Orientador: André Sampaio Pupo / Resumo: Primordialmente, o epidídimo funciona para proteger e realizar a maturação de espermatozoides. A cauda do epidídimo (CE), região que armazena espermatozoides maduros até a ejaculação, recebe densa inervação de fibras pós-ganglionares simpáticas que liberam noradrenalina para contrair o músculo liso do epidídimo via ativação de adrenoceptores alfa-1A (alfa-1A-ARs). As contrações da musculatura lisa têm papel importante no transporte dos espermatozoides ao longo do ducto epididimário, bem como na contração da CE distal durante a fase de emissão seminal da ejaculação. Recentemente, foi demonstrado que a epididimite, a condição inflamatória do epidídimo, induz aceleração do tempo de trânsito espermático em ratos. Nesta tese, testamos a hipótese de que essa aceleração do trânsito espermático induzida pela epididimite é resultado de alterações na contratilidade do ducto epididimário. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi investigar a contração da CE distal mediada por alfa-1-ARs em um modelo experimental de epididimite aguda induzida pelo lipopolissacarídeo (LPS) de E. coli em ratos. Após 6 e 24 h da injeção intraductal de LPS (25 µg) para indução da epididimite (in vivo), estudos de contração indicaram que a potência da noradrenalina aumentou ~6 vezes na CE distal inflamada. As contrações induzidas pela noradrenalina foram competitivamente antagonizadas pelo prazosin, um antagonista não-seletivo de alfa-1-ARs, com afinidades semelhantes nos grupos tratados com LPS e salina (pA2... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The epididymis works primarly to protect and mature the spermatozoon. The cauda epididymis (CE), which stores mature spermatozoa until ejaculation, is densely innervated by sympathetic postganglionic fibers that release noradrenaline to contract epididymal smooth muscle via activation of alpha-1A adrenoceptors (1A-ARs). The smooth muscle contractions have an important role for the adequate transport of spermatozoa within the epididymal duct, as well as for distal CE contraction during the seminal emission phase of ejaculation. It was recently shown that epididymitis, the inflammatory condition of the epididymis, induces acceleration of the sperm transit time in the rat epididymis. We hypothesize that this epididymitis-induced sperm transit time acceleration is due to changes in the contractility of the epididymal duct. Thus, the aim of this study was to investigate the 1-ARs-mediated contraction of the distal CE in an experimental model of acute epididymitis in rats induced by lipopolysaccharide (LPS) from E. coli. Contraction studies indicated that the potency of noradrenaline increased ~6-fold in the inflamed distal CE at 6 h post-intravasal LPS injection. Noradrenaline-induced contractions were competitively antagonized by prazosin, a non-selective 1-ARs antagonist, with similar affinities in both LPS- and saline-treated groups (pA28.9). However, the potency of BMY 7378, a selective 1D-ARs antagonist, was ~50-fold higher in the distal CE treated with LPS (pA2 LPS = 8.... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Willian Fernando Zambuzzi / Resumo: As células endoteliais (ECs) e células musculares lisas (AoSMCs) são os principais componentes celulares do endotélio. As interações entre estes tipos celulares desempenham funções na homeostase e na estrutura vascular. Como uma interface entre o sangue e a parede do vaso, as ECs ocupam um local único diretamente exposto ao shear stress (SS), a força mecânica de atrito lateral produzido pelo fluxo de sangue na membrana apical da célula endotelial, que pode influenciar o comportamento de ambas ECs e AoSMCs. Geralmente, AoSMCs não sofrem diretamente às forcas de cisalhamento, no entanto, estas são diretamente expostas ao fluxo sanguíneo quando ocorre alguma injúria vascular, como por exemplo em algumas lesões ateroscleróticas ou por técnicas invasivas, como a angioplastia. As forças hemodinâmicas influenciam as propriedades funcionais do endotélio, porém estas não são profundamente compreendidas quanto aos mecanismos bioquímicos de respostas de células endoteliais e de musculatura lisa. Assim, a proposta desta dissertação foi estabelecer um modelo de cultivo in vitro que mimetize as forças tensionais de cisalhamento (shear stress), buscando compreender mecanismos celulares, bioquímicos e epigenéticos. Cultura de células primárias endoteliais e de musculatura lisa humanas foram obtidas da empresa LONZA e mantidas conforme recomendações do fabricante. Estas células foram mantidas rotineiramente em condições convencionais em incubadora de CO2. Para mimetizar o fluxo sanguíneo, esta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Este trabalho tem como objetivo caracterizar experimentalmente a difusão anômala de microesferas em células com alta resolução temporal. As microesferas são cobertas com um peptídeo para que elas fiquem aderidas ao citoesqueleto celular (CSK), de forma que quando o CSK se movimenta, as microesferas se movimentam junto. A grande parte dos trabalhos na literatura usa técnicas ativas, que consistem em aplicar uma perturbação na célula, para estudar a movimentação das microesferas, diferente da técnica usada neste trabalho, que é passiva. A vantagem de usar a técnica passiva é que é possível olhar a difusão das microesferas, sem haver fatores externos ativos atuando, porque o CSK já é um ambiente sujeito a forças dos próprios motores celulares, o que está relacionado com o comportamento anômalo. Ao calcular o deslocamento quadrático médio (MSD) das microesferas, os regimes aos quais as microesferas estão sujeitas, são o subdifusivo e o superdifusivo, e ambos possuem características que podem ser consideradas comportamento anômalo. Neste trabalho focamos em estudar a difusão anômala a altas frequências, usando uma câmera que pode chegar a 1000 frames por segundo (fps) para observações curtas, ou em torno de 200 fps, sustentável por longos tempos, a fim de evidenciar o comportamento anômalo. Conseguimos mostrar que a movimentação das microesferas segue uma lei de potência para deslocamentos normalizados |Z| > 3, o que indica que o fenômeno é livre de escala, corroborando com a hipótese de o citoplasma celular ter um comportamento do tipo mole. Além disso, como a análise do movimento é baseada na análise de imagem da posição das microesferas, propusemos um estudo para estimar o erro na posição das microesferas. / The aim of this master\'s thesis is to characterize experimentally anomalous diffusion of microbeads in cells with high temporal resolution. The microbeads are coated with a peptide, such that they can bound to integrins, which is a specific cell surface receptor, thus when the cytoskeleton moves the microbeads move together. The majority of works in scientific literature deals with active techniques, that consists of applying a disturbance on the cell, in order to investigate the movement of the beads, differently from the passive technique used in this work. The advantage of using the passive technique is that it makes possible to look to diffusion without having external active factors, because the cell cytoskeleton itself is an environment subjected to forces, provided by cell motors, which has been related to the anomalous behavior in the mean squared displacement. When calculating the microbeads mean squared displacement (MSD), they are subjected to the subdiffusive and supperdifusive regimes, and both have characteristics that can be considered anomalous behavior. Our goal was to study anomalous diffusion at high frequencies by using a camera that reaches up to 1000 frames per second (fps), for shorter observation times, or around 200 fps, sustainable for longer observation times, having the purpose of evidencing the anomalous behavior. We were able to show that the microbeads movement follows a power law for normalized displacements |Z| > 3, indicating that the phenomenon is scale-free, agreeing with the hypothesis that the cellular cytoplasm has a soft glassy behavior. Besides, since the movement analysis is based on the microbeads position image analysis, we have proposed a way to estimate the error in the microbeads position.

A estrongiloidíase é uma parasitose intestinal sendo considerada a quarta maior causada por nematódeos. O mecanismo de defesa contra a estrongiloidíase é mediada pela ativação de células de perfil Th2, que amplificam a resposta celular através da secreção de mediadores inflamatórios. O que faz da estrongiloidíase um grave problema de saúde pública, é o desenvolvimento da hiperinfecção, principalmente devido ao uso de glicocorticóides, onde ocorre aumento do número de larvas e fêmeas que se disseminam por todo organismo. Estudos demonstraram que algumas infecções helmínticas têm sido acompanhadas por hipertrofia e hipercontratillidade da musculatura intestinal, via JAK-STAT 6. Entretanto pouco se sabe sobre a influência desta via nas alterações da parede muscular do duodeno durante infecção pelo Strongyloides venezuelensis. O presente trabalho objetivou investigar as alterações morfológicas, imunológicas e patológicas da musculatura lisa intestinal que ocorrem em decorrência da infecção experimental pelo S. venezuelensis, bem como a interferência do tratamento com Dexametasona e o papel da via JAK - STAT 6 neste processo. Ratos Wistar foram inoculados com larvas de S. venezuelensis, tratados com dexametasona e sacrificados nos dias 5, 7, 14 e 21. Foram realizadas diversas colorações com a finalidade de quantificar as fêmeas adultas no duodeno, realizar morfometria da musculatura duodenal, quantificar eosinófilos e células caliciformes. Foi realizada análise da expressão gênica do gene STAT 6. Nossos resultados mostraram hiperplasia das células caliciformes, infiltrado eosinofílico e espessamento da musculatura lisa duodenal. Houve aumento na expressão de STAT 6 nos animais infectados. O tratamento com a Dexametasona inibiu drasticamente estas alterações. Entretanto o número de parasitas foi significativamente maior nos ratos infectados tratados quando comparados aos infectados. As alterações intestinais durante a infecção ocorreram na tentativa de expulsar o parasita e resolução da infecção. Contudo, a inibição deste processo provocada pela Dexametasona possivelmente retardou ou impediu a resolução da infecção. / Strongyloidiasis is an intestinal parasitosis with an obligatory pulmonary cycle, which represents the fourth largest parasitosis caused by nematodes. The mechanism of defense against strongyloidiasis is mediated by activation of Th2 cells, which amplify the cellular response through the secretion of inflammatory mediators. Strongyloidiasis is a serious public health problem due the development of hyperinfection, due to the use of glucocorticoids, where the number of worms and females increases, and disseminate to other organs. Studies have shown that some helminth infections have been accompanied by hypertrophy of intestinal muscles and hypercontractility, JAK-STAT 6 pathway. However little has been reported about on the influence of JAK-STAT 6 pathway in changes of the muscular wall of the duodenum during Strongyloides venezuelensis infection. The aim of this study was to identify the morphological, immunological and pathological changes of the intestinal smooth muscle during Strongyloides venezuelensis in Wistar rats and to determine the effects of Dexamethasone treatment and role of JAK-STAT 6 pathway in these process. Wistar rats were inoculated with S. venezuelensis larvae, treated with dexamethasone and killed at 5, 7, 14 and 21 days. Morphological and morphometric analyzes with routine stains to quantify globet cells, eosinophils and measure the circular and longitudinal layers of duodenal smooth muscle. Performed gene expression analysis of STAT 6. Goblet cell hyperplasia and increased of intestine smooth muscle wall thickness and eosinophils levels were elevated throughout the course of the infection. Moreover, an increase in the expression of STAT 6 in infected animals. The morphological findings and the immunomodulatory response to the infection were drastically reduced in dexamethasone-treated rats. However, the number of worms was significantly higher on infected and treated rats with Dexamethasone compared to just infected ones. The intestinal changes during infection ocurred in an attempt of expel the parasite and elucidate the infection. Although, the inhibition of the process caused by Dexamethasone possibly delay or prevent the resolution of infection

Os efeitos da obstrução uretral parcial na musculatura da bexiga urinária de coelhos foram investigadas usando as ferramentas estereológicas. Foram utilizadas 12 fêmeas de coelhos da raça Norfolk, com três meses de idade e peso corporal variando de 2,5-3,0 kg. O procedimento cirúrgico consistiu de celiotomia mediana retro-umbilical para exposição da bexiga urinária. A parede dorsal da uretra foi divulsionada de sua íntima associação com o útero e vagina, o suficiente para a passagem de fio nylon 2-0. Um pino de Steinmann (3 mm de diâmetro) foi interposto temporariamente entre a uretra e o fio para determinar indiretamente o grau de obstrução uretral. Após três, sete e doze semanas os animais foram ortotanasiados e comparados com o grupo de animais controle (não obstruídos). Os fragmentos da bexiga foram preparados para microscopia de luz. Cortes seriados foram realizados para o estudo morfométrico e estereológico. Os três eixos: crânio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) e latero-lateral (LL) aumentaram em todos os grupos analisados: controle, 3, 7 e 12 semanas. Os valores para CC foram estatisticamente similares para 3, 7 e 12 semanas. O mesmo foi observado no eixo DV. Os valores para o eixo LL foram similares para os grupos de 7 e 12 semanas. O estudo morfométrico baseou-se em determinar o tamanho da fibra (área seccional) e comprimento da fibra muscular. Nos animais do grupo de 3, 7 e 12 semanas foi observado um aumento de 4,63x, 4,32x e 7,10x no tamanho celular e um decréscimo de 2,55x, 1,94x e 4,04x no comprimento da fibra muscular quando comparados ao grupo controle. O estudo estereológico baseou-se em estimar o volume referência (Vref), a densidade numérica (Nv), o número total de fibras musculares (N), a densidade de volume (Vv) e o volume da fibra muscular (Vn). O Vref apresentou um aumento de 11,07x, 7,98x e 31,7x quando comparado com o grupo controle. A densidade numérica (Nv) aumentou 0,06x e 0,05x para os grupos de 3 e 7 semanas, respectivamente, em relação ao grupo controle. O grupo de 12 semanas, no entanto, apresentou um decréscimo de 0,01x em comparação com o grupo controle. Os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentaram, respectivamente, um aumento de 0,81x, 12,56x e 38,43x em número total de células. A densidade de volume (Vv) para os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentou um aumento de 0,97x, 0,56x e 0,86x em relação ao grupo controle. E finalmente, o volume médio da fibra muscular apresentou um aumento de 0,62x, 0,81x e 0,82x, respectivamente para os animais de 3, 7 e 12 semanas. Os dois mecanismos: hipertrofia e hiperplasia ocorrem na bexiga urinária de coelhos, porém não sabemos a seqüência exata em que aparecem. / The effects of partial urethral obstruction on rabbit´s urinary bladder musculature were investigated using stereological designed methods. A total of 12 female Norfolk rabbits weighing from 2.5 to 3 kg were used. A retro-umbilical celiotomy was made to expose the urinary bladder. The urethra´s dorsal wall was isolated from its association with the uterus. A 3mm-Steinmann-pin was positioned on the urethra to produce a standard degree of obstruction and a ligature was tied up around it, using a 2-0 nylon silk. Three, seven and twelve weeks after the surgery procedures the rabbits were euthanised. Bladder fragments were prepared for light microscopy. Serial sections were performed to morphometric and stereological study. In relation to the bladder axis: cranio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) and latero-lateral (LL) increased in all groups analysed: control, 3, 7 and 12 week-obstructed animals. Values for CC were statistically similar for 3, 7 and 12-week-obstructed groups. The same was observed for DV axis. The LL axis showed values statistically similar for 7 and 12-week-obstructed groups. The morphometric study was based on the muscle fibre size (sectional area) and the muscle fibre length. In 3, 7 and 12-week-obstructed animals, it was observed a 4.63, 4.32 and 7.10-fold cell size increase and a 2.55, 1.94 and 4.04-fold decrease in length, respectively, when compared to control group. As for the stereological study. Vref presented a 11.07, 7.98 and 31.7-fold increase when compared to control subjects. Numerical density (Nv) increased by 0.06 and 0.05 in 3 and 7-week-obstructed groups, respectively, in relation to control group. Twelve week-obstructed group. Presented however a 0.01x-decrease compared to control animals. Three, seven and twelve-week-obstructed groups presented, respectively, 0.81, 12.56 and 38.43-fold increase in total number of cells (N). Volume density presented a 0.97, 0.56 and 0.86-fold increase in 3, 7 and 12-week-obstructed groups, respectively. And finally, mean muscle cell volume (Vn) presented a 0.62, 0.81 and 0.82-fold in 3, 7 and 12-week obstructed groups, respectively. Both mechanisms: hypertrophy and hyperplasia happened to occur on rabbit´s urinary bladder, thought we do not know the exact sequence in which they appear altogether.

A estrongiloidíase é uma parasitose intestinal sendo considerada a quarta maior causada por nematódeos. O mecanismo de defesa contra a estrongiloidíase é mediada pela ativação de células de perfil Th2, que amplificam a resposta celular através da secreção de mediadores inflamatórios. O que faz da estrongiloidíase um grave problema de saúde pública, é o desenvolvimento da hiperinfecção, principalmente devido ao uso de glicocorticóides, onde ocorre aumento do número de larvas e fêmeas que se disseminam por todo organismo. Estudos demonstraram que algumas infecções helmínticas têm sido acompanhadas por hipertrofia e hipercontratillidade da musculatura intestinal, via JAK-STAT 6. Entretanto pouco se sabe sobre a influência desta via nas alterações da parede muscular do duodeno durante infecção pelo Strongyloides venezuelensis. O presente trabalho objetivou investigar as alterações morfológicas, imunológicas e patológicas da musculatura lisa intestinal que ocorrem em decorrência da infecção experimental pelo S. venezuelensis, bem como a interferência do tratamento com Dexametasona e o papel da via JAK - STAT 6 neste processo. Ratos Wistar foram inoculados com larvas de S. venezuelensis, tratados com dexametasona e sacrificados nos dias 5, 7, 14 e 21. Foram realizadas diversas colorações com a finalidade de quantificar as fêmeas adultas no duodeno, realizar morfometria da musculatura duodenal, quantificar eosinófilos e células caliciformes. Foi realizada análise da expressão gênica do gene STAT 6. Nossos resultados mostraram hiperplasia das células caliciformes, infiltrado eosinofílico e espessamento da musculatura lisa duodenal. Houve aumento na expressão de STAT 6 nos animais infectados. O tratamento com a Dexametasona inibiu drasticamente estas alterações. Entretanto o número de parasitas foi significativamente maior nos ratos infectados tratados quando comparados aos infectados. As alterações intestinais durante a infecção ocorreram na tentativa de expulsar o parasita e resolução da infecção. Contudo, a inibição deste processo provocada pela Dexametasona possivelmente retardou ou impediu a resolução da infecção. / Strongyloidiasis is an intestinal parasitosis with an obligatory pulmonary cycle, which represents the fourth largest parasitosis caused by nematodes. The mechanism of defense against strongyloidiasis is mediated by activation of Th2 cells, which amplify the cellular response through the secretion of inflammatory mediators. Strongyloidiasis is a serious public health problem due the development of hyperinfection, due to the use of glucocorticoids, where the number of worms and females increases, and disseminate to other organs. Studies have shown that some helminth infections have been accompanied by hypertrophy of intestinal muscles and hypercontractility, JAK-STAT 6 pathway. However little has been reported about on the influence of JAK-STAT 6 pathway in changes of the muscular wall of the duodenum during Strongyloides venezuelensis infection. The aim of this study was to identify the morphological, immunological and pathological changes of the intestinal smooth muscle during Strongyloides venezuelensis in Wistar rats and to determine the effects of Dexamethasone treatment and role of JAK-STAT 6 pathway in these process. Wistar rats were inoculated with S. venezuelensis larvae, treated with dexamethasone and killed at 5, 7, 14 and 21 days. Morphological and morphometric analyzes with routine stains to quantify globet cells, eosinophils and measure the circular and longitudinal layers of duodenal smooth muscle. Performed gene expression analysis of STAT 6. Goblet cell hyperplasia and increased of intestine smooth muscle wall thickness and eosinophils levels were elevated throughout the course of the infection. Moreover, an increase in the expression of STAT 6 in infected animals. The morphological findings and the immunomodulatory response to the infection were drastically reduced in dexamethasone-treated rats. However, the number of worms was significantly higher on infected and treated rats with Dexamethasone compared to just infected ones. The intestinal changes during infection ocurred in an attempt of expel the parasite and elucidate the infection. Although, the inhibition of the process caused by Dexamethasone possibly delay or prevent the resolution of infection

A matriz extracelular e as células musculares lisas das vias aéreas estão intimamente interrelacionadas. Poucos estudos porém, avaliaram a composição dos diferentes componentes da matriz extracelular e seus reguladores na camada do músculo liso brônquico na asma. Utilizando um programa de análise de imagens, a área fracionada do colágeno total e das fibras elásticas foi quantificada no interior do músculo liso brônquico de 35 indivíduos que faleceram devido a um ataque de asma (Asma Fatal), e comparada com 10 casos de indivíduos com asma e que faleceram de outras causas (Asma Não Fatal), e com 22 indivíduos controles sem patologia pulmonar. Expressão dos colágenos I e III, fibronectina, versicam, metaloprotease (MMP)-1, 2, 9 e 12, e inibidores de metaloprotease 1 e 2 foram quantificados no interior do músculo liso brônquico de 22 casos de asma fatal e 10 controles. Nas grandes vias aéreas dos casos de asma fatal, a área fracionada das fibras elásticas foi significativamente maior na camada do músculo liso brônquico quando comparada com os grupos de Asma Não Fatal e Controle. Semelhantemente, fibronectina, MMP-9 e MMP-12 estavam aumentadas no músculo liso das grandes vias aéreas nos casos de asma fatal quando comparadas aos controles. Apenas aumento das fibras elásticas foi observado nas pequenas vias aéreas na Asma Fatal, e somente quando comparadas aos casos de Asma Não Fatal. O conjunto dos resultados mostra que há uma composição alterada dos elementos da matriz extracelular e um ambiente de degradação protéica no músculo liso brônquico de indivíduos que morreram por asma, o qual pode acarretar importantes conseqüências nas funções sintéticas e mecânicas do músculo liso das vias áreas. / There is an intimate relationship between the extracellular matrix (ECM) and smooth muscle cells within the airways. Few studies have comprehensively assessed the composition of different ECM components and its regulators within the airway smooth muscle (ASM) in asthma. With the aid of image analysis, the fractional area of total collagen and elastic fibres was quantified within the ASM of 35 subjects with Fatal Asthma (FA) and compared with 10 Nonfatal Asthma (NFA) patients and 22 nonasthmatic control cases. Expression of collagen I and III, fibronectin, versican, matrix metalloprotease (MMP)-1, 2, 9 and 12 and tissue inhibitor of metalloprotease-1 and 2 was quantified within the ASM in 22 FA and 10 control cases. In the large airways of FA cases, the fractional area of elastic fibres within the ASM was increased compared with NFA and controls. Similarly, fibronectin, MMP-9 and MMP-12 were increased within the ASM in large airways of FA cases compared with controls. Elastic fibres were increased in small airways in FA only in comparison with NFA cases. The results shower that, there is altered extracellular matrix composition and a degradative environment within the airway smooth muscle in fatal asthma patients, which may have important consequences for the mechanical and synthetic functions of airway smooth muscle.

A matriz extracelular e as células musculares lisas das vias aéreas estão intimamente interrelacionadas. Poucos estudos porém, avaliaram a composição dos diferentes componentes da matriz extracelular e seus reguladores na camada do músculo liso brônquico na asma. Utilizando um programa de análise de imagens, a área fracionada do colágeno total e das fibras elásticas foi quantificada no interior do músculo liso brônquico de 35 indivíduos que faleceram devido a um ataque de asma (Asma Fatal), e comparada com 10 casos de indivíduos com asma e que faleceram de outras causas (Asma Não Fatal), e com 22 indivíduos controles sem patologia pulmonar. Expressão dos colágenos I e III, fibronectina, versicam, metaloprotease (MMP)-1, 2, 9 e 12, e inibidores de metaloprotease 1 e 2 foram quantificados no interior do músculo liso brônquico de 22 casos de asma fatal e 10 controles. Nas grandes vias aéreas dos casos de asma fatal, a área fracionada das fibras elásticas foi significativamente maior na camada do músculo liso brônquico quando comparada com os grupos de Asma Não Fatal e Controle. Semelhantemente, fibronectina, MMP-9 e MMP-12 estavam aumentadas no músculo liso das grandes vias aéreas nos casos de asma fatal quando comparadas aos controles. Apenas aumento das fibras elásticas foi observado nas pequenas vias aéreas na Asma Fatal, e somente quando comparadas aos casos de Asma Não Fatal. O conjunto dos resultados mostra que há uma composição alterada dos elementos da matriz extracelular e um ambiente de degradação protéica no músculo liso brônquico de indivíduos que morreram por asma, o qual pode acarretar importantes conseqüências nas funções sintéticas e mecânicas do músculo liso das vias áreas. / There is an intimate relationship between the extracellular matrix (ECM) and smooth muscle cells within the airways. Few studies have comprehensively assessed the composition of different ECM components and its regulators within the airway smooth muscle (ASM) in asthma. With the aid of image analysis, the fractional area of total collagen and elastic fibres was quantified within the ASM of 35 subjects with Fatal Asthma (FA) and compared with 10 Nonfatal Asthma (NFA) patients and 22 nonasthmatic control cases. Expression of collagen I and III, fibronectin, versican, matrix metalloprotease (MMP)-1, 2, 9 and 12 and tissue inhibitor of metalloprotease-1 and 2 was quantified within the ASM in 22 FA and 10 control cases. In the large airways of FA cases, the fractional area of elastic fibres within the ASM was increased compared with NFA and controls. Similarly, fibronectin, MMP-9 and MMP-12 were increased within the ASM in large airways of FA cases compared with controls. Elastic fibres were increased in small airways in FA only in comparison with NFA cases. The results shower that, there is altered extracellular matrix composition and a degradative environment within the airway smooth muscle in fatal asthma patients, which may have important consequences for the mechanical and synthetic functions of airway smooth muscle.

Une des propriétés majeures de la thrombine est le caractère pléiotropique de ses effets physiologiques et pathologiques à la fois dans le compartiment sanguin et tissulaire de la paroi. La voie de signalisation RhoA est activée par la fixation de la thrombine aux récepteurs PARs et cette voie est un régulateur principal de la mécanotransduction et de la plasticité cellulaire. Le facteur d’échange de RhoA, Arhgef1, est impliqué dans le développement de l’hypertension dépendante de l’angiotensine II et dans l’athérothrombose. Notre hypothèse est que le contrôle de la signalisation intracellulaire de RhoA par Arhgef1 est un élément régulateur de la coagulation plasmatique et pourrait participer aux modifications phénotypiques des plaquettes et des cellules vasculaires et ainsi contribuer à l’augmentation de la génération de thrombine tissulaire. Les objectifs ont été de caractériser la génération de thrombine et la fonction plaquettaire depuis leur activation jusqu’à leurs implications dans un modèle de thrombose tissulaire et d’étudier le rôle prothrombotique des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) chez des souris Arhgef1 -/-. Résultats : Les souris Arhgef1-/- ont une numération plaquettaire normale mais présentent une diminution significative de l’activation plaquettaire, de la génération de thrombine en sang total et en présence de plaquettes (mais pas en plasma pauvre en plaquettes) et de l’adhérence plaquettaire par rapport aux souris contrôles. Ces modifications se traduisent, in vivo, par un plus grand nombre d’arrêts transitoires de l’écoulement sanguin dans le modèle de saignement à la queue et un allongement du temps de survenue du thrombus occlusif carotidien en réponse au FeCl3 chez les souris Arhgef1 -/- comparées aux contrôles. Les CMLVs des souris Arhgef1 -/- génèrent moins de thrombine à leur surface et ont une prolifération diminuée par rapport aux CMLVs des souris contrôles. En conclusion, les résultats démontrent le rôle d’Arhgef1 dans les fonctions plaquettaires et dans la régulation du phénotype des CMLVs. Le mécanisme principal fait intervenir la Rho GTPase dans l’adhésion plaquettaire et la génération de thrombine à la surface CMLVs qui contrôlent la formation du thrombus. Ces résultats suggèrent que ce facteur d’échange est capable d’amplifier la thrombose artérielle et pourrait être impliqué via les récepteurs à la thrombine dans le couplage thrombine tissulaire-rigidité cellulaire via les plaquettes et les CMLVs dans les pathologies vasculaires. / One of the major properties of thrombin is the pleiotropic character of its physiological and pathological effects in both the blood and the tissue compartment of the vessel wall. The RhoA signaling pathway is activated by the binding of thrombin to the PARs receptors and this pathway is a major regulator of mechanotransduction and cellular plasticity. The RhoA exchange factor, Arhgef1, is involved in the development of angiotensin II-dependent hypertension and in atherothrombosis. Our hypothesis is that the control of intracellular RhoA signaling by Arhgef1 is a regulatory element of plasma coagulation and could participate in phenotypic modifications of platelets and vascular cells and thus contribute to the increase of tissue thrombin generation. The objectives were to characterize thrombin generation and platelet function from their activation to their implications in a model of tissue thrombosis, and to study the prothrombotic role of vascular smooth muscle cells (VSMCs) in Arhgef1 -/- mice. Results: Arhgef1 -/- mice had a normal platelet count but showed a significant decrease in platelet activation, thrombin generation in whole blood and in the presence of platelets (but not in platelet poor plasma) and platelet adhesion compared to control mice. These modifications result, in vivo, by a greater number of transitory stopping of the blood flow in the tail bleeding model and an increase in the time of occurrence of the carotid occlusive thrombus in response to FeCl3 in Arhgef1 -/- mice compared to controls. The VSMCs of Arhgef1 -/- mice generate less thrombin at their surface and have decreased proliferation compared to VSMCs of the control mice. In conclusion, the results demonstrate the role of Arhgef1 in platelet function and in the regulating of the phenotype of VSMCs. The main mechanism involves Rho GTPase in platelet adhesion and in thrombin generation at the VSMC surface that control thrombus formation. These results suggest that this exchange factor is able to amplify aterial thrombosis and could be involved via thrombin receptors in tissue thrombin-cell stiffness coupling via platelets and VSMCs in vascular pathologies.

Nox1 is of considerable importance because of its involvement in a wide variety of pathologies. Activation of Nox1 induces generation of reactive oxygen species (ROS) and cell migration, events critical for the pathogenesis of cardiovascular disease, amyotropic lateral sclerosis, gastrointestinal disease, immunological disorders, and multiple forms of cancer [1-8]. In order to best determine how to treat Nox1-mediated disease, we must gain a better understanding of the mechanisms that control Nox1 activation. Within the last decade, many studies have found that protein phosphorylation and protein trafficking are critical regulatory mechanisms that control the activation of multiple Nox proteins. Yet, to date, no studies have characterized Nox1 phosphorylation or trafficking. We hypothesized that the activity of Nox1 is controlled by its phosphorylation at specific residues and by its sub-cellular localization; and that modifying Nox1 phosphorylation or localization will alter Nox1-dependent signaling. To test this hypothesis, we utilized both in vivo and in vitro approaches. We found that phosphorylation of Nox1 is significantly increased under pathological conditions in three in vivo models: (1) in atherosclerotic vs. normal aorta from monkey, (2) in neointimal vascular smooth muscle cells (VSMCs) vs. medial VSMCs from rat following aortic balloon injury, and (3) in ligated vs. normal carotid from mouse. Studies using mass spectroscopy, pharmacological inhibition, siRNA, and in vitro phosphorylation identify PKC-βI as a kinase that mediates Nox1 phosphorylation and subsequent ROS production and VSMC migration. Site-directed mutagenesis of predicted Nox1 phospho-residues revealed that cells expressing mutant Nox1 T429A have a significant decrease in TNF-α-stimulated ROS production, VSMC migration and Nox1 NADPH oxidase complex assembly compared to cells expressing wild-type Nox1. Isothermal calorimetry (ITC) revealed that a peptide containing the Activation Domain of NoxA1 (LEPMDFLGKAKVV) binds to phosphorylated Nox1 peptide (KLK-phos-T(429)- QKIYF) but not non-phosphorylated Nox1 peptide. These findings indicate that phosphorylation of Nox1 residue T429 by PKC-βI promotes TNF-α-induced Nox1 NADPH oxidase complex assembly, ROS production, and VSMC migration. Nox1 localization and trafficking studies reveal that Nox1 endocytosis is necessary for TNF-α-induced Nox1 ROS production; and that mutation of a Nox1 VLV motif inhibits Nox1 endocytosis and ROS production. These studies have provided new evidence that phosphorylation and sub-cellular localization are involved in the regulation of Nox1 ROS production and cell migration and offer new insights as to how Nox1 activity can be targeted for the purpose of treating Nox1-mediated diseases.