induktion der genannten Scavenger-Rezeptoren und nachfolgende unregulierte Aufnahme in Makrophagen mit Bildung von Schaumzellen entscheidend zur Entwicklung einer Atherosklerose beitragen. Dabei scheint vor allem die im Rahmen des oxidativen Stresses auftretende oxidative Modifizierung der LDL eine Rolle zu spielen. Oxidativem Stress wird in der Pathogenese vieler Krankheiten eine Bedeutung zugesprochen, deren pathobiochemische Grundlagen jedoch noch nicht vollständig geklärt sind und zu deren Erforschung diese Dissertation beitragen sollte. Im ersten Versuchsteil wurden deshalb in vitro – Versuche zu Expressionsraten oben genannter Rezeptoren durchgeführt. Dabei wurden Hypochlorit-oxidierte LDL genutzt, denen im Gegensatz zu den in vielen Versuchen verwendeten Kupfer-oxidierten LDL auch in vivo eine pathophysiologische Relevanz zukommt. Desweiteren ist bekannt, dass Diabetiker neben einem hohen Risiko an Atherosklerose zu erkranken, auch laborchemisch erhöhte Marker des oxidativen Stresses zeigen, inklusive einer gesteigerten Menge an zirkulierenden oxLDL. Im zweiten Versuchsteil wurde deshalb ex vivo untersucht, inwiefern LDL, gewonnen von Patienten im prädiabetischen Stadium der gestörten Glukosetoleranz, ähnliche Auswirkungen auf die Expression von Scavenger-Rezeptoren zeigen, wie in den mit Hypochlorit-oxidierten LDL durchgeführten in vitro - Untersuchungen beobachtet werden konnte. Es zeigte sich, dass CD36, der für die Aufnahme von oxidativ modifizierten LDL als der bedeutendste Rezeptor gilt, durch Hypochlorit-oxidierte LDL stark induziert wird. Zusammengenommen mit der ebenfalls beobachteten Heraufregulation des Transkriptionsfaktors PPARγ, sowie der signifikanten Korrelation beider Gene kann damit für Hypochlorit-oxidierte LDL eine atherogene Wirkung nachgewiesen werden. Die Ergebnisse bestätigen zudem die von Nagy und Tontonoz zuerst beschriebene Feed-Forward-Schleife, bei der oxidative LDL über Induktion und Aktivierung von PPARγ die Expression von CD36 erhöhen, mit nachfolgender unregulierter Aufnahme von Cholesterolestern in Makrophagen und subsequenter Bildung von Schaumzellen. Die Versuche zeigen zudem, dass der Scavenger-Rezeptor SR-BI, obwohl strukturell stark mit CD36 verwandt, eine differentielle Regulation aufweist und durch oxidativ modifizierte LDL signifikant supprimiert wird. Eine Induktion durch PPARγ, wie sie eindrucksvoll bei CD36 beobachtet werden kann, ist für SR-BI in den in vitro - Versuchen nicht vorhanden. Mit der in vielen Studien SR-BI, jedoch nicht CD36 zugesprochenen Funktion als Vermittler des HDL-Membranstransports gehen damit auch unterschiedliche Regulationsmechanismen einher. Die Ausschüttung pro-inflammatorischer Zytokine in murinen Makrophagen wurde durch Hypochlorit-oxidierte LDL im Vergleich mit nativen LDL signifikant vermindert, eine Assoziation mit dem Transkriptionsfaktor PPARγ konnte nicht gefunden werden. Die für die ex vivo - Versuche untersuchten Gruppen der insgesamt 40 Probanden mit gestörter und normaler Glukosetoleranz wiesen, mit Ausnahme eines pathologischen Glukosetoleranztests für IGT-Patienten, in der klinischen Untersuchung, beim Vergleich der Laborparameter, ebenso wie in der Zusammensetzung der LDL keine signifikanten Unterschiede auf. Dennoch fand sich eine signifikante Erhöhung der CD36-Expression in Makrophagen schon nach einstündiger Inkubation mit LDL aus IGT-Patienten im Vergleich zu LDL von Probanden mit normaler Glukosetoleranz. Für die Expressionsraten von SR-BI, PPARγ und die Zytokinausschüttung konnten nur marginale Unterschiede zwischen den Probandengruppen erfasst werden. Auch in den ex vivo – Untersuchungen wiesen eine insignifikante PPARγ - Erhöhung und eine positive Korrelation zwischen PPARγ und CD36 auf die Existenz und Aktivierung der beschriebenen atherogenen Feed-Forward-Schleife auch in IGT-Patienten hin. Zusammenfassend unterstreicht diese Dissertationsschrift die Bedeutung des oxidativen Stresses in der Entwicklung der Atherosklerose, indem erstmals auch für das pathophysiologisch relevante Hypochlorit-oxidierte LDL eine deutliche Expressionssteigerung des Scavenger-Rezeptors CD36 und des Transkriptionsfaktor PPARγ nachgewiesen werden konnte. Zudem zeigen die Experimente, dass bereits bei Patienten im Vorstadium des Diabetes mellitus Typ 2 funktionelle Veränderungen der LDL eingetreten sind, die zu einer verstärkten Atherosklerose führen können und die denen gleichen, die durch künstlich oxidierte LDL ausgelöst werden. Die Versuche liefern damit eine mögliche Erklärung für den bereits epidemiologisch nachgewiesenen Zusammenhang zwischen oxidativem Stress, Atherosklerose und Diabetes mellitus.

Le récepteur éboueur CD36 facilite l’internalisation des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Lors d’une ischémie-reperfusion du myocarde (MI/R), les dommages produits sont en partie liés à l’internalisation des AGNE et à la production d’espèces réactives de l’oxygène, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36 (CD36-/-). Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le CP-3(iv), un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur en réduisant la taille de la zone myocardique infarcie lors d’une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de déterminer l’effet cardioprotecteur du CP-3(iv) et 2) de définir son mécanisme. Pour cela, des études in vivo et ex vivo ont été faites. Des souris de type sauvage ont été traitées avec le CP-3(iv) (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. De plus, des coeurs isolés de souris ont été perfusés 30 minutes, suivi de 40 minutes à faible débit (10%) et de 30 minutes de reperfusion pendant laquelle le coeur est perfusé avec le CP-3(iv) à une concentration de 10-6 M. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le CP-3(iv) permet de diminuer la taille de l’infarctus et préserve l’hémodynamie cardiaque de façon dépendante du CD36 puisque cet effet est non visible chez les souris CD36-/-. De plus, le CP-3(iv) exerce non seulement un effet systémique, mais aussi un effet cardioprotecteur direct sur le coeur isolé. / The scavenger receptor CD36 facilitates the internalization of non-esterified fatty acids (NEFA) on cardiac and peripheral tissues. During myocardial ischemia and reperfusion (MI/R), the damage induced is in part related to the internalization of NEFA and the production of reactive oxygen species, in opposition to what is observed in CD36-deficient mice (CD36-/-). We hypothesized that CP-3(iv), a synthetic ligand of the CD36 receptor, provides a cardioprotective effect by reducing the infarct area during a transient myocardial ischemia. Our objectives were 1) to determine the cardioprotective effect of CP-3(iv) and 2) to define its mechanism. For this, in vivo and ex vivo studies have been done. Wild-type mice were treated with CP-3(iv) (289 nmol/kg) subcutaneously during 14 days before being submitted to 30 minutes of ischemia following left anterior descending coronary artery ligature and reperfusion for a period of 6 to 48 hours. In addition, isolated mouse hearts were perfused 30 minutes, followed by 40 minutes with low flow (10%) and 30 minutes of reperfusion during which the heart is perfused with CP-3(iv) at a concentration of 10-6 M. Our work has shown that the cardioprotective effect of preventive treatment with CP-3(iv) reduces the infarct size and preserves cardiac hemodynamics in a CD36-dependent manner because this effect is not visible in CD36-/- mice. In addition, CP-3(iv) not only exerts a systemic effect, but also a direct cardioprotective effect on the isolated heart.

Long-chain fatty acids (LCFA) are the primary energy source in the myocardium and an imbalance in the LCFA and glucose utilization could cause cardiovascular diseases. More than 50% of LCFA uptake by the heart is mediated by the fatty acid translocase CD36 and disruption of its function has been shown to impair cardiovascular functions. The spontaneously hypertensive rat (SHR) harbors a deletion variant of the Cd36 gene that results in reduced LCFA transport into myocytes. Therefore, the main aim of this thesis was to investigate the importance of a functional CD36 to sustain normal physiological functions of the heart. We used SHR and two genetic modified SHR strains, the congenic SHR-4 and the transgenic SHR-Cd36, with fully functional CD36. They differ in the CD36 expression and in the manner how they were derived from the SHR. CD36 has been proven to play a role in the pathogenesis of insulin resistance. Therefore we analyzed the effect of a functional CD36 on insulin resistance and protein kinase C (PKC) expression, which is known to be involved in the mechanism of insulin resistance, in the heart of SHR-4 and SHR. We showed that the SHR-4 had lower serum free fatty acids (FFA) and triacylglycerols (TAG) concentrations, indicating improved insulin sensitivity. Furthermore, SHR-4 had increased...

La gustation est une composante essentielle de la détection oro-sensorielle des lipides alimentaires. La liaison des AGLC sur le récepteur CD36 joue un rôle prépondérant dans cette lipido-détection orale chez la souris et très probablement chez l'Homme. En effet, elle intervient dans le choix alimentaire (sensibilité aux lipides) ainsi que dans la préparation de l'organisme à l'arrivée de lipides. Ce " sensing " oral des lipides est fortement régulé. Comme l'obésité semble être responsable d'une altération de la détection des saveurs primaires, l'objectif de cette thèse a été d'explorer si l'obésité peut également être à l'origine de perturbations de la détection orale des lipides à la fois chez l'Homme et chez la souris. Nos résultats chez l'Homme indiquent qu'il existe une altération de la lipido-détection orale chez certains sujets obèses. Nous avons montré que ces derniers présentaient une consommation accrue en lipides. De plus, la sécrétion précoce de triglycérides plasmatiques induite par une stimulation orale observée chez les sujets minces n'est plus reproduite chez les sujets obèses. Chez la souris, il a été montré que l'obésité provoque une diminution de la sensibilité gustative aux lipides alimentaires. Ce phénomène est la conséquence d'une dérégulation de la signalisation calcique CD36-dépendante au niveau des cellules gustatives. Chez ces animaux, la stimulation orale lipidique entraîne, comme chez l'Homme, une augmentation transitoire de la triglycéridémie qui pourrait être responsable d'une réduction de la taille du repas (rassasiement). En conclusion, l'obésité affecte la lipido-détection orale chez l'Homme et la souris. Le défaut de détection des lipides alimentaires associé à l'abolition de la sécrétion précoce de triglycérides plasmatiques chez les sujets obèses pourrait être à l'origine d'une perturbation de la régulation de la prise alimentaire, entraînant une surconsommation d'aliments riches en lipides et renforçant ainsi l'obésité

Les personnes en surcharge pondérale semblent préférer une alimentation riche en graisse. Face à l'épidémie d'obésité qui touche nos Sociétés tant urbaines que rurales, élucider les mécanismes de la détection des lipides alimentaires devient un enjeu majeur. Il avait précédemment été admis que la glycoprotéine CD36 exprimée dans les papilles caliciformes de souris, est impliquée dans la perception oro-gustative des lipides alimentaires. Dans ce travail, nous avons montré que l'acide linoléique (LA), en activant les phospholipases A2, sPLA2, cPLA2 et iPLA2 via CD36, produit de l'acide arachidonique (AA) et la lyso-phosphatidylcholine (lyso-PC). LA déclenche un influx calcique dans les cellules CD36-positives et induit la production du facteur CIF (Calcium Influx Factor). CIF, AA et lyso-PC exercent différentes actions sur l'ouverture des canaux SOC (Stored Operated Calcium Channel) constitués de protéines Orai et contrôlés par STIM1. Stim1 est un senseur calcique situé sur la membrane du réticulum endoplasmique activé par la déplétion du calcium intracellulaire. Nous avons utilisé la technologie siRNA et des modèles de souris transgéniques pour montrer que CIF et lyso-PC activent des canaux calciques homodimériques composés de protéines Orai1 tandis qu'AA active des canaux hétéro-pentamériques composés d'Orai1 et Orai3. Nous avons également montré que STIM1 régule la production de CIF dans les cellules stimulées par la thapsigargine et l'acide linoléique ainsi que l'ouverture de deux types de canaux calciques. Par ailleurs les souris au phénotype Stim1-/- perdent la préférence spontanée pour les lipides observé chez les animaux de type sauvage. D'un autre côté les cellules CD36-positive de souris Stim1-/- sont incapables de libérer la sérotonine dans l'environnement extracellulaire. Nos résultats suggèrent que des acides gras à longue chaine (AGLC) induisent la signalisation calcique régie par STIM1 via CD36. La perception oro-gustative des lipides alimentaires détermine la préférence spontanée pour les lipides observée chez les mammifères

L’athérosclérose est une maladie dyslipidémique et inflammatoire chronique, définie par l’accumulation de lipides dans l’intima des artères. Les plaques athérosclérotiques ainsi formées peuvent progresser vers un phénotype stable, mais obstructif du flot sanguin, ou vers un phénotype instable, susceptible à la rupture et donc à l’apparition de thrombose. En conséquence, l’athérosclérose est l’une des causes principales des maladies cardiaques ischémiques, comme l’infarctus du myocarde. Les macrophages, pour une grande partie différenciés à partir des monocytes accumulés dans l’intima des vaisseaux artériels, internalisent les lipides oxydés présents dans les athéromes, induisant la formation de cellules spumeuses, un des principaux composants des lésions athérosclérotiques. L’un des récepteurs responsables de l’internalisation des lipides oxydés par les macrophages est le récepteur CD36, qui est non seulement un récepteur important dans l’initiation des lésions, mais également dans leur progression et leur résolution. Il s’agit donc d’une cible potentielle intéressante pour le traitement de l’athérosclérose. Dans des études antérieures, nous avons montré le potentiel anti-athérosclérotique de ligands linéaires du CD36 dérivés des peptides sécrétagogues de l’hormone de croissance, puis de leurs dérivés azapeptidiques. Dans cette étude, des souris déficientes en apolipoprotéine E, soumise à une diète riche en lipides et en cholestérol de 4 à 20 semaines de vie, ont été traitées par une injection sous-cutanée quotidienne de NaCl 0,9%, de MPE-003, utilisé ici comme contrôle positif ayant déjà montré un effet anti athérosclérotique, ou de MPE-298 à une dose de 300 nmol/kg de 12 à 20 semaines de vie, afin d’investiguer le potentiel du MPE-298, un nouvel azapeptide cyclique, dans l’athérosclérose. Le MPE-298 a démontré un effet anti-athérosclérotique, ainsi qu’un effet dans la stabilisation des athéromes. / Atherosclerosis is a chronic dyslipidemia and inflammatory disease, defined by the accumulation of lipids in the intima of arteries. The atherosclerotic plaques then formed can progress either towards a stable but obstructive to the blood flow phenotype, or towards a more unstable phenotype, susceptible to rupture and potentially leading to thrombosis. Because of this, atherosclerosis is one of the principal causes of ischemic cardiovascular diseases, conductive to myocardial infarction. Macrophages, mostly differentiated from monocytes accumulated in the arteries’ intima, can internalize oxidized lipids within atherosclerotic lesions, and transform into foam cells, one of the principal components of atherosclerotic plaque. One of the receptors responsible for the internalization of oxidized lipids by macrophages is the receptor CD36, which is not only important for lesion initiation, but also for progression and resolution. This receptor is a potential target for the treatment of atherosclerosis. In previous studies, we showed the anti-atherosclerotic effect of linear CD36 ligands growth hormone-releasing peptides, and then study the pharmacological effect of their azapeptidic derivatives. In this study, mice deficient in apolipoprotein E, fed a high fat high cholesterol diet from 4 to 20 weeks of age, were treated by daily subcutaneous injection of 0.9% NaCl, MPE-003, used here as a positive control as its anti atherosclerotic effect has already been shown, or MPE-298 from 12 to 20 weeks of age, to investigate the potential of MPE-298, a cyclic azapeptide, in atherosclerosis. MPE-298 showed an anti-atherosclerotic effect, as well as an effect in stabilization of atheroma.

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Le CD36 est un récepteur de type éboueur de classe B exprimé à la surface de nombreux types cellulaires dont les macrophages, les cellules endothéliales de la microvasculature et les plaquettes. Ce récepteur multiligand est impliqué dans plusieurs processus pathologiques notamment l’athérosclérose, l’angiogénèse et la malaria via la liaison spécifique de ligands comme les lipoprotéines oxydées de basse densité, la thrombospondine-1 et la protéine PfEMP-1, respectivement. Les peptides de la relâche de l’hormone de croissance (GHRP) ont été identifiés comme les premiers ligands synthétiques du CD36. Afin de développer de nouveaux ligands synthétiques du CD36, l’établissement d’une méthode de criblage est essentiel pour découvrir des composés avec une liaison de haute affinité pour ce récepteur. Pour y parvenir, nous avons surexprimé le domaine extracellulaire du CD36 humain dans les cellules d’insectes Sf9. La protéine soluble purifiée par chromatographie d’affinité fut immobilisée à la surface d’une plaque de résonance de plasmons de surface (SPR) pour les études de liaison. La méthodologie développée a permis de caractériser les ligands du CD36 en déterminant leurs constantes de dissociation (KD), et d’établir une relation structure-activité des ligands de la famille des azapeptides, des composés dérivés du GHRP-6. Afin de valider la méthode par spectroscopie SPR, une corrélation a été établie entre les valeurs de KD obtenues en SPR et les valeurs d’CI50 de courbes d’inhibition de la phosphorylation des MAP kinases JNK1/2 induite par un phospholipide oxydé, le POVPC, en présence de concentrations croissantes de ligands du CD36 dans les macrophages RAW 264.7. / CD36 is a class B scavenger receptor expressed at the cell surface of macrophages, endothelial cells and platelets, among others. This multiligand receptor is implicated in various diseases such as atherosclerosis, angiogenesis and malaria through the specific binding of ligands, such as oxidized low-density lipoproteins, thrombospondin-1 and the PfEMP-1 protein, respectively. Growth hormone-releasing peptides (GHRP) were identified as the first CD36 synthetic ligands. In order to identify new CD36 synthetic ligands, the development of a high-throughput method is essential to unveil compounds of high binding affinity. We have expressed a recombinant CD36 ectodomain protein in Sf9 insect cells. The soluble and affinity purified protein was immobilized on a surface plasmon resonance (SPR) sensor for binding studies. Synthetic ligands were analyzed by SPR spectroscopy for determination of their respective dissociation constant (KD). A structure-activity relationship of CD36 ligands was established. To validate the SPR binding signal, a good correlation was observed between KD and the IC50 values obtained from the inhibition curves of the MAPK kinase JNK1/2 phosphorylation induced by an oxidized phospholipid, the POVPC, in the presence of increasing concentrations of CD36 ligands in RAW 264.7 macrophage cells.

Le récepteur CD36 est impliqué dans le transport des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Les dommages tissulaires et la dysfonction cardiaque observés après une ischémie-reperfusion (I/R) du myocarde sont en partie liés à l’internalisation et au métabolisme oxydatif accrus des AGNE dont la concentration sanguine augmente transitoirement après un infarctus du myocarde, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur contre les dommages induits par une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de vérifier l’effet cardioprotecteur du EP 80317 et 2) de définir son mécanisme, plus précisément de documenter l’effet du traitement sur le métabolisme lipidique. À cette fin, des souris de type sauvage ont été traitées par le EP 80317 (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. Le cœur et les tissus périphériques (foie, muscle squelettique et dépôts adipeux) ont été prélevés pour déterminer le profil de certains gènes impliqués dans la régulation du métabolisme lipidique. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le EP 80317 est associé à une augmentation transitoire du stockage des triglycérides et d’une réduction des AGNE circulants. / The CD36 receptor is involved in the transport of non-esterified fatty acids (NEFA) in cardiac and peripheral tissues. Tissue injury and cardiac dysfunction are in part due to acute internalization and oxidative metabolism of NEFA which concentration rises transiently in the blood following myocardial infarction, in opposition to what is observed in CD36-deficient mice. We hypothesized that EP 80317, a synthetic ligand of the CD36 receptor, provides cardioprotective effect against injuries induced by transient myocardial ischemia. Our objectives were 1) to verify the cardioprotective effect of EP 80317 and 2) to define its mechanism, more precisely to investigate the mechanisms of the treatment on lipid metabolism. For this purpose, wild-type mice were treated with EP 80317 (289 nmol/kg) subcutaneously for 14 days before being submitted to 30 minutes of ischemia following left anterior descending coronary artery ligature and reperfusion for a period of 6 or 48 hours. Heart and peripheral tissues (liver, skeletal muscle and adipose tissue) were harvested to determine the profile of selected genes involved in the regulation of lipid metabolism. Our work has shown that the cardioprotective effect of a pretreatment with EP 80317 is associated with a transient increase of triglycerides storage and reduced circulating NEFA.

Ocular neovascularization (NV) associated with corneal NV, ischemic retinopathies and age-related macular degeneration is a leading cause of severe vision loss. While numerous contributing factors have been identified, the potential role of the CD36 scavenger receptor has been largely overlooked notwithstanding its crucial involvement in normal retinal function. Accordingly, the central aim of this work was to elucidate the contribution and regulation of CD36 during ocular NV using the cornea as a model. / Initial work investigating the role of CD36 10 maintaining corneal avascularity, an important feature of the normal cornea, revealed that genetic ablation of CD36 elicits age-related corneal NV. Subsequent studies using a pathophysiologically relevant model of inflammatory corneal NV showed constitutive expression of CD36 in the normal cornea with marked induction in the neovascularized cornea. Importantly, activation of CD36 suppressed and induced regression of corneal NV, effects that proceeded via concerted inhibition of VEGFA, JNK-1, and cJun. / Because hypoxia is a fundamental stimulus for angiogenesis, it was pertinent to explore the role and regulation of CD36 during hypoxia. We demonstrate that CD36 expression was significantly elevated in hypoxia-exposed corneal and retinal tissue and in hypoxic retinal pigment epithelial cells. Essential contributions of hypoxia-inducible factor (HIF)-1 and reactive oxygen species were also established. Functional consequences were depicted by augmentations in CD36 phagocytic and anti-angiogenic activities. / Collectively, data disclose CD36 as an important modulator of corneal avascularity and inflammatory corneal NV; this imparts several interesting avenues for future research on the involvement of CD36 in neovascular diseases of the eye. Novel data further identify CD36 as a hypoxia and HIF-1 regulated gene thus creating a framework for future elucidation of the regulatory aspects of this receptor.