京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第20082号 / 医博第4175号 / 新制||医||1018(附属図書館) / 33198 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 小池 薫, 教授 湊谷 謙司, 教授 山下 潤 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第21627号 / 医博第4433号 / 新制||医||1033(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 平井 豊博, 教授 松原 和夫, 教授 羽賀 博典 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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Carolina Rinse (CRS) has been shown to be effective in decreasing vascular permeability and neutrophil infiltration in reperfused equine small intestine. The objective of this study was to show that CRS applied topically and intraluminally could prevent immediate reperfusion injury after low flow ischemia or distention in the equine jejunum. Materials & Methods: Two groups of 5 horses were used to evaluate CRS treatment after low-flow ischemia (Group 1) and intraluminal distention (Group 2) of distal jejunum. Mesenteric blood flow, osmotic reflection coefficient (ORC), wet weight to dry weight ratios (WW/DW), and neutrophil accumulation in the serosa were measured. ORC is defined as the lymph protein concentration to plasma protein concentration ratio subtracted from one (1- Cl / Cp) at maximal lymph flow. The ORC from baseline values and at 60 minutes after initiating reperfusion was compared between Groups 1 and 2. Pair wise comparisons were made for mesenteric blood flow, tissue volume, neutrophil number, and WW/DW proximal control and CRS treated jejunal segments were made using a Mann Whitney U test (P< 0.05). Results: The mean ORC of bowel treated topically and intraluminally with CRS was similar to that recorded in normal bowel or ischemic intestine treated with CRS by arterial perfusion. The ORC after distention and decompression increased and was similar to that reported in untreated intestine. The WW/DW after both ischemia and distention increased compared to the proximal control segments. There was no difference in neutrophil number in either ischemic or distended intestine compared to the proximal control segments. Discussion: Carolina CRS was effective in preventing alterations in microvascular permeability during reperfusion afterischemia but not distention. Neutrophil migration curtailed in both groups suggesting that combined topical and intraluminal application of CRS to ischemic intestine may reduce the acute inflammatory responses during reperfusion thereby decreasing complications after ischemia or distention. / Master of Science

Les flavonoïdes sont des composés naturels appartenant à la famille des polyphénols, qui sont étudiés depuis de nombreuses années pour leur caractère antioxydant ainsi que leurs propriétés thérapeutique. La mise en évidence, pour certaines d’entre eux, d’une activité vasorelaxante variant en fonction de leur structure, en fait un modèle d’étude de choix pour la prévention des maladies cardiovasculaires. Le 3’,4’-dihydroxyflavonol (DiOHF) est le dérivé le plus décrit pour son fort potentiel en terme de propriétés cardioprotectrices et antioxydantes et est considéré comme un composé d’intérêt dans le traitement anti-ischémique, bien que sa faible solubilité dans l’eau soit un facteur limitant pour son utilisation. Dans ce contexte, notre premier objectif a été de synthétiser une trentaine de dérivés du DiOHF, fonctionnalisés par un groupement hydrophile, tout en préservant ses propriétés antioxydantes et pour certaines des structures obtenues, ses propriétés vasorelaxantes. Pour cela, nous avons développé une méthode de synthèse rapide utilisant les irradiations micro-onde, qui nous a permis d’optimiser les rendements, de réduire les temps de réaction et qui ne conduit à aucune formation de sous-produits. Notre second objectif a été de déterminer l’activité antioxydante de ces dérivés flavonoïques par des tests mettant en œuvre des réactions de compétition avec des radicaux libres. Faisant suite à ce premier screening, des études biologiques chez le rat ont été réalisées sur les composés montrant les meilleures performances. A partir d’essais in vitro et in vivo nous avons démontré, l’innocuité de ces dérivés flavonols, et le fort impact des modifications de structure sur l’activité vasorelaxante et antioxydante, ainsi que sur la récupération fonctionnelle et métabolique consécutive à une ischémie/reperfusion myocardique. Un autre champ d’action de ces flavonols hydrosolubles pourrait être d’explorer leur utilisation dans le traitement du diabète de type 2. Pour cela nous avons greffé deux motifs antidiabétiques, correspondant à des molécules actives déjà utilisées dans le traitement de l’insulinorésistance, sur les dérivés flavonols les plus cardioprotecteurs et/ou vasorelaxants de notre série, ainsi que sur des dérivés de l’acide cinnamique. Ces composés ont été testés pour leur activité antioxydante, laissant supposer un potentiel significativement supérieur aux analogues antidiabétiques non fonctionnalisés, en termes de protection antioxydante et fonctionnelle. / Flavonoids are natural polyphenolic compounds, and epidemiological and pharmacological studies have shown that flavonoids intake is associated with many beneficial effects. An important example is the 3’,4’-dihydroxyflavonol (DiOHF) which showed interesting therapeutic properties in vitro so it could be considered as an important lead compound to the treatment of cardiovascular diseases. However is poor water solubility prevents it use as a drug. Starting from this model we have synthesized a series of new flavones functionalized by a hydrophilic group in order to increase water solubility. To obtain these derivatives we have set up a fast, simple and clean method without formation of by-products, using micro-waves irradiation to optimize yield and to decrease reaction time. Our second purpose was to investigate the antioxidant activity of the synthesized compounds by undergoing several assays. The most promising compounds were tested in biological studies, in vitro and in vivo. The results showed a significant enhancement of the post-ischemic mechanical function recovery in vivo and in vitro. Another purpose was to designed new flavonols linked to selected antidiabetic moieties already used in the treatment of insulinoresistance. It was shown that these new compounds retain the antioxidant properties of the parent flavonols, and can be of interest in the development of new diabete 2 treatments.

OBJECTIF : L’intégrité vasculaire est une pierre angulaire de la viabilité des organes solides, notamment en cas de transplantation. L’objectif de ce travail est de décrire les modifications du réseau vasculaire du cortex rénal dues à une séquence d’ischémie-reperfusion (IR) induite dans un modèle préclinique porcin d’autotransplantation rénale. MATÉRIELS ET MÉTHODES : Nous avions mis en place une technique d’analyse de la microvascularisation corticale rénale après acquisition microscanner et traitement des images de reins de porc perfusés avec un polymère de silicone radio-opaque.RÉSULTATS : L’ischémie-reperfusion rénale induit une diminution corticale du volume du segment vasculaire associée à une raréfaction des microvaisseaux inférieurs à 30 µm en particulier dans la corticale interne. Dans le cortex, une augmentation de la connectivité caractérisée par une augmentation des bifurcations et une diminution du facteur d’arborescence a été observée. L’hypercholestérolémie associée à l’ischémie-reperfusion entraine une raréfaction microvasculaire dans la corticale moyenne. Trois mois post-autotransplantation, l’augmentation de la durée de conservation des greffons induit une augmentation significative de l’épaisseur de la zone corticale, un effondrement du pourcentage de microvaisseaux. CONCLUSION : Trois mois après autotransplantation rénale, l’ischémie-reperfusion induit une raréfaction des microvaisseaux de la corticale interne. Nos résultats suggéreraient que l’altération de la fonction rénale chez des greffons pourrait être liée à une hypoxie chronique et une fibrose induite par une raréfaction microvasculaire proportionnelle à la durée de la conservation. / Purpose:Vascular integrity is a cornerstone of organ viability, particularly in cases of transplantation. The aim of this study is to describe the modifications of renal cortex vascular network due to an ischemia-reperfusion sequence in a preclinical pig kidney autotransplantation model.MATERIALS AND METHODS: Porcine kidneys were perfused with a radio-opaque silicone polymer and the cortex studied by X-ray micro-computed tomography. RESULTS: Renal ischemia-reperfusion led to decreased vascular segment volume associated with the rarefaction of vessels less than 30 µm diameter, particularly in the inner cortex. Vessels showed higher connectivity throughout the cortex. The decrease in microvasculature correlated with a deterioration of renal function, proteinuria, and tubular dysfunction, and was associated with the development of fibrous tissue. The hypercholesterolemia associated with ischemia-reperfusion promoted concomitant microvascular rarefaction for small vascular segments particularly in the middle cortex. At M3, the hypothermic preservation for 48 H of grafts compared to 24 H induced a significant increase in the cortical area thickness, associated with a drastic decrease of microvessels. CONCLUSION: Three months after renal autotransplantation, ischemia reperfusion induces a rarefaction of microvessels of the internal cortex. The hypercholesterolemia leads to a renal microvascular rarefaction which accentuates vascular remodeling due to ischemia reperfusion. Our results suggest that long preservation duration impacting the renal function in grafts could be associated with chronic hypoxia and fibrosis related to microvascular rarefaction.

CONTEXTE: Au cours de l'infarctus du myocarde, l'homéostasie du calcium entre leréticulum sarcoplasmique (SR), les mitochondries et le cytosol est altérée chez lescardiomyocytes (CM) et conduit à la mort cellulaire. Les canaux de fuite de calcium sontconsidérés comme des régulateurs clés de l'homéostasie calcique réticulaire. Le translocon(TLC), un composant majeur de la machine de la traduction protéique, est un important canalde fuite calcique réticulaire.METHODES: Par des moyens optiques, nous avons d'abord évalué l'organisation spatiale etla fonction du TLC dans le SR de souris adultes CM. Dans un second temps, nous avonsinterrogé si et comment la modulation pharmacologique TLC pourrait réduire les lésionsd'ischémie/reperfusion (I/R) cardiaque dans un modèle d'infarctus du myocarde de souris.RÉSULTATS: Nos données montrent que le TLC est spécifiquement localisée dans le SRlongitudinale des CM chez la souris adulte. Nous démontrons que la puromycine (activateurpharmacologique du TLC) induit une réduction partielle des réserves de calcium dans le SRlongitudinale, alors que nous n'observons aucune altération des réserves de calcium dépendantdu récepteur ryanodine dans le SR jonctionnelle. Le préconditionnement de la souris par lapuromycine, soumis à un infarctus du myocarde, diminue significativement la zone d'infarctusde près de 30,9±6,3%. Ceci est corrélé à une diminution de l'activation des protéines proapoptotiquesmitochondriales et à une augmentation d'un mécanisme de pro-survie:l'autophagie. Nous avons également démontré que le préconditionnement de la puromycinediminue la vitesse d'augmentation du calcium dans le cytosol du CM adulte pendant la duréede l'ischémie en corrélation avec la diminution de l'activation des calpains calciques.CONCLUSIONS: Dans cette étude, nous avons caractérisé le TLC comme un canal de fuitespécifiquement situé dans le compartiment longitudinale du SR dans les CM de souris adultes.Nous avons constaté que l'activation pharmacologique de la TLC avant l'infarctus dumyocarde exerce un effet de préconditionnement sur le myocarde sans altérer les réserves de calcium dépendant de la ryanodine. Dans l'ensemble, ces résultats mettent l'accent sur les connaissances actuelles sur la dualité entre le SR jonctionnelle et le SR longitudinale et ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques / BACKGROUND: During myocardial infarction, alteration of calcium homeostasis between sarcoplasmic reticulum (SR), mitochondria and cytosol occurs in cardiomyocytes (CM) and leads to cell death. Calcium leak channels are thought to be key regulators of the reticular calcium homeostasis. Translocon (TLC), a major component of the translation machinery, is a major reticular calcium leak channel.METHODS: By the mean of photonics, we first assessed the spatial organization and the function of TLC in the SR of adult mouse CM. In a second time, we questioned if and how the pharmacological TLC modulation could reduce ischemia/reperfusion (I/R)-mediated heart injury in a model of mouse myocardial infarction.RESULTS: Our data show that TLC is specifically located in the longitudinal SR in adult mouse CM. We demonstrate that puromycin induces a partial reduction of calcium stores in the longitudinal SR, while we observe no alteration in the ryanodine receptor-dependent calcium stores in the junctional SR. Puromycin preconditioning of mouse subjected to myocardial infarction significantly decreases the infarct area by near 30.9±6.3%. This is correlated with a decrease in the activation of mitochondrial pro-apoptotic proteins and an increase of a pro-survival mechanism: autophagy. We further demonstrated that puromycin preconditioning decreases the rate of calcium increase in the cytosol of adult CM during the ischemia duration in correlation with the decreased activation of calcium-dependent calpains.CONCLUSIONS: In this study, we characterized TLC as a leak channel specifically located in the longitudinal SR compartment of adult mouse CM. We found that the pharmacological activation of TLC before myocardial infarction exerts a preconditioning effect on myocardium without altering the ryanodine-dependent calcium stores. Altogether, these findings emphasize the present knowledge on the duality between junctional and longitudinal SR in CM and open up new therapeutic perspectives

Les microARNs (miARN) sont de petits ARN régulant l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel. Ils sont impliqués dans la régulation de nombreux processus biologiques nécessaires au fonctionnement cellulaire, comme le contrôle de la réponse à l’inflammation. Dans ce travail, nous avons évalué l’implication des miARN dans la réponse tubulaire rénale à l’inflammation. Au cours d’un premier travail nous avons étudié par une approche globale le profil d’expression des miARN dans des cellules tubulaires proximales de la lignée HKJ2 exposées à des cytokines pro-inflammatoires. Nous avons ainsi identifié la forte induction de miR-146a en réponse au stimulus inflammatoire. Nous avons ensuite mis en évidence in vitro que l’induction de miR-146a par l’IL-1β dans les cellules HK-2 est secondaire à l’activation de la voie NF-κB, constitue un rétrocontrôle négatif de cette voie et régule l’expression de CXCL8 en aval. In vivo, l’étude du phénotype des souris invalidées pour miR-146a dans un modèle d’agression tubulaire rénale où l’inflammation joue un rôle significatif a mis en évidence une aggravation des lésions tubulaires, de l’infiltrat inflammatoire et de la fibrose interstitielle en réponse à l’ischémie-reperfusion. Le blocage de la signalisation induite par CXCL8 par la réparixine, un inhibiteur du récepteur de CXCL8 (CXCR1), permet de limiter le développement des lésions induites par l’ischémie-reperfusion chez les souris miR-146a-/-. Dans un second travail nous avons exploré le phénotype rénal des souris invalidées pour miR-146a, connues pour développer une auto-immunité. / Independently of its cause, acute kidney injury leads to the development of tubular injury and interstitial inflammation that need to be controlled to avoid fibrosis development. We hypothesized that microRNAs (miRNAs) are involved in the regulation of the balance between lesions and adaptive repair. Using HK2 human proximal tubular epithelial cells, we studied in vitro the response to pro-inflammatory cytokines and the regulation of miR-146a. We explored its targets in HK2 cells after stimulation by IL-1β. In vivo we explored the effect of unilateral renal ischemia-reperfusion injury (IRI) in wild-type or miR-146a invalidated mice. In pro-inflammatory conditions, we identified miR-146a to be transcriptionally upregulated by ligands of the interleukin-1-toll-like receptor signaling in HK2 cells. IL-1β treatment induced miR-146a expression in a time- and concentration-dependent manner through the activation of NF-κB, as confirmed by siRNA and luciferase reporter vector experiments. MiR-146a acted as a negative feedback regulator of this critical pathway by targeting IRAK1, thus decreasing CXCL8/CXCL1 expression by injured tubular cells. In vivo, miR-146a was found to be induced in response to renal IRI in a mouse model of renal unilateral IRI seven days after the injury. In human, miR-146a was found to be induced in the renal allograft of patients who experienced acute tubular necrosis early after transplantation as compared to patients with normal allograft biopsy results (P<0.05). Mir-146a levels were also increased in urine samples collected ten days after renal transplantation in recipients of a deceased donor kidney as compared to recipients of a living donor kidney (P<0.01). In situ hybridization localized up-regulated miR-146a mostly in tubular cells after IRI. Fourteen days after unilateral IRI, miR-146a-/- mice had greater tubular injury, inflammatory infiltrate and fibrosis compared with wild-type mice. Inhibition of the CXCL8/CXCL1 signaling using reparixin, a CXCR2 inhibitor, prevented the development of tubular injury, inflammation and fibrosis after IRI in miR-146a-/- mice. In conclusion, these results highlight miR-146a as a key mediator of the renal response to injury by limiting the consequences of inflammation, a key process in the development of acute and chronic kidney diseases.